龐 杰， 肖 海 濤， 彭 靜

(水電七局成都工程有限公司，四川成都 610225)

1 牌坊溝堆石料場的基本情況

牌坊溝料場位于壩址區(qū)上游雜谷腦河左岸牌坊溝溝口，距壩址5.5 km，料場正下方有317國道通過，交通較方便。料場自然坡度為50°～55°，場地長約 600 m，寬約 150～250 m，分布高程2 460～2 650 m。

料場巖性為雜谷腦組(T2Z)的厚～巨厚層變質(zhì)細(xì)砂巖夾砂質(zhì)板巖，巖層產(chǎn)狀N0°～30°E/SE(NW)∠80°～90°，層面陡傾下游，局部傾上游，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要有四組，(1)N0°～30°E/SE(NW)∠80°～90°，層面;(2)N50°～75°W/SW∠25°～45°，延伸長度大于5 m，面微起伏粗糙，間距30 ～60 cm;(3)N45°～65°W/SW∠70°～75°，延伸長度1～3 m，面微起伏粗糙，間距20～40 cm;(4)N50°～80°E/NW∠10°～25°，延伸長度大于5 m，面微起伏粗糙，間距60～100 cm。以上四組裂隙相互切割，將巖石切割成0.3～0.8 m的塊體，有利于開采。

料場基巖裸露，據(jù)料場勘探平硐揭示，強(qiáng)卸荷深一般為30～50 m，弱風(fēng)化、弱卸荷深一般為70～90 m。以牌坊溝為界，把料場分為兩個(gè)區(qū)，溝下游為Ⅰ區(qū)，溝上游為Ⅱ區(qū)。

變質(zhì)砂巖的干密度為 2.66 ～2.72 g/cm3，濕抗壓強(qiáng)度Rw=60～160 MPa，全部為堅(jiān)硬巖石，巖塊質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

2 規(guī)劃開采工程量及質(zhì)量要求

2.1 規(guī)劃開采工程量

牌坊溝料場用于開采壩殼堆石料，規(guī)劃開采總量約288萬m3。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料及現(xiàn)場勘測資料，在考慮部分爆破、運(yùn)輸損耗并通過計(jì)算得知可用壩殼堆石料約228萬m3(壓實(shí)方)，需棄無用料約60萬m3。

2.2 開采質(zhì)量要求

設(shè)計(jì)方對壩殼堆石料的要求:石質(zhì)堅(jiān)硬，不易軟化破碎，石料飽和抗壓強(qiáng)度≥40 MPa，上壩石料顆粒級配須滿足以下要求:粒徑小于5 mm顆粒含量 ≤15%，最大粒徑 ≤800 mm，粒徑小于0.075 mm土粒含量≤2%，顆粒級配連續(xù)。壓實(shí)后堆石孔隙率宜≤24%，滲透系數(shù)≥1×10－2cm/s。

3 料場布置

3.1 總體方案

由于牌坊溝料場頂部地形較陡，場內(nèi)道路無法直接修到料場頂部，因此，料場高程2 570 m以上只修了重機(jī)道，其上部覆蓋層、無用料直接甩至料場下部老317國道處，棄渣通過317國道運(yùn)至大丘地棄渣場。對于2 570～2 500 m高程開采料通過P－2#路、5－4#路、5－1#路、R8#路運(yùn)輸上壩。2 500～2 460 m高程開采料通過P－3#路、P－4#路、5－4#路、5－1#路、R8#路運(yùn)上壩。在開采施工過程中，與料場相接段道路路面隨著料場的開采下降而下降。牌坊溝料場平面布置情況見圖1。

3.2 運(yùn)輸?shù)缆凡贾?/h3>

(1)P－1#路:連接老317國道和牌坊溝料場上游，道路全長約660 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場I區(qū)上游側(cè)高程2 500～2 550 m、II區(qū)高程2 500 m以上開采料的運(yùn)輸。

