[发明专利]用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法

说明书

本发明公开了一种用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法，属于水利水电工程结构物设计建造技术领域。提供一种能有效提高地下厂房下部侧壁顶部稳定性的用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法。所述的开挖方法包括上部厂房的分层开挖，所述的开挖方法以开挖完成的上部厂房平面为基础，整体采用开挖分层，每一个单层间采用中间拉槽后向两侧扩展开挖的顺序逐层向下开挖直到完成整个岩体地下下部厂房的开控工作，在预开挖第一层下部厂房的中部拉槽时，预开挖的中部拉槽的侧壁至两侧吊车梁岩台根部的距离，依据岩体地下厂房下部的深度以满足各侧吊车梁岩台宽度位置处的基岩处于围岩未破区内为准进行确定。

技术领域

本发明涉及一种开挖方法，尤其是涉及一种用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法，属于水利水电工程结构物设计建造技术领域。

背景技术

在我国西部水电能源开发过程中，受峡谷地形的限制，经常采用地下厂房形式。岩壁吊车梁作为重型双梁桥机承载基础较为普遍被采用，该结构不仅可以减小地下厂房跨度，缩短施工周期，还可以提前安装运行桥式起重机，节约成本。岩壁吊车梁分上下游侧对称布置，其岩壁角在综合考虑岩层产状、主要地质构造的影响，以及岩壁吊车梁截面尺寸、锚杆的布置和受力状况等因素后一般上下游采用的角度一致。

高山峡谷地区地下厂房往往具有高地应力的特点。地应力不仅是影响岩体力学作用的控制因素之一，而且是岩体在赋存环境条件发生改变时发生变性和破坏的力源之一。由于地下厂房跨度较大，在开挖时一般采用开挖分层、每层中部拉槽、再两侧扩挖的方案。常导致厂房上下游侧边墙非对称性的层状破坏。根据常规理论设计的岩壁角角度，需要增加额外的预支护措施才能基本成型，且后期的变形松弛破坏还需要大量的加固处理，大大的增加了施工成本和工期。

根据厂区应力场分析，一般厂区最大主应力量值远大于最小主应力量值，在地下厂房局部可出现最大主应力明显的偏压现象。由于岩体材料的非均匀性及各向异性，将导致厂房上下游侧非对称性的层状破坏，且破坏区的形式和开挖分层的深度和中部拉槽的位置有关。随着洞室埋深增加、规模增大，岩壁吊车梁的稳定问题更加突出。关键部位的设计方案就显得十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效提高地下厂房下部侧壁顶部稳定性的用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于高至极高应力条件下岩体地下厂房的开挖方法，包括上部厂房的分层开挖，所述的开挖方法以开挖完成的上部厂房平面为基础，整体采用开挖分层，每一个单层间采用中间拉槽后向两侧扩展开挖的顺序逐层向下开挖直到完成整个岩体地下下部厂房的开控工作，

其中，在开控第一层下部厂房时，先进行中部拉槽预开挖，然后进行吊车梁部位岩台的加固和吊车岩锚梁浇筑，接着再向两侧扩展开挖直到挖完该层下部厂房，

在预开挖第一层下部厂房的中部拉槽时，预开挖的中部拉槽的侧壁至两侧吊车梁岩台根部的距离，依据岩体地下厂房下部的深度以满足各侧吊车梁岩台宽度位置处的基岩处于围岩未破区内为准进行确定。

进一步的是，在确定预开挖的中部拉槽的侧壁至各侧吊车梁岩台根部的距离时是按下述公式计算获得的，

a＝arctg(h₂/l₂)，

b＝arctg(h₁/l₁)，

其中，a为岩锚梁斜面设计角度，b为脆性岩体最大破裂角度，h1为中部拉槽深度，l1为保护层宽度，l2为岩锚梁宽度，h2为岩锚梁斜面高度。

上述方案的优选方式是，在进行上部厂房开挖时，按由上往下分层、由中间向两边分区逐渐展开的顺序进行开挖直到完成整个上部厂房的开挖工作。