水電站大壩施工技術的創新研究

摘要：旨在解決大型水電站大壩拱肩槽開挖施工中面臨的技術難題，提高施工質量和效率。研究內容主要包括4個方面的創新技術：合理劃分開挖區域、優化設計結構、確定合理的爆破參數和采用精確的鉆孔技術。通過在某大型水電站工程中的實際應用，結果表明，爆破振動得到有效控制，平均最大質點振動速度和爆破影響深度均滿足設計要求，開挖精度顯著提高，超挖、不平整度等指標均達到或優于設計要求，平均半孔率超過90%，整體形體和外觀質量優良。為大型水電工程拱肩槽開挖提供了可靠的技術支持和經驗參考。

關鍵詞：水電站""大壩""拱肩槽開挖""技術創新

Innovative"Research"on"Construction"Technology"of"Hydropower"Dam

DU"Jianxin

（Kalasuke"water"project"operation"department，"Xinjiang"Shuifa"Water"Group"Co.，"LTD.，"Altay，"Xinjiang"Uyghur"Autonomous"Region，"836000"China）

Abstract："This"study"aims"to"address"the"technical"challenges"faced"in"the"excavation"of"arch"shoulder"grooves"for"largenbsp;hydropower"dams.""It"also"seeks"to"improve"construction"quality"and"efficiency."The"research"content"focuses"on"four"innovative"technologies："rational"division"of"excavation"areas，"optimization"of"design"structures，"determination"of"reasonable"blasting"parameters，"and"adoption"of"precise"drilling"techniques."Through"practical"application"in"a"large"hydropower"station"project，"the"research"results"show"that"blasting"vibration"is"effectively"controlled，"and"the"average"maximum"particle"vibration"velocity"and"blasting"impact"depth"meet"the"design"requirements."The"excavation"accuracy"is"significantly"improved，"and"indicators"such"as"over-excavation"and"unevenness"meet"or"exceed"the"design"requirements."The"average"half"hole"ratio"exceeds"90%，"with"excellent"overall"shape"and"appearance"quality."This"study"provides"reliable"technical"support"and"experience"reference"for"the"excavation"of"arch"shoulder"grooves"in"large"hydropower"projects.

Key"Words："Hydropower"station;"Dam;"Excavation"of"arch"shoulder"groove;"Technological"innovation

隨著我國水電事業的快速發展，大型水電站建設工程不斷涌現，其中，拱壩因其優越的結構特性和經濟性而被廣泛采用。拱肩槽開挖作為拱壩施工的關鍵環節，直接影響到大壩的整體質量和安全。然而，拱肩槽開挖面臨諸多技術挑戰，如開挖高差大、邊坡陡峭、體形質量要求高、爆破振動控制嚴格等，這些難題對施工技術提出了更高的要求。本研究以某大型水電站大壩拱肩槽開挖為背景，針對施工過程中遇到的具體問題，提出了一系列創新技術措施。

1"工程概況

某大型水電站位于我國西南地區某重要河流上，是該河流梯級開發的重要樞紐工程之一。電站裝機容量超過1000萬kw，多年平均發電量近400億千瓦時，在我國水電工程中規模位居前列。大壩采用混凝土雙曲拱壩型式，最大壩高270"m，壩頂弧長326.95"m，壩頂厚11.98"m，底厚51.41"m，厚高比0.19。壩址區屬中山峽谷地貌，河谷呈狹窄V形，兩岸谷坡高陡且基本對稱。大壩基巖主要為厚層與中厚層灰巖和大理巖，巖體質量以II級為主，局部為III-1級，少數結構面附近有III-2級巖體。

大壩拱肩槽開挖是該工程的關鍵施工環節之一。拱肩槽最大開挖高度270"m，開挖工程量約220萬m3。開挖體型為自上而下發散呈“扇形”，寬度18.32～51.42"m，坡比1：0.21～1：1，從高到低由陡變緩，對開挖施工技術提出了很高的要求，需要進行創新研究，以保證工程質量和進度[1]。

2"水電站大壩拱肩槽開挖施工技術創新

2.1合理劃分開挖區域

為了有效控制開挖質量并降低爆破對建基面的影響，本工程對拱肩槽開挖區域進行了合理劃分（如圖1所示）。

拱肩槽在橫向上被對稱地劃分為左岸和右岸兩個主要部分，每一側又進一步細分為左側區、中間區和右側區，寬度分別為10"m、15"m和10"m。在縱向高程上，整個拱肩槽被劃分為4個主要開挖層，從上到下依次標記為I、II、III、IV，每層又用數字①、③、⑤、⑦標識[2]。左岸拱肩槽的高程范圍從頂部的965.00"m逐步下降到底部的925.00"m，每個開挖層高約10"m；右岸拱肩槽的高程則從頂部的945.00"m降至底部的905.00"m，同樣每層高約10"m。兩側拱肩槽在高程上存在20"m的落差，這種設計是為了適應地形或優化施工流程。在開挖順序上，采用“自上而下、從外到內”的原則。每個開挖層又被劃分為若干個開挖分區，用Z-1②、Z-2④、Z-3⑥、Z-4⑧等符號標識，這種編號方式有助于精確定位和管理每個開挖區域。

多維度的區域劃分方案使開挖工作可以更加精細化和有序化進行。首先，完成上部和外側區域的開挖，為內側區域創造良好的臨空面條件；然后，再進行內側區域的精細化開挖。這種劃分和開挖順序的安排不僅有利于控制爆破振動對建基面的影響，還能夠為每個區域的開挖質量控制提供更具針對性的技術措施，從而確保整個拱肩槽的開挖質量和施工安全。