(2)P－2#路:連接牌坊溝料I區(qū)下游和5－4#路，道路全長約610 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場I區(qū)2 500～2 570 m開采料的運(yùn)輸。

圖1 牌坊溝料場平面布置圖

(3)P－3#路:連接牌坊溝料I區(qū)下游和P－4#路，道路全長約680 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場I區(qū)2 500～2 460 m高程開采料的運(yùn)輸。

(4)P－4#路:連接老317國道和5－4#路，道路全長約480 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場I區(qū)2 500～2 460 m高程開采料的運(yùn)輸。

(5)P－6#路:連接牌坊溝料II區(qū)和P－1#路，道路全長約200 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場II區(qū)高程2 500 m以下開采料的運(yùn)輸。

(6)5－4#路:連接P－2#、P－4#和5－1#路，道路全長約870 m，寬9 m，泥結(jié)碎石路面，主要用于牌坊溝料場I區(qū)開采料的運(yùn)輸。

3.3 風(fēng)、水、電布置

料場開采用風(fēng)主要為鉆孔設(shè)備動力用風(fēng)和邊坡支護(hù)用風(fēng)。由于鉆機(jī)主要為液壓鉆機(jī)和高風(fēng)壓鉆機(jī)，供風(fēng)需求不大，采用20 m3和12 m3油動空壓機(jī)輔助使用。

料場開采用水主要為生產(chǎn)用水。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形及料場內(nèi)水源情況，截取牌坊溝溝水，用水泵抽水至新建10 m3水池。供水主管采用DN50鋼管從水池接至各工作面。

施工用電的用電纜從安裝在大牌路九架棚溝轉(zhuǎn)彎處的500 kVA(35 kV/0.4 kV)變壓器引出，然后架設(shè)四平線至各工作面并設(shè)置配電盤，用電纜接至工作面。

3.4 排水系統(tǒng)布置

沿料場牌坊溝附近開挖開口線上部順地形設(shè)M10漿砌石排水溝，采用自然排水的方式將牌坊溝溝水引排至雜谷腦河。排水溝深60 cm，底寬120 cm，邊坡1∶1，漿砌石厚度為50 cm，水溝內(nèi)壁抹1∶3水泥砂漿。

為便于排水，在跨越場內(nèi)道路時(shí)埋設(shè)混凝土涵管排水，以防止夏季山水暴漲沖斷道路。

4 開采方法

牌坊溝料場開采的施工程序:運(yùn)輸、場內(nèi)道路修建→風(fēng)、水、電系統(tǒng)等臨建設(shè)施修建→料場上部覆蓋層、無用料剝離→爆破試驗(yàn)→料場開采→成型邊坡支護(hù)。

4.1 施工準(zhǔn)備

料場開采前，首先進(jìn)行原始地形測量并協(xié)同監(jiān)理工程師進(jìn)行料場及其周圍情況的復(fù)查，內(nèi)容包括:開采區(qū)的地質(zhì)、地形、水文氣象、施工條件等，確定剝離層厚度、構(gòu)造帶的分布情況;通過取樣試驗(yàn)，核實(shí)上壩料的物理力學(xué)特性;石料物理力學(xué)特性復(fù)核的重點(diǎn)是比重、天然容重、干濕抗壓強(qiáng)度等;復(fù)查結(jié)果報(bào)監(jiān)理工程師審批后方能進(jìn)行石料開采。

運(yùn)輸?shù)缆仿坊_挖采用CAT330C挖掘機(jī)在前面開挖毛路，CAT330D挖掘機(jī)在后面降路，棄渣裝15 t自卸汽車運(yùn)至大丘地棄渣場。石方開挖采用20 m3移動式油動空壓機(jī)供風(fēng)，CM－351鉆機(jī)造孔。破碎的高邊坡采用錨噴方式支護(hù)。

