大壩基礎高邊坡開挖施工布置與開挖技術探析

（安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程案例

鵝公水庫工程位于江津區白沙鎮松林崗社區，所在河流是長江一級支流驢子溪支流寧灘河上游，壩址距江津城區公路里程約60km。工程壩址以上集雨面積為34.05km，水庫正常蓄水位382.0m，設計洪水位382.00m，校核洪水位383.02m，總庫容為1030萬m，大壩為瀝青混凝土心墻石渣壩，最大壩高65.5m。

鵝公水庫大壩基礎開挖主要包括左右壩肩土石方開挖、壩基松散表層開挖、左右壩肩巖質邊坡錨噴支護等內容。左右壩肩邊坡開挖分為四級邊坡，均為高邊坡開挖。

2 施工條件

2.1 地質

下壩線河段順直，左右岸各發育有寬緩的一級階地，河谷剖面形態呈寬緩的對稱“U”型，正常蓄水位382.0m時，河谷寬414.0m，寬高比為0.15：1。河床底寬20 m～23m，河床標高324.1 m～324.5m。右岸壩肩上方有沖溝，常年有流水。

2.2 水文氣象

鵝公水庫位于驢子溪支流寧灘河上游。寧灘河集雨面積71.49km，河長21.33km，工程壩址以上流域面積34.05km。多年平均流量 8.02m/s，多年平均年徑流量0.196億m。

3 施工總體布置

3.1 布置原則

在征地紅線內，根據地形地貌特征，布置配套設施。根據施工特點，布置道路和材料堆存點。根據勞動強度，布置風水電，便于施工銜接和作業安排的總體要求。規避交叉作業，盡量減少相互干擾。利用已有道路、已有建筑物，減少施工投入。減少或避免與社會道路之間的相互干擾。

3.2 道路布置

主要由右岸的永鵝路，右壩肩的8#、5#、6# 路，左壩肩的2#路組成。道路成形路面寬度不小于7m，雙車道，路面回填砂巖料不小于1m，以保證通行安全。

3.3 施工供風

主要由左岸的1#、右岸的7#供風站組成。供風能力40 m/min～60m/min。

3.4 施工供電

由3#-315kVA，承擔引水洞、右壩肩、料場吳家溝側開挖施工供電任務。1#供電站-500kVA，承擔左壩肩、溢洪道、管理房及拌合站等其他部位的施工供電任務。

3.5 施工供水

左右壩肩靠近沖溝附近各布置高位水池，每座水池容量約100m，供壩區施工用水。

3.6 施工棄渣場

1#棄渣場：布置在大壩下游鵝公小學旁，距壩址約1.0km，主要堆放大壩開挖棄渣料，計劃堆渣3.76萬m(自然方)。2#棄渣場：布置在1#棄渣場對面的沖溝內，距壩址約1.0km，主要堆放大壩開挖棄渣料，計劃堆渣3.76萬m(自然方)。3#棄渣場：布置在大壩上游右岸鵝公電站料場開挖范圍內，距壩址約0.5km，主要堆放大壩開挖棄渣料、鵝公電站料場剝離料和灌區工程隧洞棄渣料，計劃堆渣17.76萬m(自然方)。

3.7 炸藥倉庫

炸藥庫布置于吳家溝8#漫水橋上游平坦位置，距8#漫水橋直線距離約100m，該位置300m范圍內無村民聚居區和高壓線路經過，距離爆破開挖區遠超300m，滿足安全規程要求。

3.8 油料存儲庫

基于開挖階段地形隨開挖工作推進而改變，擬采取“隨用隨移”的方式布置油罐，即不固定油罐安放位置。

3.9 綜合加工區

綜合加工區布置于大壩上游3#變電站旁。

4 施工工藝技術

4.1 施工準備

4.1.1 技術準備

了解現場地形地貌、水文氣象、風土人情等基本信息，初步規劃施工場地布置、施工方案概略等。分析技術經濟指標，掌握項目施工重難點，針對性研究處理措施方案。參與設計技術交底，掌握設計意圖、施工要點及其施工注意事項等內容。復核測量基準點，建立施工測量控制網。測量放線定開口線、中軸線、控制點等，并設置明確醒目標識。編制開挖施工專項方案，明確工期計劃、作業安排等內容。

