白鶴灘水電站高邊坡開挖與質量控制技術應用

張華南

(中國電建集團海外投資有限公司，北京 100000)

1 工程概況

1.1 概述

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，水電站的開發任務以發電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效益，是西電東送骨干電源點之一。壩肩開挖工程主要包括：高程834～600m壩基及拱肩槽邊坡工程，左右岸壩基帷幕灌漿洞、截滲洞、排水洞工程，下游高程834～600m水墊塘及上部邊坡開挖及支護工程；右岸進水口高程834～734m邊坡開挖及支護工程，右岸馬脖子高程780～734m邊坡開挖及支護等工程。

1.2 地質條件

2 高邊坡開挖施工技術

2.1 施工程序

土石方明挖施工程序按照“自上而下、分層梯段開挖”原則組織實施，各部位開挖前，需要根據開挖分層要求，提前形成進入施工作業面的施工道路。

首先利用R1施工道路進場進行右岸進水口、壩肩槽789m高程以上邊坡開挖。開挖下降至789m高程后，利用R2施工道路進行右岸進水口789～744m高程和壩肩槽789～744m高程開挖；進水口上游R2道路占壓段及744～734m高程則利用R3施工道路進行開挖，同時利用R3施工道路進行壩肩槽744～729m高程開挖；壩肩槽729m高程以下開挖由于無法布置設備進場道路，需要采用將設備關入工作面方式進行開挖，鉆機、挖掘機等開挖設備在壩肩槽和水墊塘開挖Ⅰ區之間互相避炮，交替開挖下降。

2.2 施工方法

2.2.1 開挖分層分塊

壩肩槽從高程834m開挖至600m，開挖高度為234m，壩肩槽前沿爆區根據開挖厚度分2～3塊，開挖分層根據壩肩上、下游邊坡馬道間高差控制在12～15m，壩基預裂塊爆破分層高度為8～10m。壩肩開挖分層分塊如圖1所示。

圖1 壩肩開挖分層分塊

2.2.2 石方開挖控制

石方開挖是指需要進行系統鉆孔和爆破作業的巖石開挖，體積大于1.0m3需用鉆爆方法破碎的孤石或巖塊亦均屬于石方明挖的范圍。

石方開挖采用鉆爆法施工，常規梯段爆破開挖主要采用CM-351高風壓鉆機造孔和YQ-100B潛孔鉆機造孔；邊坡采用預裂爆破技術一次成型，預裂面坡度陡于1∶1時采用CM-351鉆機造孔，坡度緩于1∶1時采用YQ-100B潛孔鉆造孔。

為確保壩基開挖成型質量，減少爆破震動對建基面的影響，需要嚴格控制壩基面爆破塊規模，開挖厚度和高度控制在10m左右，即1～2排主爆孔、1排緩沖孔和1排預裂孔的爆破規模。為便于壩基預裂塊鉆孔施工和提高爆破效果，在前緣區爆破時，對預裂塊臨時邊坡實施施工預裂。壩基面開挖實施前，通過爆破試驗優化確定爆破參數。

邊坡馬道部位預留2m厚保護層，采用手風鉆造孔、水平光爆法或垂直密炮孔法挖除。采用垂直密炮孔法開挖時，為確保馬道開挖平整度，需嚴格控制炮孔孔底高程，孔底增加10～20cm超深，超深部分采用鋸木灰或竹管作為柔性墊層。

對于邊坡危巖體，可采用手風鉆造孔，小藥量爆破開挖處理。對于軟弱夾層等地質缺陷部位，采用風鎬人工開挖、液壓破碎錘開挖或利用液壓反鏟直接開挖。如需爆破開挖時，采用手風鉆造孔，按照“小梯段、小藥卷、微藥量、弱振動”原則進行爆破，爆破方向控制與斷層走向一致。