4.2 覆蓋層以及無用料的開挖

由于牌坊溝料場頂部地形陡峭，場內(nèi)道路無法修至料場頂部，因此，采用先在料場頂部修建重機(jī)道與P－2#路相接。覆蓋層、無用料的開挖采用CAT330挖掘機(jī)進(jìn)行，渣料先用CAT330挖掘機(jī)甩至P－2#路路口或老317國道處，裝15 t自卸汽車運(yùn)至大丘地棄渣場。

4.3 爆破試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形、地質(zhì)情況，分別在牌坊溝料場I區(qū)2 570 m高程和II區(qū)2 540 m高程兩個(gè)平臺進(jìn)行爆破試驗(yàn)。

4.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)確定合理的爆破參數(shù):包括臺階高度、孔排距、底盤抵抗線、單耗藥量等。

(2)確定合理的起爆網(wǎng)路。

(3)確定合理的裝藥結(jié)構(gòu)。

(4)震動測試:測試爆破震動對周圍建筑物和料場邊坡的影響。

(5)宏觀調(diào)查和安全評估:通過對爆破試驗(yàn)后的地形、地貌、邊坡危巖、裂縫變化的調(diào)查，與監(jiān)理工程師一道進(jìn)行爆破安全評估，以指導(dǎo)后續(xù)爆破作業(yè)。

4.3.2 試驗(yàn)步驟

(1)按經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的爆破試驗(yàn)大綱及爆破設(shè)計(jì)施工。(2)爆后對爆堆形狀和巖塊外觀進(jìn)行分析、錄像。(3)選擇代表性區(qū)域進(jìn)行篩分試驗(yàn)。(4)將每次試驗(yàn)成果繪制成級配曲線，并與設(shè)計(jì)的級配包絡(luò)線相比較，確定最優(yōu)爆破參數(shù)。(5)編寫試驗(yàn)成果報(bào)告報(bào)監(jiān)理審批。

4.3.3 鉆孔爆破方案及參數(shù)初選

根據(jù)所需堆石料的質(zhì)量要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地形、地質(zhì)情況，采用深孔微差擠壓爆破方案，非電毫秒雷管孔外微差起爆網(wǎng)路，電雷管激發(fā)，卷狀或散裝銨銻炸藥。CM－351高風(fēng)壓鉆機(jī)和湯姆洛克液壓鉆機(jī)造孔。

初選爆破參數(shù):孔徑d=100 mm，藥徑φ=80 mm或散裝藥。單耗炸藥量初選定q=0.4、0.45、0.5 kg/m3進(jìn)行試驗(yàn)。采取寬孔距、小抵抗線、梅花狀的方式布孔，初選孔距3.0 m，排距2.6 m。臺階高度H=10 m，鉆孔超深h=1.0 m，孔斜75°～80°。單孔裝藥量 Q=35～44 kg，裝藥長度為7.5～8.0 m，堵塞長度為 3.0 ～2.5 m，連續(xù)耦合裝藥方式。臨近邊坡預(yù)裂孔的爆破區(qū)域設(shè)緩沖孔，采用不耦合裝藥，孔深與爆破區(qū)主爆孔相同，孔徑90 mm，藥徑60 mm，孔距3.0 m，緩沖孔距隔震孔距離為2.0 m，單孔裝藥量Q=20 kg。預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)采取間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，選用φ25的乳化炸藥，線裝藥密度擬采用350～500 g/m。

4.4 料場開采

4.4.1 開采規(guī)劃

根據(jù)現(xiàn)場地形情況及安全防護(hù)要求，采取自上而下分層、自下游向上游方向連續(xù)推進(jìn)法進(jìn)行開采，分層厚10 m，規(guī)劃每次爆破面積大約600～800 m2，單次爆破石方工程量為6 000～8 000 m3。臨近牌坊溝側(cè)邊坡附近爆破區(qū)規(guī)模減小到300～400 m2，每層開采臨近待開采區(qū)附近預(yù)留部分開挖料不挖裝，作為下一次爆破的壓渣。高峰期每天爆破一次，爆破石方約7 000 m3;一般施工期每兩天爆破一次可滿足供料強(qiáng)度。

