尾水渠爆破開挖技術與工藝控制

楊秀凱

摘 要：尼日利亞宗格魯水電站尾水渠開挖工程量大，設計自然方約650萬方，是為了保障廠房發(fā)電機組出力而對原河道進行的永久工程開挖，為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度，對巖質(zhì)基礎、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破開挖，同時對弱風化層以下的千枚巖爆破后有粒徑要求，用于右岸堆石壩的填筑，故尾水渠爆破開挖的技術及工藝控制尤為重要。

關鍵詞：宗格魯水電站；尾水渠；爆破開挖；技術控制

1 尾水渠工程概況

宗格魯水電站尾水渠長度5km，渠底寬65m（前800m寬105m），渠道邊坡坡比1：0.25和1：0.75。尾水渠底板起始高程EL132m，縱坡i=0.0014）。尾水渠前1.6km和后0.8km（K0+0～K1+600，K4+200～K5）為半河床半河岸段布置，中部2.6km（K1+600～K4+200）為河床外布置。

尾水渠沿線的地形是平坦的，右岸河灘覆蓋層薄，厚0.50 m～3.80 m的粉質(zhì)細砂。河床上主要為沖積層。分布均勻，厚度一般為0～5m，部分厚度較厚。裸露基巖為千枚巖，少量石英片巖。裸露基巖該巖體由中度風化巖體組成，大部分為相對完整的巖體。千枚巖巖石單軸抗壓強度（濕）范圍為14.4MPa～81.3MPa，平均值為35.55MPa。

根據(jù)前期鉆孔資料，尾水渠區(qū)基巖完全風化層埋深下限一般為0～2.5 m，強風化層埋深下限一般為0～5m；弱風化層埋深下限一般為5.50～13.10 m，微風化～新鮮巖體埋深低于弱風化層。全風化巖體為松散結構，強風化巖體以碎裂構造為基礎，大多數(shù)中度風化巖體為薄層～層間結構，RQD值為3.20%～61.80%；微風化、新鮮的巖體大多為中厚層厚層狀結構，RQD值為36.1%～93.9%。

尾水渠開挖有用料直接上壩，用于堆石壩填筑。

尾水渠開挖過程中，需滿足下游河道生態(tài)供水要求。流量不小于8m3/s，具體以尼日利亞環(huán)保部批準的流量為準。

1.1 尾水渠工程量

尾水渠開挖設計總量649萬m3（自然方），2016年汛前已完成尾水渠有效開挖50萬方，剩余599萬m3。由于現(xiàn)場鉆孔勘察尚未完成，土石比暫按主合同尾水渠土石比計算1：5考慮，石方為499.17萬方。

1.2 開挖時段、強度

2018年4月中旬～5月底覆蓋層已完成約30萬m3，2018年6月～2019年10月石方開挖河床外段和半河床半河岸段水面線以上部分（半河床半河岸段在旱季開挖），17個月工期，高峰開挖強度30萬m3/月（開挖強度大于填筑強度，滿足直接上壩要求）；

2019年11月蓄水后，開挖半河床半河岸段（K0+0～K1+600，K4+200～K5）水面線以下部分，約150萬m3，2019年11月～2020年8月，月平均開挖強度15萬m3（開挖強度與填筑強度匹配，滿足填筑要求）。

1.3 尾水渠開挖程序

尾水渠開挖總的施工程序是自上而下施工，先覆蓋層，后石方無用料開挖，再進行石方有用料（用于堆石壩填筑）分層開挖。半河床半河岸段，逆水流方向分段開挖。分段長度約200m。各級開挖邊坡形成之前完成相應高程的地表及生態(tài)放流的引排水施工。

覆蓋層開挖采用液壓反鏟、推土機、裝載機清理表面，石方開挖用CM351高風壓潛孔鉆機、D7鉆機或其他由甲方認可的鉆機，采用自上而下分層開挖，梯段爆破，梯段高度不大于15m。開挖渣料采用液壓反鏟或裝載機裝碴，自卸汽車運輸出碴。開挖順序為：測量放線→覆蓋層清理→石方無用料開挖→石方有用料開挖。石方開挖方法如下：

