謝衛(wèi)東 李福軍

1 概述

1.1 工程簡介

金沙江溪洛渡水電站工程位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界處的金沙江干流上，為中國第二大水電站。水電站樞紐由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物組成。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，建基面高程324.5 m，壩頂高程610.0 m，電站總裝機(jī)容量13 860 MW。

右岸壩肩EL.610 m～EL.400 m開挖邊坡分壩肩上游邊坡、壩肩槽及下游邊坡三部分，上游邊坡每30 m設(shè)一馬道，下游邊坡修圓處理并與水墊塘平順銜接，建基面自上而下（610～430）m坡比為1∶0.63～1∶0.81；（430～400）m坡比為1∶1.1～1∶1.21；（400～324.5）m坡比為1∶1.2～1∶2；324.5 m底板為水平面?；鶐r主要存在層間錯動帶、層內(nèi)錯動帶、擠壓破碎帶、柱狀節(jié)理和構(gòu)造裂隙。上游面以Ⅱ類和Ⅲ1類巖石為主；下游以Ⅲ2類、Ⅳ類巖石為主。巖體大部分為鑲嵌結(jié)構(gòu)，局部為碎裂結(jié)構(gòu)，弱卸荷，柱狀節(jié)理發(fā)育，層內(nèi)錯動帶、短小裂隙發(fā)育，裂面普遍輕度～中度銹染。壩區(qū)峨眉山玄武巖厚約500 m，致密堅硬、較均一。

1.2 開挖質(zhì)量要求

（1）建基面的開挖偏差。

有結(jié)構(gòu)要求及預(yù)埋件和配筋的部位不允許有欠挖；無結(jié)構(gòu)要求及預(yù)埋和配筋的部位欠挖標(biāo)準(zhǔn)不大于10 cm。超挖均不得大于20 cm。

（2）建基面的平整度。

建基面所有垂直、水平、斜面平整度標(biāo)準(zhǔn)不大于15cm。

（3）預(yù)裂面爆破效果。

炮孔孔壁無明顯的爆破裂隙（裂隙縫寬＜0.5 mm）。

對于節(jié)理裂隙不發(fā)育的Ⅱ級巖體（裂隙間距＞2 m），炮孔痕跡保存率應(yīng)達(dá)到90%以上。

對于節(jié)理裂隙發(fā)育和較發(fā)育的Ⅲ級巖體(裂隙間距0.1 m～2 m)，炮孔痕跡保存率應(yīng)達(dá)到60%～90%。

（4）建基面聲波測試。

孔口1 m處及以下建基面爆破前后聲波衰減控制在10%以內(nèi)。

（5）爆破安全質(zhì)點(diǎn)振動速度控制標(biāo)準(zhǔn)。

距離爆破梯段頂面10 m處，安全質(zhì)點(diǎn)振動速度控制在10 cm/s。

1.3 施工難點(diǎn)

（1）壩肩槽設(shè)計體形為嵌入邊坡的三面高長斜面組合槽，建基面又為軸線嵌入稍深的雙扭面結(jié)構(gòu)，且自上而下坡比由陡變緩,開挖鉆孔難度大。

（2）雖然巖體由整體強(qiáng)度較高的玄武巖組成，但由于受層間、層內(nèi)錯動帶結(jié)構(gòu)面的切割、風(fēng)化卸荷影響等，爆破后極易在保留巖體中產(chǎn)生隱裂隙，在右岸拱肩槽所處地質(zhì)條件下，建基面開挖質(zhì)量的平整度、超欠挖、半孔率等指標(biāo)控制以及聲波測試、爆破振動控制均有較大難度。

2 開挖施工技術(shù)研究

2.1 爆破參數(shù)選擇

初期爆破試驗(yàn)選擇在壩頂以上邊坡（670～610）m高程，結(jié)合施工共進(jìn)行了8次試驗(yàn)。試驗(yàn)中針對不同的爆破參數(shù)，進(jìn)行了8項內(nèi)容測試：邊坡表面質(zhì)點(diǎn)振動速度監(jiān)測；邊坡內(nèi)預(yù)埋測點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振動速度監(jiān)測；爆破對已經(jīng)成型邊坡巖體的影響深度測試；爆破振動對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響振動測試；爆破對保留馬道影響測試；爆破對混凝土和混凝土噴層的影響測試；巖體松動應(yīng)變測試；宏觀調(diào)查和巡視檢查。

（1）試驗(yàn)分析得出適宜的壩肩槽巖體主爆破參數(shù)見表1。另外在Ⅱ類巖體中，如果節(jié)理裂隙極端不發(fā)育，且靠近永久保留壁面的部位，間排距還要進(jìn)一步減小，采用2.5 m×3.0 m。