4.4.2 施工方法

石料開采主要采用深孔微差擠壓爆破分層開挖，分層厚度10 m，周邊采用預(yù)裂爆破。為保證邊坡穩(wěn)定，在開挖邊坡上每兩個(gè)層間設(shè)一層2～3 m寬馬道。工作面上運(yùn)輸?shù)缆冯S開挖及時(shí)下降。

(1)鉆 孔。石料開采采用“臺階法鉆孔爆破，分層開采”的施工方法，深孔梯段微差擠壓爆破。梯段高10 m，采用湯姆洛克700液壓鉆和CM－351鉆機(jī)造孔，同時(shí)配備足夠數(shù)量的手風(fēng)鉆進(jìn)行超徑石的二次破碎。料場后邊坡開挖采用預(yù)裂爆破，并在靠近邊坡處采用緩沖爆破。施工預(yù)裂、緩沖爆破采用湯姆洛克700液壓鉆鉆孔。

(2)裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破。主爆破孔以人工裝藥為主，采取不耦合柱狀連續(xù)裝藥;緩沖及預(yù)裂孔采用條形乳化炸藥，柱狀分段不耦合裝藥。巖石爆破單位耗藥量暫按0.4～0.6 kg/m3考慮，最終單耗據(jù)爆破試驗(yàn)確定。

梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡(luò)，1～15段為非電毫秒雷管連網(wǎng)，用火雷管點(diǎn)火起爆，導(dǎo)火索長度不少于2.0 m(具體長度根據(jù)點(diǎn)炮人員的避炮點(diǎn)與點(diǎn)炮點(diǎn)的距離確定)，每次點(diǎn)火至少用兩發(fā)火雷管。

(3)挖、裝、運(yùn)。本料場的石料主要采用反鏟CAT330D(1.8 m3)反鏟挖掘機(jī)、CAT330C(1.6 m3)反鏟等進(jìn)行挖裝，采用15 t自卸汽車運(yùn)輸石料，挖裝車時(shí)剔除少量D＞800 mm的石料，將其集中堆放，二次解爆成合格料。

(4)邊坡支護(hù)。為確保邊坡穩(wěn)定，按不同情況，根據(jù)邊坡實(shí)際地質(zhì)情況分別采用了以下處理措施對邊坡進(jìn)行支護(hù):①錨桿支護(hù);②噴混凝土支護(hù);③錨桿和噴混凝組合支護(hù);④掛網(wǎng)和噴混凝土組合支護(hù)。

具體的支護(hù)參數(shù)根據(jù)技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)要求或監(jiān)理工程師要求確定。邊坡支護(hù)緊跟開挖進(jìn)行施工，以確保下部料場開采施工安全。

4.4.3 施工進(jìn)度計(jì)劃及強(qiáng)度

2007年2月25日前，爆破試驗(yàn)完畢;2007年2月26日，Ⅱ區(qū)堆石料開始上壩;2007年3月25日，Ⅰ區(qū)堆石料開始上壩;2008年10月25日，料場開采完成。月開采高峰強(qiáng)度為20萬m3/月，具體開采強(qiáng)度見圖2。

圖2 開采強(qiáng)度示意圖

4.5 環(huán)保及安全措施

在牌坊溝料場施工前，制定了環(huán)保和安全專用施工措施，在此不再單獨(dú)敘述。

5 結(jié)語

獅子坪水電站大壩壩殼料主要來源于牌坊溝料場，而該料場作為壩殼料的主料場具有棄料不多、利用率高、開采運(yùn)輸條件好，能夠滿足高強(qiáng)度上壩要求。因此，合理規(guī)劃開采牌坊溝料場，對于獅子坪水電站建設(shè)具有十分重要的意義。