2.2"優化設計結構

原設計中，拱肩槽沒有設置馬道或臺坎，導致預裂孔鉆機無法滿足架鉆條件。為解決這一問題，工程團隊在保證預裂孔鉆機架鉆可行性的基礎上，創新性地采用了超欠平衡開挖方式"[3]。每次爆破前，工程團隊都會根據當前梯段的高度和坡比進行細致的優化調整，確保操作的可行性和爆破效果的精準控制。這種設計優化充分考慮了施工的實際需求，在保證工程質量的同時，也提高了施工效率。

2.3"確定合理的爆破參數

施工團隊通過系統的爆破試驗，包括4次非原位試驗和2次原位試驗，逐步優化和確定了最佳爆破參數。試驗涵蓋了左、右岸不同高程區域，確保參數的適用性和代表性。根據試驗結果，確定了預裂孔、緩沖孔和主爆孔的具體參數：鉆孔角度范圍為48.4°～79.9°，孔距0.4～0.8""m，孔深2.8～12.1""m，孔徑90""mm；預裂孔采用25"mm乳化炸藥，線密度260"g/m，單孔裝藥量0.6～3.8"kg；緩沖孔和主爆孔采用70"mm乳化炸藥，主爆孔單孔裝藥量12.640"kg；爆破網絡設計采用磁電雷管起爆，孔間延時4"2"ms，排間延時110"ms，預裂孔采用4孔一響以控制振動。這些參數的確定充分考慮了巖體特性、開挖要求和環境影響，特別是將主爆孔裝藥量控制在50"kg以內，預裂孔比相鄰主爆孔提前75～100"ms起爆，有效控制了爆破振動。

2.4"采用精確的鉆孔技術

某水電站大壩拱肩槽施工中，精確的鉆孔技術是確保開挖質量的關鍵因素。施工團隊采用了一系列創新措施來提高鉆孔精度[4]。

首先，在孔位控制方面，采用QZJ-100B型支架式鉆機進行造孔，由專業測量人員使用全站儀精確放樣。鋼管樣架的布置使用電子量角器精確測量角度，并通過增設固定樁來減小鉆機晃動。為進一步提高精度，統一使用精度達0.1°的電子量角器作為角度檢查控制工具。其次，在鉆孔過程控制方面，實施了“五次校核”制度，即在開孔前、20"cm、50"cm、1"m和3"m處對鉆機角度進行校核。鉆進過程中，持續檢查鉆機左、右間距和角度，發現偏斜，及時糾正。終孔后，由施工和質檢人員共同檢查孔位、孔深和方向角度，確保合格，不合格鉆孔則重新開孔補鉆。這些精細化的鉆孔技術措施有效提高了鉆孔精度，為拱肩槽開挖的高質量完成奠定了基礎。

3"創新技術應用效果

某水電站大壩拱肩槽開挖施工創新技術的應用取得了成效，通過系統的監測和質量檢測數據分析，充分驗證了技術創新的有效性。在爆破振動控制方面，左右岸拱肩槽分別進行了28次和27次開挖爆破監測，結果表明，最大爆破質點振動速度和爆破影響深度均滿足設計要求[5]。在開挖質量控制方面，通過精確的鉆孔技術和優化的爆破參數，右岸和左岸拱肩槽開挖測量分別檢測了15"984個點和14"982個點，均無欠挖現象，超挖、不平整度和半孔率等關鍵指標均達到或超過設計要求，具體數據如下表1所示。

表1中這些數據充分證明了創新技術在控制爆破振動、提高開挖精度和保證工程質量方面的顯著效果。拱肩槽開挖歷時20個月，完成了左右岸高程718～988"m共計60個梯段的開挖工作，總開挖工程量約220萬"m3。通過合理劃分開挖區域、優化設計結構、確定合理爆破參數和采用精確的鉆孔技術，成功應對了高差大、地質條件復雜等施工難點。開挖輪廓、控制高程、超欠挖、不平整度等指標均滿足設計和規范要求，爆破對建基面的影響與爆破質點振動速度得到有效控制，整體形體和外觀質量優良。這些創新技術的成功應用不僅保證了工程質量，還提高了施工效率。

4"結語

本研究針對某大型水電站大壩拱肩槽開挖施工中的技術難題提出并實施了一系列創新技術措施。通過合理劃分開挖區域、優化設計結構、確定合理爆破參數和采用精確的鉆孔技術，成功克服了高差大、地質條件復雜、質量要求高等施工難點。實踐證明，各項技術指標均達到或超過設計要求，整體形體和外觀質量優良。這些創新技術的成功應用不僅保證了工程質量，還提高了施工效率，為大型水電工程的拱肩槽開挖施工提供了寶貴的技術經驗和參考。未來，隨著水電工程建設向更大規模、更復雜地質條件發展，施工技術的創新將繼續發揮關鍵作用。在今后的工程實踐中，建議繼續深化和完善這些創新技術，并結合新材料、新工藝和智能化施工手段，不斷提升大型水電站大壩施工的技術水平和效率。

參考文獻

[1]"楊培洲.兩河口水電站大壩岸坡卸荷基礎帷幕灌漿施工技術研究及應用[J].水利建設與管理，2023，43（3）：67-73.

[2]"吳永江.母豬田水庫工程大壩土料填筑技術及質量管理對策研究[J].水上安全，2023（8）：55-57.

[3]"朱云峰.白鶴灘水電站大壩泄洪深孔快速澆筑施工技術[J].湖南水利水電，2022（6）：65-67.

[4]"晁燕安，蔣龍，李玉峰.烏東德水電站大壩邊坡及建基面精細開挖技術[J].水利建設與管理，2020，40（08）：25-30，4，19.

[5]"袁劍軍.防浪墻清水混凝土施工技術在水電站大壩工程的應用[J].工程建設與設計，2021（5）：119-120，123.