4.1.2 生產準備

根據現場實際情況布置臨設，布置風水電供給設施，調查工地周邊城鎮機械、材料供給情況和民工資源情況。熟悉場地和技術資料，做好施工準備。按工期計劃，調配機械設備、材料物資進場，提供生產基本保障。積極協調外圍關系，確保施工生產順利推進。

4.2 技術參數

4.2.1 測量及放樣

應建立相對穩定的永久（臨時）施工測量控制網。明挖施工過程中，每開挖一個臺階，應沿開挖輪廓，測繪平、剖面圖和主要點的高程，作為爆破設計、竣工資料和計算工程量的依據。工程量以施工詳圖為準，當地形、地質有意外情況時，應加密測繪，征得監理、設計同意方能修改。

4.2.2 邊坡、壩基及斷層槽開挖

必須自上而下，逐高程分層開挖，不得采用逆坡開挖。同一區段內的開挖宜平行下降，土質邊坡分級開挖高度不大于10m，土質邊坡分級開挖高度不大于15m。壩基開挖采用鉆孔梯段爆破法。爆破梯段的高度根據爆破試驗成果、施工器械性能及開挖區布置等因素確定，鉆孔爆破的梯段高度不宜超過5m。同一區段的開挖應平行下降，如不能平行下挖時，相鄰區段高差不應超過10m。

邊坡支護根據巖石情況分A-E型支護情形。

4.3 工藝流程

清坡→原始地形測量→測量放樣→覆蓋層剝離→測量放樣→預裂鉆孔、爆破→主爆區梯段爆破→開挖出渣→坡面檢查驗收→下一梯段施工。

4.4 施工方法

4.4.1 開挖基本原則

開挖前做好邊坡截水、排水系統，預設安全監測樁，并測量獲取原始數據，作為開挖邊坡位移監測的基準資料。邊坡開挖采用自上而下分層開挖原則，嚴禁逆坡開挖。邊坡開挖過程中，錨噴支護與開挖施工同步進行，在上一臺階形成后，進行下一臺階鉆爆時，即對上一級邊坡進行鉆孔支護。

4.4.2 土方開挖

①清坡

開挖前，采用1.4 m～1.6m挖掘機對邊坡植被、危石進行清坡處理，清坡范圍超過開挖開口線外5m。清坡完成后，坡面不得有影響測量視野的植被，邊坡不得有危及開挖施工的危石懸掛，確保開挖施工的安全。

②截水溝修建

清坡完成后，協同業主、監理、審計各方對壩區原始地形圖全面測量，然后根據地勘資料揭露基巖面反推覆蓋層土方開挖開口線，并按覆蓋層坡腳線離基巖放樣輪廓線2m距離的標準外推確定。采用扎繩和紅色塑料袋明確標識開口線位置，并對現場管理人員明確交底。

③覆蓋層土方開挖

水平排水體、排水棱體及箱涵基礎開挖至基巖面。右岸上游壩0+00.00至壩0+100.00挖除覆蓋層至基巖面。其余部位清除表層土約1m厚即可。

4.4.3 石方開挖

根據開挖設計圖要求，壩肩石方開挖均采取臺階式放坡施工，設計要求左右壩肩開挖石渣料可用于壩體填筑。

①預裂爆破

大壩基礎開挖建基面超欠挖控制標準表

預裂爆破布孔前，先測量放樣，確定開口線位置，每一級邊坡作為一個預裂面，一次完成爆破成型。預裂爆破采用YQ-100B型潛孔鉆造孔。

②主體爆破

預裂爆破完成后即進行前沿主體巖石爆破，自上而下分梯段進行。按照邊坡分級高差，爆破梯段垂直高度為15m，采用CM-351鉆機鉆孔，輔以YQ-100B型潛孔鉆造孔，以垂直孔為主。