石方開挖爆破后石渣采用挖掘機和裝載機挖裝，自卸汽車運輸出渣。

3 質量控制措施

3.1 測量放點及布孔

采用激光全站儀進行施工測量，為提高測量精度，采用計算機處理數據，盡量減少用人工計算帶來的錯誤與誤差，預裂孔誤差控制在1.0cm以內，用紅油漆做好標識并覆蓋保護，確保獲得測量成果準確性和可靠性。大面積爆破孔布置嚴格按照間排距成直線型、有效布孔方式。

表1 爆破參數

3.2 確定爆破參數

開挖施工前進行必要的生產性爆破試驗，選定爆破參數。具體實施時應根據爆破試驗所確定的最佳爆破參數進行開挖，施工中應根據巖性、風化程度及節理裂隙分布情況及時調整爆破參數。每一梯段爆破鉆孔之前，必須進行爆破設計，包括預裂爆破和梯段爆破的孔距、孔深、孔方位角及傾角、裝藥方式、總裝藥量、起爆網絡、預裂爆破和深孔梯段爆破最大一段起爆藥量。爆破參數見表1。

3.3 造孔控制要點

邊坡坡度及輪廓線應嚴格按設計要求控制，實施單孔測量放樣，計算并標識孔深。鉆孔嚴格按孔深控制，嚴格按爆破設計參數施工，鉆孔作業執行定人、定機、定孔“三定”制度，特別是預裂爆破孔斜孔深要嚴格控制，采用YQ-100B潛孔鉆造孔時，要安裝樣架導向。在開孔時，用自制量角儀測鉆桿傾角，當鉆機鉆進深度達1.0m左右時，再復測鉆桿傾角，檢查造孔是否滿足設計要求，抓好預裂鉆孔施工環節，嚴格監控鉆孔質量。建基面開挖除需要控制鉆孔質量外，在進行挖裝作業時，注意不能讓反鏟過分用力挖掘，以免破壞建基面。在開挖輪廓面時，殘留炮孔痕跡應均勻分布，殘留炮孔痕跡保存率，對完整的巖體，應達到85%以上；對較完整和較破碎的巖體，應達到60%以上；對破碎的巖體，應達到20%以上。相鄰兩炮孔間巖面的不平整度不應大于15cm；炮孔壁不應有明顯的爆破裂隙。除明顯地質缺陷處外，不得產生裂隙張開、錯動及層面抬動現象。

3.4 嚴格執行“三檢”制度

邊坡開挖必須堅持自上而下，逐高程分層開挖，不得采用逆坡開挖。同一區段內的開挖平行下降，若不能平行下挖時，相臨區段的高差不能大于一個梯段高度。嚴格執行“三檢”制度，做好交接班檢查與工序檢查，堅持“上一道工序驗收合格后才準進入下一道工序施工”的原則。對施工人員進行專業培訓，不斷提高施工人員技術水平和操作能力。實行持證上崗制，未經專業培訓或培訓不合格者均不得上崗操作。基礎開挖后及時對開挖后的基礎面尺寸和土體質量進行自檢、修整和處理，確認合格后方可進行初檢和終檢。基礎驗收合格后及時測繪基礎竣工地形圖。

4 結語

文章從白鶴灘水電站高邊坡地質條件復雜，壩基部位地形陡峻，岸坡順直，巖體風化卸荷深度大等特點，從高邊坡開挖方式及在實際的爆破裝藥過程中，根據上層巖石揭露情況不斷調整爆破參數，鉆孔作業執行定人、定機、定孔“三定”制度，預裂孔一次爆破成型，建基面保護層控制爆破；從測量放點、確定爆破參數、造孔控制要點控制質量等方面進行論述；意在為類似高邊坡開挖和質量控制提供可參考的建議；文章不足之處在于高邊坡開挖理論方面還不夠系統成熟，爆破試驗方案還不夠完善，許多問題還有待進一步思考和探究，從而不斷深入學習研究，使文章得到進一步完善和提高。