抽蓄电站辅助洞室群布置结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及一种抽蓄电站辅助洞室群布置结构及其施工方法。适用于抽水蓄能电站辅助洞室群施工布置领域。


背景技术：

2.抽水蓄能电站发电水头高，输水发电系统洞室群深埋于地下，地下洞室总长度约30km。抽水蓄能电站主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房和辅助洞室等构成，其中辅助洞室包括进厂交通洞、通风兼安全洞、排水廊道、自流排水洞等，且各洞室长度不一，开挖横断面3～12m不等，隧洞长度相对较短一般在1～2km。
3.由于进厂交通洞和通风兼安全洞施工位于抽水蓄能电站地下洞室施工的关键线路上，其施工工期的长短直接影响首台机组的发电时间及施工总工期。现阶段仍存在辅助洞室布置形式复杂，辅助洞室施工过程中tbm单次掘进长度较短等情况，导致整体施工周期较长，严重影响工程整体施工进度。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便、工期短的抽蓄电站辅助洞室群布置结构及其施工方法。
5.本发明所采用的技术方案是：一种抽蓄电站辅助洞室群布置结构，其特征在于：具有依次衔接连通的进厂交通洞、厂房排水廊道和通风兼安全洞，其中厂房排水廊道设置于地下厂房外围并围绕地下厂房盘旋上升，该厂房排水廊道下端衔接所述进厂交通洞，上端衔接所述通风兼安全洞；
6.所述进厂交通洞和厂房排水廊道之间、厂房排水廊道和通风兼安全洞之间经封堵结构分隔，其中进厂交通洞经进厂交通支洞连通地下厂房下部，厂房排水廊道连通排水设施，通风兼安全洞经通风兼安全支洞连通地下厂房上部。
7.所述厂房排水廊道为由tbm设备开挖所形成tbm开挖洞中的一段，该tbm开挖洞沿tbm设备开挖方向依次分为进厂交通洞导洞、厂房排水廊道和通风兼安全洞导洞，所述进厂交通洞由交通洞导洞扩挖形成，通风兼安全洞导洞由通风兼安全洞导洞扩挖形成。
8.一种所述抽蓄电站辅助洞室群布置结构的施工方法，其特征在于：
9.利用tbm设备进行开挖施工，tbm设备从进厂交通洞进洞口始发，依次开挖进厂交通洞导洞、厂房排水廊道和通风兼安全洞导洞，形成所述tbm开挖洞；
10.所述tbm设备在进厂交通洞进洞口始发的同时，采用钻爆法从通风兼安全洞进洞口进行全断面钻爆法施工，所述采用两种施工方法的隧洞掌子面在通风兼安全洞贯通，加快了通风兼安全洞施工进度，提前主厂房施工工期。
11.隧洞贯通后，tbm设备拆卸退场，采用钻爆法同时对所述tbm开挖洞上的进厂交通洞导洞和通风兼安全洞导洞进行扩挖，分别形成进厂交通洞和通风兼安全洞；
12.施工通风兼安全支洞，连通通风兼安全洞和地下厂房；施工进厂交通洞支洞，连通
进厂交通洞和地下厂房；施工与tbm开挖洞上厂房排水廊道相连的排水设施；
13.在厂交通洞和厂房排水廊道之间、厂房排水廊道和通风兼安全洞之间施工封堵结构。
14.本发明的有益效果是：本发明通过将进厂交通洞、厂房排水廊道和通风兼安全洞衔接连通，再通过封堵结构分隔，简化整体结构，降低施工难度，缩短施工工期。
15.本发明中利用tbm设备开挖形成tbm开挖洞，再基于tbm开挖洞钻爆扩挖形成进厂交通洞和通风兼安全洞，提高了隧洞施工进度，通过合理规划辅助洞室群布置形式，充分发挥tbm掘进速度快、安全环保的优势，为加快工程建设进度创造条件。
16.本发明将进厂交通洞、厂房排水廊道、通风兼安全洞三段辅助洞室连成一体，实现多洞连打，延长了tbm单次掘进长度，既节省了tbm转场拆卸的工期，也降低了设备摊销成本，充分发挥了tbm法掘进快速、导向准确、安全文明施工的优势。
附图说明
17.图1为实施例中辅助洞室群的平面布置示意图。
18.图2为实施例中辅助洞室群的立体结构示意图。
19.1、通风兼安全洞进洞口；2、通风兼安全洞；3-1、第一层排水廊道；3-2、第二层排水廊道；4、进厂交通洞；5、主厂房；6、主变洞；7、尾闸洞；8、进厂交通洞进洞口。
具体实施方式