③起爆網路設計

設計原則——起爆網路的單段藥量應滿足震動安全要求。雷管選擇——本工程擬選用MS1～MS15塑料導爆管傳爆，起爆網路采用孔內高段位、孔外低段位傳爆的逐孔微差起爆。

④爆破安全控制

爆破安全技術措施主要涉及兩方面：一是爆破過程中的安全；二是爆破過程中的飛石、地震波、滾石、空氣沖擊波造成的安全隱患。

⑤爆破出渣

采用1.4 m～1.6m反鏟挖掘機挖裝，配備25t自卸汽車經2#、8#、6#道路至開挖作業面直接裝車運輸至指定地點。渣料挖裝的同時，及時清理平臺面上浮渣，及時為下一級平臺爆破提供操作面。

⑥爆破監測

采用自動記錄儀記錄測點水平徑向、水平切向和垂直方向的振動速度，然后對采集數據進行回歸分析，模擬爆破振動傳播規律，為后續爆破參數的優化和邊坡穩定性防護提供可靠依據。

4.4.4 壩基松散表層開挖

①基坑排水

因壩基松散表層開挖并未完全挖出覆蓋層至基巖，按施工設計圖要求，僅清除表層1m厚即可，考慮到工程土石方平衡需要，壩基松散表層開挖工期略提前于左右壩肩石方爆破施工。

②壩基松散表層開挖

河床基礎土層較厚，但按施工設計圖要求，進清除表層1m厚即可，因此，擬采用SD220型推土機鏟土集中，神鋼350挖機裝車，25t自卸汽車裝車運至棄渣場。棄渣場在配備一臺SD160型推土機或50型裝載機平土。

4.4.5 錨噴支護施工

①錨桿及排水孔鉆孔

左右壩肩石方爆破施工完成后，利用挖掘機就近取石渣料搭建形成上一級邊坡錨桿孔、排水孔鉆孔作業操作平臺，平臺沿邊坡布置，布置寬度以滿足液壓鉆機行進、回轉、作業施工要求為原則。

②排架搭設

下一級邊坡預裂鉆爆施工完成，馬道清渣后，進行上一級邊坡錨噴支護排架搭設，所有排架立桿底部均應有錨固筋。排架采取雙排架形式，接頭采用搭接方式，搭接長度不少于1m，內側立桿利用已插桿注漿的錨桿拉緊鎖住。

③錨桿和排水管安裝

錨桿孔鉆孔完成后，用壓力風或水將孔內巖粉或積渣吹洗干凈，經檢驗合格后，進行插桿作業。錨桿施工完成，按設計要求掛網。

掛網完成后，即可進行噴護作業。噴射混凝土采用就近安設的0.35m3拌和機拌制，將混凝土噴射機(7.5kW)接導管至工作面，人工噴護。

噴射混凝土施工采用干噴法進行，一次噴射至設計厚度，采取自下而上逐層噴護。

排水孔鉆孔完成后，清凈并在錨桿注漿完成后無堵塞，可開始插管施工。插管采用人工進行，插完管后，對管口進行遮蓋，噴護完成后把遮蓋物取下，即完成排水管安裝作業。

4.5 質量標準

①邊坡開挖應沿開挖輪廓線，坡度滿足設計要求，預留臺階高程、寬度滿足設計要求。

②建基面超欠挖及不平整度標準如下表所示。

③錨噴支護原材料滿足水利行業和國家標準要求。噴射混凝土與巖石粘結力大于0.5MPa；噴射混凝土厚度最薄處不得小于設計厚度的75%。

4.6 檢查驗收

開挖質量驗收由業主組織實施，驗收程序以業主要求為準。大壩基礎屬永久隱蔽工程，檢查驗收應以不阻礙后續施工任務的有序推進為原則。

5 結語

江津鵝公水庫目前正按照此總體布置要求，開展相關布置，施工方案得當，施工效果明顯。達到了預期效果。