（1）河床外段尾水渠開挖2.6km（K1+600～K4+200）。分2～3層進行，第1層為土石分界線～弱風化無用料開挖，第2～3層為弱風化以下有用料開挖，梯段為不大于15m，單個爆破塊的寬度為不宜大于30.0m，根據(jù)現(xiàn)場地形情況適當調(diào)節(jié)。

（2）半河岸半河床段水面線（旱季）以上開挖（尾水渠前16km和后0.8km）。水面線以上開挖，沿水流方向逆向進行分段進行施工，分2層進行，第1層為土石分界線～弱風化，第2層為弱風化至河床大面以下2m（用于導水）。

（3）水面線以下開挖（蓄水后）。尾水渠水面線以下開挖，沿水流方向逆向進行分段進行施工，分1～2層進行，梯段小于10m，單個爆破塊的寬度不宜大于50.0m，施工時先順水流方向抽一個先鋒槽，讓地表水及下泄生態(tài)流量順利過流，保證開挖在干地進行，先鋒槽完成后，兩邊同時開挖，開挖渣料采用液壓反鏟挖裝，自卸汽車運輸直接上壩或運往渣場備料。

2 爆破開挖技術及控制要求

2.1 鉆孔和爆破

2.1.1控制爆破

（1）為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度，對巖質(zhì)基礎、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破。

（2）鉆孔爆破的梯段高度應根據(jù)地質(zhì)條件，以及設計要求的開挖深度與寬度、鉆具設備等因素確定。緊鄰設計建基面、邊坡面、建筑物和防護目標，不應采用大孔徑爆破方法。其開挖爆破應采用毫秒延時起爆網(wǎng)絡。

（3）鉆孔孔徑應符合下列要求：梯段爆破不大于150mm；緊鄰保護層的梯段爆破及預裂爆破、光面爆破不宜大于110mm；保護層爆破不大于50mm。

（4）臺階爆破的最大一段起爆藥量，除有特殊要求外應不大于300kg；鄰近設計建基面和設計邊坡的臺階爆破以及緩沖孔爆破的最大一段起爆藥量，應不大于100kg。

（5）預裂爆破、梯段爆破和特殊部位的爆破，其參數(shù)和裝藥量應遵守DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規(guī)范》第8章規(guī)定的要求。

（6）對爆破空氣沖擊波和飛石應做好控制防護措施，以免危及機械設備和人身安全。

（7）開挖必須進行爆破試驗選定爆破參數(shù)。開挖爆破塊石最大粒徑800mm，滿足堆石壩填筑要求，堆石料級配曲線如下：

2.1.2尾水渠邊坡開挖

（1）邊坡石方開挖應遵守DL/T5389-2007第7章和第8章的規(guī)定。

（2）邊坡采用預裂爆破成型，施工馬道底部1.5～2m預留保護層，手風鉆開挖。

（3）邊坡開挖偏差控制：

①超挖≤20cm，欠挖≤10cm；不平整度≤15cm；

②設計邊坡輪廓面的開挖偏差：在一次鉆孔條件下開挖時，不應大于其開挖高度的±2%，在分臺階開挖時，其最下部一個臺階坡腳位置的偏差，以及整體邊坡的平均坡度，均應符合施工圖紙要求。

（4）邊坡開挖預裂孔殘留孔率控制：①在開挖輪廓面上，殘留孔痕跡應均勻分布；殘留孔痕跡保存率，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。

②相鄰兩殘留孔間巖面的不平整度不大于15cm。殘留孔壁不應有明顯的爆破裂隙。

2.1.3尾水渠基礎開挖

尾水渠的基礎開挖應滿足以下標準和要求：

1）水平建基面高程的開挖允許超挖20cm、欠挖10cm。

2）基礎面采用預留保護層開挖時，保護層厚度和爆破參數(shù)應通過試驗確定。

3）開挖到位的基礎面應符合施工圖紙要求的巖體質(zhì)量標準。因爆破震松（裂）的巖石、裂隙發(fā)育或具有水平裂隙的巖石、反坡、倒懸坡、陡坎尖角等均應清除。

參考文獻：

[1]DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規(guī)范》.