（2）試驗(yàn)得出適宜的預(yù)裂爆破參數(shù)見表2。

表1 開挖主爆破孔爆破參數(shù)

表2 開挖預(yù)裂爆破參數(shù)

（3）試驗(yàn)表明，采用Φ90 mm孔徑和W1＝（1.2～1.5）m緩沖孔爆破設(shè)計，可與預(yù)裂孔不平行，孔口取大值孔底取小值，有利于不出現(xiàn)“根底”。取緩沖孔孔距為2 m，線裝藥密度一般?。?00～1 000）g/m。

（4）起爆網(wǎng)絡(luò)：試驗(yàn)總結(jié)爆破網(wǎng)路一般采用“V”型中部起爆、孔內(nèi)延時、孔外分段的非電微差順序起爆網(wǎng)路?？變?nèi)雷管的段位宜選擇MS10、MS11、MS12，不宜太高，排間雷管采用MS5，孔間雷管采用MS3、MS2段，傳爆主軸線兩側(cè)用MS3或MS2間隔。主爆破孔單段藥量控制在（50～70）kg以內(nèi)，緩沖孔單段藥量控制在50 kg以內(nèi)，預(yù)裂孔一次爆破孔數(shù)宜控制在4孔以上，單段藥量控制在40 kg以內(nèi)。一次爆破總規(guī)?？刂圃? t以內(nèi)。

2.2 鉆孔器具選擇與改造

根據(jù)目前國內(nèi)鉆機(jī)發(fā)展水平情況及以前類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，選擇YQ-100B潛孔鉆開挖設(shè)計輪廓線，選擇CM-351鉆機(jī)或YQ-100B潛孔鉆進(jìn)行主爆孔鉆孔。

（1）鉆桿直徑的改良。

常規(guī)YQ-100B潛孔鉆機(jī)鉆桿直徑為Φ45 mm，根據(jù)水電八局在前期開挖項目（如小灣）的施工經(jīng)驗(yàn)，該鉆桿在鉆孔過程中易出現(xiàn)撓性變形，造成漂鉆，導(dǎo)致孔底超挖現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，水電八局在采購YQ-100B鉆機(jī)時，使用Φ60 mm的鉆桿，較大程度的減少了鉆桿在巖石中發(fā)生的撓性變形而造成的“掉鉆”現(xiàn)象。

（2）扶正器的使用和改造。

拱肩槽的預(yù)裂孔孔徑為Φ90 mm，平均孔深達(dá)13 m以上，雖然YQ-100B潛孔鉆機(jī)鉆桿直徑從Φ45 mm調(diào)整為Φ60 mm，但小鉆桿與大孔徑之間存在的間隙以及鉆桿本身自重造成的下沉，無法保證鉆桿在成孔中心線位置工作，技術(shù)研究后設(shè)計加工了孔內(nèi)扶正器（圖1）。既能確保鉆機(jī)能送風(fēng)返碴正常工作，關(guān)鍵還能起到扶正（使鉆桿居中）的作用。

2.3 開挖分層分塊

如前所述，拱壩壩肩槽（610～324.5）m垂直高差達(dá)285.5 m。為有效控制爆破規(guī)模與開挖程序，對拱壩壩肩槽各梯段合理地進(jìn)行了分層分塊。且在每層拱肩槽建基面預(yù)裂塊爆破前先將上、下游邊坡進(jìn)行分塊爆破，從外沿至建基面分層厚度一般控制在（10～13.5）m，以400 m以上壩肩槽為例，分層見圖2。由現(xiàn)場爆破施工情況來看，分塊爆破合理，爆破效果及邊坡開挖質(zhì)量控制均達(dá)到了預(yù)期效果。

圖1 YQ-100B鉆機(jī)扶正器加工圖

圖2 壩肩開挖分層分塊圖

為滿足壩肩槽連續(xù)高長斜坡開挖體形要求，同時滿足每層鉆孔鉆機(jī)安裝需要，采用超欠平衡的施工方法，通過預(yù)裂孔孔口孔底超欠平衡形成鉆機(jī)平臺。當(dāng)陡于1∶1的坡面預(yù)裂爆破分層高度為10 m時，拱壩建基面預(yù)裂孔爆破設(shè)計時采取孔口水平欠20 cm、孔底水平超20 cm的方法；當(dāng)緩于1∶1的坡面預(yù)裂爆破分層高度為（5～6）m時，拱壩建基面預(yù)裂孔爆破設(shè)計時采取孔口水平欠20 cm、孔底水平超（40～50）cm的方法。

