淺談高邊坡開挖施工技術質量控制措施

彭 濤 郭 鵬

（中國水利水電第十一工程局有限公司 鄭州市 450001）

1 概 況

1.1 工程簡介

涔天河水庫擴建工程壩址位于湘水支流瀟水上游涔天河峽谷出口處，永州市江華瑤族自治縣東田鎮境內，下距東田鎮和江華縣城分別為3 km 和12 km。右岸洞群進水口邊坡土石方開挖區域包括1#泄洪洞及引水發電洞進口的土石方開挖，整個邊坡開挖高差為98 m，分七級馬道開挖，開挖方量約254 300 m3，開挖工期緊。本文概述了通過爆破參數優化，支護順序調整等措施，來控制在施工難度大，工期要求緊的基礎上如何保證邊坡開挖施工質量及施工安全。

1.2 前期施工中存在的主要問題

（1）爆后巨石及大塊較多，須進行大量二次爆破處理，影響施工連續性及出渣效率；

（2）底板不平，嚴重影響反鏟清渣寬度及深度增加，清渣不徹底影響后續鉆孔；

（3）馬道局部欠挖或超挖嚴重，馬道坡腳易缺損；

（4）預裂面質量較差，坡面不平整度較大；

（5）開挖爆破程序較亂，爆破次數較多；

（6）爆破網絡設計及連接存在問題，不能實現孔間順序起爆，網絡可靠性較差；

（7）爆破振動較大，直接影響周邊建筑物安全及居民正常生活；

（8）支護施工影響開挖進度，窩工現象嚴重。

2 爆破實驗，優化爆破參數，加快施工進度

通過爆破試驗，采集爆破施工參數，確定安全、合理的基本爆破參數。同時驗證、調整爆破設計，優化爆破方案，從而能夠指導后續爆破施工，推進開挖施工效率，保證開挖質量，為施工生產奠定理性基礎。石方爆破試驗選在EL 339 高程，B0+075～B0+110 段處，包括三組預裂爆破試驗及兩組梯段爆破試驗，爆破試驗初擬參數見表1。

通過爆破實驗，發現前期爆破技術、參數中存在的問題為爆破間排距偏大，炸藥單耗較低，過于追求安全而采用較大堵塞長度，引起表層石塊較大；雷管使用單一，未進行順序起爆，單響藥量大，造成爆破振動過大；邊坡預裂孔未采用間隔裝藥，造成坡面拉裂嚴重，不平整；馬道臺階未采取預留保護層開挖，且預裂孔底裝藥量不夠，緩沖孔距離偏大，造成坡腳大量留埂，欠挖現象嚴重。

表1 爆破實驗參數

知道了問題的存在，爆破實驗方向就明確了方向，通過對爆破參數一次次優化，現場施工情況明顯改善。主爆孔間排距由3.0 m×3.0 m 調整為3.0 m×2.0 m，炸藥單耗由0.33 kg/m3左右提高到（0.45～0.50）kg/m3，并將堵塞長度減到（2.5～3.0）m，實現了爆堆表層及總體塊度約在80 cm 以下的效果，大大提高了邊坡出渣效率。通過對預裂孔采用間隔不耦合裝藥，并在預裂孔底加大裝藥量（裝藥線密度加大一倍），預裂孔裝藥線密度由450 g/m 減小到 （250～300）g/m，將炸藥由Φ70 改為Φ32 藥卷，加大不耦合系數，從而將爆破后半孔率提高到85%以上，坡面不平整度控制在14 cm 左右，且有效減少了坡腳留埂現象。通過預留馬道保護層（保護層厚度在2.0 m～3.0 m 之間），并將鉆孔機械改成手風鉆鉆孔進行二次爆破，提高了邊坡馬道開挖質量。對爆破網絡進行優化，采用分段爆破，確保后排孔晚于前排孔起爆；孔內雷管分別安放在裝藥段底部及中部，確保較高準爆率；同時對邊坡開挖爆破進行爆破安全監測，并適時提高爆破規模，達到邊坡安全爆破振動速度控制的要求（見爆破振動監測結果）。圖1 為通過爆破試驗調整爆破參數后預裂面典型殘孔的照片。

圖1 通過爆破試驗調整爆破參數后預裂面典型殘孔照片

通過以上爆破施工試驗得出適合現場開挖的爆破參數，預裂孔采用Φ32-200 g 型2#巖石乳化炸藥間隔不耦合裝藥，導爆索起爆；主爆孔采用Φ70-1 714 g 型2#巖石乳化炸藥，毫秒延期導爆管雷管微差起爆，并將最大單響藥量控制在120 kg 以內。優化后爆破參數如表2。