20.本实施例为一种抽蓄电站辅助洞室群布置结构，具有依次衔接连通成一体的进厂交通洞4、厂房排水廊道、通风兼安全洞2，其中厂房排水廊道设置于地下厂房(包括主厂房5、主变洞6和尾闸洞7)外围，为围绕地下厂房的双层盘旋上升型结构(包括第一层排水廊道3-1和第二层排水廊道3-2)，设有四处转弯，转弯半径不小于30m(r》30m)，断面布置均为圆形，排水廊道坡度根据地下厂房尺寸确定，一般不大于5％。本例中第二层排水廊道3-2下端经进厂交通洞4连通进厂交通洞进洞口8，第一层排水廊道3-1上端经通风兼安全洞2连通通风兼安全洞进洞口1。
21.本例中在进厂交通洞4和第二层排水廊道3-2之间、第一层排水廊道3-1和通风兼安全洞2之间经封堵结构(如钢筋混凝土封堵块)分隔，其中进厂交通洞4经进厂交通支洞连通主厂房5下部；厂房排水廊道连通排水设施(如集水井)；通风兼安全洞2经通风兼安全支洞连通主厂房5上部。
22.本实施例中厂房排水廊道(第一层排水廊道3-1和第二层排水廊道3-2)为由tbm设备开挖所形成tbm开挖洞上的一段，该tbm开挖洞沿tbm设备开挖方向依次划分为进厂交通洞4导洞、厂房排水廊道、通风兼安全洞2导洞，其中进厂交通洞4由交通洞导洞扩挖形成，通风兼安全洞2由通风兼安全洞导洞扩挖形成。
23.本实施例中进厂交通洞4断面尺寸7.5
×
7.5m，全长2km；厂房排水廊道断面为圆形，断面直径为3.5m，全长800m；通风兼安全洞2断面尺寸7.5m
×
7.5m，全长1.5km。
24.本实施例的具体施工方法如下：
25.s1、利用tbm设备从进厂交通洞进洞口8始发，依次开挖进厂交通洞4导洞、第一层排水廊道3-1和第二层排水廊道3-2、通风兼安全洞2导洞，形成所述tbm开挖洞。
26.为了加快辅助洞室群的施工工期，在通风兼安全洞进洞口1和进厂交通洞进洞口8同时进行施工作业，对向掘进；通风兼安全洞进洞口1处采用钻爆法进行7.5m
×
7.5m的洞室断面开挖，钻爆法的平均月进尺为140m，同时在进厂交通洞进洞口8采用直径3.5m的tbm设备对进场交通洞4导洞进行开挖，tbm法的平均月进尺为450m。tbm始发后，完成全长2km的进场交通洞4导洞开挖，工期为4.5个月。
27.tbm设备完成交通洞4导洞开挖施工后，进入第二层排水廊道3-2螺旋形结构底部洞口，进厂交通洞4导洞与排水廊道断面相同，无需进行tbm设备改造和始发洞室开挖，可直接开始掘进地下厂房排水廊道结构，盘旋上升型排水廊道结构全长800m，且需通过四个小半径转弯弯道，故tbm法掘进完成地下厂房排水廊道结构工期为2个月。
28.tbm设备完成地下厂房排水廊道结构开挖施工后，进入与排水廊道螺旋形结构顶部(即第一层排水廊道3-1顶部)洞口相连的通风兼安全洞2，此时，通风兼安全洞2的钻爆法全断面开挖长度达(4.5+2)*140＝910m，剩余未开挖的通风兼安全洞2洞段为590m。采用钻爆法和tbm法进行通风兼安全洞2未开挖洞段的双向掘进作业，直至钻爆法和tbm法的掌子面交汇贯通，耗时1个月，所述tbm法形成的为通风兼安全洞2导洞。
29.由tbm设备开挖形成进厂交通洞4导洞、第一层排水廊道3-1和第二层排水廊道3-2、通风兼安全洞2导洞依次相互连通，构成本实施例中tbm开挖洞。
30.s2、扩挖所述tbm开挖洞上的进厂交通洞4导洞和通风兼安全洞2导洞，分别形成进厂交通洞4和通风兼安全洞2。
31.tbm设备从已开挖洞段步进出洞进行拆卸，接下来采用钻爆法进行通风兼安全洞2导洞扩挖作业，由于已开挖的中导洞具有更多的临空面，钻爆扩挖平均月进尺可达为450m，扩挖进尺显著大于全断面爆破进尺，故再耗时1个月即可完成通风兼安全洞2的全断面隧洞成型。
32.s3、施工通风兼安全洞支洞，连通通风兼安全洞2和主厂房5上部；施工进厂交通洞支洞，连通进厂交通洞4和主厂房5下部；施工与tbm开挖洞上厂房排水廊道相连的排水设施；
33.s4、在进厂交通洞4和第二层排水廊道3-2之间、第一层排水廊道3-1和通风兼安全洞2之间施工封堵结构。
34.本发明提供的一种抽水蓄能电站辅助洞室群连续布置结构及tbm导洞施工方法，当主厂房具备开挖条件时，施工总工期为8.5个月；而采用传统的钻爆法进行通风兼安全洞7.5m
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7.5m断面开挖，施工总工期为10个月；故采用本专利提供的辅助洞室群连续布置结构及tbm导洞施工方法，可为地下厂房开挖提前1.5个月工期，加快抽水蓄能建设进度。