2.4 爆破設(shè)計

（1）爆破設(shè)計為指導(dǎo)施工所需的依據(jù)，為確保壩肩槽開挖質(zhì)量，在裝藥爆破前，根據(jù)鉆孔情況，有針對性地作“個性化”爆破設(shè)計：區(qū)域性地質(zhì)不良坡面，采取降低孔內(nèi)線裝藥密度和孔底加強(qiáng)藥量，降低幅度一般不超過30 g/m；串風(fēng)孔采取單個吹孔逐孔裝藥原則，保證裝藥到位，同時在串風(fēng)位置上下孔身段1 m左右適當(dāng)加大裝藥量，加大幅度一般不超過20 g/m；卡鉆無法鉆到位的單個孔，采取將兩相鄰孔在卡鉆高程以下的孔段適當(dāng)加大線裝藥量來協(xié)助預(yù)裂成縫，加大幅度一般不超過60 g/m，并將3個孔置于同一預(yù)裂組起爆。

（2）右岸拱壩建基面EL.440 m以下坡度突變?yōu)榫徠?，且在EL.400 m以下變得更緩，為了解決鉆機(jī)“掉鉆”對建基面超挖的影響，在EL.445 m～EL.435 m段拱壩建基面前沿進(jìn)行模擬鉆孔爆破試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)成果，采取預(yù)欠方式進(jìn)行爆破設(shè)計，即對各孔進(jìn)行傾角調(diào)整，以保證“掉鉆”造成的超挖值在理想范圍內(nèi)。對不同坡比的建基面采取不同的預(yù)欠設(shè)計，在每層爆破后予以總結(jié)優(yōu)化。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 嚴(yán)格施工作業(yè)流程

為滿足程序化施工，壩肩槽鉆爆嚴(yán)格按以下施工流程進(jìn)行：

爆破邊界初步清理→初步測量→爆破設(shè)計→總工程師審核→監(jiān)理工程師審批→現(xiàn)場施工技術(shù)交底→工作面清理→三檢驗(yàn)收→簽發(fā)準(zhǔn)鉆證→測量放樣、布孔→鉆孔（爆破設(shè)計審批后）→鉆孔人員控制、自檢、記錄→二檢、三檢過程控制檢查驗(yàn)收→監(jiān)理工程師驗(yàn)收→爆前精細(xì)化設(shè)計→簽發(fā)準(zhǔn)裝藥證→安全警戒→分藥、裝藥、記錄、堵塞→質(zhì)檢人員監(jiān)督驗(yàn)收→聯(lián)網(wǎng)→三檢及技術(shù)人員檢查驗(yàn)收、監(jiān)理驗(yàn)收，簽發(fā)準(zhǔn)爆證→爆破警戒與監(jiān)測點(diǎn)布置→起爆→解除警戒→檢查處理→爆堆分析評價→清渣→預(yù)裂面、底面檢查分析→缺陷鑒定及處理→斷面測量→地質(zhì)素描→梯段驗(yàn)收→工序移交。

3.2 主要施工質(zhì)量控制措施

（1）爆破作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮一設(shè)計,一炮一交底”制度；EL.610 m以下拱肩槽開挖執(zhí)行“一炮一總結(jié)”制度。

（2）預(yù)裂孔、緩沖孔孔位和方向點(diǎn)采取測量逐孔放樣，放樣資料報請監(jiān)理工程師復(fù)核無誤后方用于現(xiàn)場指導(dǎo)鉆孔。

（3）在鉆孔爆破控制方面，嚴(yán)格執(zhí)行開挖爆破施工“三證”管理（即準(zhǔn)鉆孔證、準(zhǔn)裝藥證、準(zhǔn)爆證）和“三定”制度（定人、定機(jī)、定孔作業(yè)），并嚴(yán)格執(zhí)行前三根鉆桿的“三次較鉆”制度。

（4）為提高鉆孔精度，將精度為0.2°的不銹鋼量角器過渡到精度為0.1°電子量角器；同時還加設(shè)扶正器以保證成孔質(zhì)量，并采用測量配合檢查鉆孔的方向、傾角。

（5）為避免因不同生產(chǎn)廠家火工產(chǎn)品性能差異對爆破質(zhì)量的影響，現(xiàn)場火工材料使用已做到“三同一”：雷管同一廠家，炸藥同一廠家，導(dǎo)爆索同一廠家。

4 開挖質(zhì)量檢測成果（表3）

表3 建基面單元工程開挖質(zhì)量情況統(tǒng)計表

5 結(jié)語

本文通過研究適用于高拱壩壩肩槽開挖的鉆孔爆破等技術(shù)方案，實(shí)行科學(xué)化、程序化、精細(xì)化施工，取得了超挖平均值8.82 cm,超欠挖合格率為95.35%,平整度平均值8.37 cm，合格率為97.74%，半孔率為96.9%等建基面開挖成果。其所取得的開挖技術(shù)成果及質(zhì)量控制辦法可為以后類似工程高邊坡開挖施工提供借鑒，具有較好的推廣及應(yīng)用價值。