表2 爆破參數

從圖1 優化爆破參數爆破后邊坡預裂面可以看出開挖面穩定且無松動巖塊、懸掛體和尖角；爆破未破壞巖體的整體性，開挖面無明顯爆破裂痕。且爆破開挖完成經質檢驗收保護層開挖、開挖坡面、巖體的完整性、平均坡度、坡腳標高、坡面局部超欠挖、爆孔痕跡保存率均達到98%以上，評定為優良。

3 爆破振動監測

采取爆破實驗，得出相應爆破參數后，對進口邊坡EL 285.00 m～EL 275.00 m B0+65.000 m～B0+130.000 m 爆破進行爆破振動監測，監測過程嚴格遵照《爆破安全規程》（GB 6722-2011）進行，根據爆破振動監測成果，徑向（X）的爆破振動速峰最大值為2.788 cm/s（圖2）；切向（Y）的爆破振動速峰最大值為1.887 cm/s（圖3）；垂直方向（Z）的爆破振動速峰最大值為1.787 cm/s（圖4）。可以看出徑向、切向、垂直方向的爆破振動振速峰值均低于《爆破安全規程》規定水工隧洞、閘壩振動速度標準值7.0 cm/s，確保了進口邊坡旁邊水工建筑物的安全和居民正常生活，說明爆破實驗對爆破參數的優化是有效的，不僅保證了邊坡開挖進度、質量，同時保證了安全。

圖2 徑向（X）振動波形圖

圖3 切向（Y）振動波形圖

圖4 垂直方向（Z）振動波形圖

4 邊坡開挖質量管理措施調整

開挖初期因邊坡巖石節理發育，巖石破碎，為防止碎石、危石脫落砸傷施工人員，邊坡每開挖3 m 便需進行邊坡掛網噴混凝土支護，這種質量管理措施嚴重影響邊坡開挖進度，且容易造成機械和人員窩工現象。通過現場開挖后對邊坡重新進行地質勘測發現圍巖自穩能力在8 m 以上，因此在保證開挖進度又要保證開挖質量和安全的情況下，將邊坡掛網噴混凝土支護至后邊坡開挖一個臺階，即邊坡爆破完成后，只有錨桿支護緊隨開挖面，待開挖一個臺階后再采用搭設腳手架方式進行邊坡掛網噴混凝土支護，并且在施工期間，為確保質量和安全，邊坡設置了多個監測點，進行嚴密的邊坡穩定監控，未發生任何異常情況，邊坡處于穩定狀態，各監測點位移結果見表3。

經過4 個多月14 次對各監測點進行測量觀測及對邊坡裂縫觀測，得邊坡各觀測點累計平行基線方向位移（標量）（1.6～2.4）mm，最大累計平行基線方向位移為8#觀測點； 垂直基線方向位移 （標量）（0.4～2.3）mm，最大累計垂直基線方向位移為7#點；高程方向位移（標量）（0.5～2.2）mm，最大累計高程方向位移為7#點；平行、垂直基線及高程方向蠕變量均較小。觀測期間邊坡未出現裂縫，處于穩定狀態。可以說邊坡支護順序的調整不但提高了開挖進度，而且使人員和設備得到充分的利用，方便了現場施工，同時開挖質量和安全也得到保障。

表3 邊坡個觀測點平行基線方向，垂直基線方向，高程方向位移監測結果

5 結 語

涔天河擴建工程中右岸進水口邊坡地質條件復雜，施工難度非常大，經過不懈的探索研究，終于找到了適合的施工方案。而邊坡開挖能提前一月達到EL 260 m，使得引水發電洞和1#泄洪洞能夠提前進洞，為汛期到來做好充分準備。其中實施爆破試驗，優化爆破參數、調整支護順序，有效地保證了開挖質量和開挖進度，起到了非常關鍵的作用，為其它類似工程提供參考。

[1] 康世榮，陳東山.水利水工程施工組織設計手冊2[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[2] DLT 5181－2003.水電水利工程錨噴支護施工規范[S].北京:中國電力出社，2003．

[3] GB 50202-2002.建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2002.

[4] SL 398-2007.水利水電工程施工通用安全技術規范[S].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] GB 50330-2002.建筑邊坡工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[6] GB 6722-2011.爆破安全規程[S].2003.