我国水电站地下厂房的发展

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发布时间：2021-08-18

资料介绍

蓄能电站地下厂房，开 E东风、三峡等地下厂房。

里程碑工程为装机容量3 300 Mw 的二滩地下厂房。

这一时期“新奥法”引入中国，在地下厂房施工中得

到应用，地下厂房工程规模有所增大，但工程多采

用国外贷款或由外国公司参与设计或施工。

(4)重大突破阶段。从21世纪初开始，我国陆

续开工并建成龙滩、三峡右岸、向家坝、溪洛渡等

巨型地下厂房，以及泰安、西龙池、惠州等大型蓄

能电站地F厂房，筹建白鹤滩、乌东德等超巨型地

下厂房，“藏电东送”规划提上议事日程。溪洛渡地

下厂房为世界上规模最大的地下厂房，为这一阶段

的里程碑工程。这一时期地下厂房建设特点为单机

大容量、洞室大跨度、开挖大规模、结构超复杂、

稳定高难度，随着央企“走出去”战略的实施，我国

地下厂房技术已走出国门。

2 主要技术进展

2．1 网络模拟及先进孔内勘测技术应用于工程地质

勘探

地下厂房初步选址～一般根据地质测绘及必要的

勘探结果比较确定，针对初选的厂房位置，在厂顶

高程附近布置纵横交叉的勘探平洞，再在平洞中布

置钻孔进行厂区地质条件的全面勘察。平洞节理裂

隙采集与网络模拟、岩土试验、钻孔彩色电视录像、

水压致裂、应力解除、声发射初始地应力场测量，

施工地质超前预报等先进手段广泛应用于地下厂房

勘探。总之，要确保厂房坐落在地质条件较好的

地层中

2．2 工程布置及结构设计有规可循并趋于定型化

(1)半地下式或窑洞式地下厂房近年已经很少，

多以全埋式地下厂房为主。主厂房、主变室和尾水

调压室等三大洞室一般采取依次平行的“一”字形经

典布置方式， “品”字形、上游主变室等布置形式已

很少采用。主要洞室断面一般均为圆拱直墙形。受

地质地形条件的限制，少数工程将主变洞及尾调室

合并布置，有条件的工程将主变设置在地面，以减

少地下大洞室。尾水调压室以长廊式居多，部分工

程采用圆筒式，也有少数工程取消尾水调压室，改

用变顶高尾水隧洞。

(2)根据国内外大中型地下厂房资料统计，三

大相邻洞室之间的岩柱厚度，J与相邻洞室的最大开

挖跨度和洞室高度日有如下关系：L／B=0．60～

1．80，其中，约50％的电站L／B 值为1～ 1．5；

L／H=0．35～0．80 。工程经验表明，大型洞室纵轴

线方向要兼顾压力管道进水方向、边墙和端墙围岩

的主要结构面展布、围岩整体与块体稳定性、初始

地应力方向等综合确定，按照边墙及端墙围岩塑性

区范围小、围岩失稳风险小的原则优化布置。

(3)笔者建议按三大洞室的最大开挖尺寸估算

地下厂房毛空间，并据此进行规模划分。毛空间小

于l0万m 的可划为小型地下洞室群；介于10万～

50万m 的为中型地下洞室群，如小浪底、水布垭及

大量的抽水蓄能电站地下厂房；介于50万～100

万m 的为大型地下洞室群，如二滩、三峡地下、彭

水等地下厂房；大于100万m 的可列为巨型地下洞

室群，如溪洛渡、糯扎渡、拉西瓦、小湾等地下

广房

(4)岩壁吊车梁自20世纪80年代初从挪威引进

以来，在我国水电水利工程地下厂房建设中得到了

广泛应用。地下洞室群一般采用喷混凝土、锚杆、

预应力锚索等柔性结构作为主要加固支护形式，通

过适时加固围岩，使围岩成为承载结构的主体。局

部不稳定岩体或不良地质部位，如由结构面不利组

合引起洞室顶拱的塌落、边墙的滑动以及洞室岔口、

软弱岩带等部位，则需加强支护和加固。

2．3 结构分析和试验研究日趋成熟

(1)地质分析和工程类比法是地下厂房围岩稳

定分析最基本、最主要的方法。在围岩整体稳定数

值计算中，技术最成熟、应用最广泛的是有限元法

和拉格朗日元法，离散元法和非连续变形法适用范

围也较大。局部稳定分析则广泛采用块体极限平衡

法。需注意的是，对于高地应力、软弱破碎、岩溶

发育等特殊地层中的地下厂房，数值计算成果可能

与监测成果有较大出入，在进行数值计算分析的同

时，还需借鉴同类工程经验，综合进行围岩稳定判

断并适时调整围岩加固力度。

(2)对于复杂的大型地下洞室群，有的工程进

行了地质力学模型试验进行验证，以初步了解洞室

的超载倍数和破坏形态，为支护设计提供依据。对

于高地应力区地下厂房，有的工程开展微震监测，

为地下洞室群空间地应力变化、加固措施调整提供

依据。

2．4 开挖方法与围岩稳定并重

(1)我国地下厂房洞室群开挖多采用预裂爆破、

光面爆破和缓冲爆破等钻爆法。地下厂房洞室群多

围绕主体洞室进行开挖和分层，适时开挖附属洞室。

一般采用“先拱后墙、自上而下，逐层开挖

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