一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法与流程

本发明属于水电站，尤其涉及一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法。

背景技术：

1、在混合式抽水蓄能电站或中低水头水电站中，为节省建造成本和节约工期，电站的厂房结构通常选用半地下厂房竖井型式，半地下厂房竖井开挖是电站建设过程中的关键工序，在半地下厂房竖井开挖支护过程中，因竖井上部靠近地表，岩体较为破碎，竖井上部边墙开挖过程中的围岩稳定性是一大难点，另外，竖井整体深度较深，竖井下挖到下部和底部过程中所形成的高边墙的稳定性同样是一大难点。

技术实现思路

1、本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法，能够提升竖井围岩的稳定性，提高开挖过程中的安全性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构，其特征在于：包括半地下厂房竖井、至厂房连接洞、通风兼安全洞和下游副厂房，至厂房连接洞和通风兼安全洞均与地下厂房竖井相连通，半地下厂房竖井的底部设有尾水支管，下游副厂房设于半地下厂房竖井的下游并与半地下厂房竖井相连通，半地下厂房竖井的顶部设有井口圈梁，半地下厂房竖井、下游副厂房、尾水支管、至厂房连接洞和通风兼安全洞的内壁均设有喷锚支护。

4、进一步地，井口圈梁采用高低布置，半地下厂房竖井上游及两侧的井口圈梁的高程为半地下厂房竖井的地面高程，半地下厂房竖井下游的井口圈梁的高程为下游副厂房的底板高程。

5、进一步地，井口圈梁内设有暗柱。

6、进一步地，半地下厂房竖井的上部设有环向钢筋拱肋。

7、进一步地，半地下厂房竖井的底部设有出渣洞，出渣洞与至厂房连接洞相连通。

8、进一步地，相邻的尾水支管之间设有预应力对穿锚杆。

9、进一步地，喷锚支护采用挂网喷15cm厚c30混凝土，长度6m的c28普通砂浆锚杆以及长度9m的c32普通砂浆锚杆间隔布置，外露均为1.5m，间排距为1.5m×1.5m。

10、本发明还公开了一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护方法，其特征在于，包括如下步骤：

11、s1、通风兼安全洞和至厂房连接洞开挖支护：通风兼安全洞断面采用7m×6.5m城门洞型，在地面设置洞口，坡度向下连通至半地下厂房竖井底部蜗壳层，至厂房连接洞在通风兼安全洞中后段分叉后连通至半地下厂房竖井中部发电机层，至厂房连接洞断面同样采用7m×6.5m城门洞型，将通风兼安全洞往半地下厂房竖井方向延伸一段出渣洞；开挖完成以后对通风兼安全洞和至厂房连接洞进行支护；

12、s2、半地下厂房竖井顶部和下游副厂房开挖：半地下厂房竖井和下游副厂房采用明挖，渣体从下游副厂房地下室经垫渣形成的斜坡道运出，下游副厂房及事故油池四周边墙采用常规喷锚支护；

13、s3、井口圈梁实施：地下厂房竖井顶部的井口圈梁处需相应开挖出凹槽用于放置井口圈梁，之后实施一圈井口圈梁，并在井口圈梁设置3排c32普通砂浆锚杆锚入岩体中；

14、s4、导井实施：分别在一号机组和二号机组中心线位置自上而下采用钻孔设备钻设一号导孔及二号导孔，一号导孔及二号导孔需下穿至出渣洞顶拱，随后采用反井钻设备对一号导孔及二号导孔反拉形成一号导井和二号导井；

15、s5、半地下厂房竖井开挖：对半地下厂房竖井采用自上而下进行一次性扩挖形成椭圆形开挖断面，开挖一个循环后需及时对该循环进行支护后方可可进行下一循环开挖。

16、进一步地，步骤s5中支护以喷锚支护加针对性加强支护相结合的支护体系：

17、喷锚支护：喷锚支护采用挂网喷15cm厚c30混凝土，长度6m的c28普通砂浆锚杆以及长度9m的c32普通砂浆锚杆间隔布置，外露均为1.5m，间排距为1.5m×1.5m；

18、针对性加强支护：在半地下厂房竖井上部增加环向钢筋拱肋，钢筋拱肋采用三根c28钢筋组成，钢筋间距15cm，钢筋拱肋竖向排距1.5m；

19、半地下厂房竖井上部挂网喷混凝土加掺纳米粗纤维；

20、在顶部井口圈梁以下设置6排长度12m的c32预应力锚杆，预应力设计值120kn，间排距为1.2m×1.2m；

21、在井身中部间隔一定高程设置6排长度15m的有粘结预应力锚索，预应力设计值1500kn，间距4.5m；

22、在竖井井身与上层排水廊道之间设置1排无粘结预应力对穿锚索，长度根据竖井井身与上层排水廊道之间的岩体厚度确定，约为16~30m，预应力设计值1500kn，间距4.5m。

23、进一步地，半地下厂房竖井相接的各洞室的洞口均设置两排锁口锚杆，采用长度6m的c28普通砂浆锚杆，入岩5.85m，间排距为1m×1m。

24、本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

25、本发明在通过半地下厂房竖井的顶部设有井口圈梁，半地下厂房竖井的井壁、下游副厂房的边墙和尾水支管的内壁均设有喷锚支护，能够提高半地下厂房竖井围岩的稳定性，提高开挖过程中的安全性。

1.一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构，其特征在于：包括半地下厂房竖井、至厂房连接洞、通风兼安全洞和下游副厂房，所述至厂房连接洞和所述通风兼安全洞均与所述地下厂房竖井相连通，所述半地下厂房竖井的底部设有尾水支管，所述下游副厂房设于所述半地下厂房竖井的下游并与所述半地下厂房竖井相连通，所述半地下厂房竖井的顶部设有井口圈梁，所述半地下厂房竖井、所述下游副厂房、所述尾水支管、所述至厂房连接洞和所述通风兼安全洞的内壁均设有喷锚支护。

2.根据权利要求1所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构，其特征在于：所述井口圈梁采用高低布置，半地下厂房竖井上游及两侧的所述井口圈梁的高程为所述半地下厂房竖井的地面高程，所述半地下厂房竖井下游的所述井口圈梁的高程为所述下游副厂房的底板高程。

3.根据权利要求2所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法，其特征在于：所述井口圈梁内设有暗柱。

4.根据权利要求1所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构，其特征在于：所述半地下厂房竖井的上部设有环向钢筋拱肋。

5.根据权利要求1所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构，其特征在于：所述半地下厂房竖井的底部设有出渣洞，所述出渣洞与所述至厂房连接洞相连通。

6.根据权利要求1所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法，其特征在于：相邻的所述尾水支管之间设有预应力对穿锚杆。

7.根据权利要求1所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护结构及方法，其特征在于：所述喷锚支护采用挂网喷15cm厚c30混凝土，长度6m的c28普通砂浆锚杆以及长度9m的c32普通砂浆锚杆间隔布置，外露均为1.5m，间排距为1.5m×1.5m。

8.一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护方法，其特征在于：步骤s5中支护以喷锚支护加针对性加强支护相结合的支护体系：

10.根据权利要求9所述的一种椭圆竖井式半地下厂房开挖支护方法，其特征在于：半地下厂房竖井相接的各洞室的洞口均设置两排锁口锚杆，采用长度6m的c28普通砂浆锚杆，入岩5.85m，间排距为1m×1m。