張 亞，劉 猛

（1.貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽 550002；2.中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，沈陽 110179）

朱昌河水庫(kù)大壩高邊坡開挖施工

張 亞1，劉 猛2

（1.貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽 550002；2.中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，沈陽 110179）

結(jié)合朱昌河水庫(kù)在進(jìn)行大壩高邊坡工程地質(zhì)條件，分析開挖技術(shù)難題，簡(jiǎn)述高邊坡開挖施工方法、技術(shù)要點(diǎn)。工程于2016年1月底開挖結(jié)束，沒有出現(xiàn)任何安全和質(zhì)量事故，高邊坡坡面平整，施工質(zhì)量好。

朱昌河水庫(kù)；大壩高邊坡；土石方開挖；爆破施工；支護(hù)施工

1 工程概況

朱昌河水庫(kù)工程位于北盤江二級(jí)支流朱昌河上（一級(jí)支流為烏都河），工程任務(wù)是以供水為主，兼顧發(fā)電。朱昌河水庫(kù)工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等。工程水庫(kù)正常蓄水位為1 460.0m，校核洪水位1 461.29m，總庫(kù)容4 420萬m3。大壩軸線為朱家橋上游約320m的上壩線，攔河修建碾壓混凝土重力壩，壩長(zhǎng)276.5m，壩頂高程為1 461.4m，防浪墻高程為1 462.6m，大壩最大壩高102.1m，由10個(gè)壩段組成。采用表孔泄洪方式，表孔寬27m，表孔溢洪道2孔，閘門尺寸（寬×高）為10m×6.03m，堰頂高程1 454m。

此外，朱昌河水庫(kù)的壩基地質(zhì)巖體為關(guān)嶺組第一段（T2g1）：泥灰?guī)r夾泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r、泥巖等，以及三疊系永寧鎮(zhèn)組第三巖組（T1yn3）灰?guī)r。值得注意的是，由于朱昌河水庫(kù)大壩左右岸高邊坡施工位置正好處在地勢(shì)非常陡峭的地段，由于其大壩的左岸開挖施工極容易受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制，這就為壩肩開挖作業(yè)增加了很大的施工難度。因而，參建單位在對(duì)高邊坡進(jìn)行開挖施工時(shí)，一定應(yīng)以安全性、可靠性以及連續(xù)性作為施工基本原則。

2 工程地質(zhì)條件分析

朱昌河水庫(kù)工程地處黔西高原，該地區(qū)的西部地形較為平坦，高原地貌保存完好；但地區(qū)東部地面的切割較為強(qiáng)烈，這就使得該流域內(nèi)的可溶巖分布較為廣泛。其地質(zhì)情況主要表現(xiàn)為峰叢洼地、峰叢谷地、溶丘洼地以及巖溶槽谷等巖溶地貌。工程建設(shè)范圍內(nèi)，出露的地層有：石炭系、古生界泥盆系以及二疊系等。而朱昌河水庫(kù)大壩高邊坡所處的地質(zhì)情況，大多以碳酸鹽為主，其基巖呈現(xiàn)出裸露狀態(tài)且堅(jiān)硬完整。

上述地質(zhì)情況使得朱昌河水庫(kù)大壩高邊坡的施工建設(shè)，非常容易發(fā)生塌方或滑坡等自然災(zāi)害。據(jù)參建單位對(duì)類似水利工程進(jìn)行研究表明，在有地表水或地下水的軟土土層進(jìn)行基坑開挖時(shí)，如若沒有采取相應(yīng)的降水、排水措施，將使高邊坡上的工程結(jié)構(gòu)因重力作用影響而失穩(wěn)。因此，開挖施工前，應(yīng)采取截水溝、集水井等降水排水措施，來提高開挖作業(yè)的安全穩(wěn)定性。

此外，由于高邊坡開挖施工的梯段較高，這就使得挖方的尺寸以及放坡的空間很難得到滿足。在此情況下，在開挖坡腳以及巖石節(jié)理時(shí)，施工建設(shè)人員就很難根據(jù)巖石的特性找準(zhǔn)放成的坡度，這就造成了邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高。如果氣候條件發(fā)生變化，就非常容易導(dǎo)致塌方事故的發(fā)生。針對(duì)這一問題，相關(guān)建設(shè)人員要在了解高邊坡所處巖性的基礎(chǔ)上，再實(shí)施與之相對(duì)應(yīng)的邊坡線開挖。同時(shí)，還要嚴(yán)格按照施工圖紙的支護(hù)施工要求，對(duì)基坑開口進(jìn)行鎖口錨桿的支護(hù)施工。

經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，朱昌河水庫(kù)大壩工程高邊坡的頂部堆載過大，這就容易受到過往車輛以及施工的機(jī)械設(shè)備影響。在此背景下，邊坡坡體內(nèi)部的剪切應(yīng)力就會(huì)增大。當(dāng)巖體或土體失去了整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，就會(huì)導(dǎo)致塌方事故的發(fā)生。該水利工程高邊坡的施工建設(shè)還存在巖石風(fēng)化程度強(qiáng)以及土質(zhì)松軟的問題，如果開挖施工的方法不當(dāng)或是開挖的順序存在不合理，都會(huì)導(dǎo)致塌方。因而，實(shí)際施工人員要嚴(yán)格按照自上而下的施工順序，來進(jìn)行朱昌河水庫(kù)大壩高邊坡的開挖施工。

3 高邊坡開挖施工[1-4]

3.1 開挖分區(qū)

根據(jù)左右岸的臨時(shí)路布置情況及馬道分布情況，大壩左壩肩開挖共劃分為17個(gè)區(qū)域，右壩肩開挖共劃分為4個(gè)區(qū)域，具體區(qū)域劃分情況見圖1。

圖1 大壩左右岸開挖分區(qū)示意圖

3.2 技術(shù)難點(diǎn)

朱昌河水庫(kù)壩址區(qū)河谷呈“U”字型，岸坡十分陡峻，兩岸山體雄厚，大壩壩基開挖高程1 360.5m，右岸開挖共分11級(jí)馬道，馬道寬度為3～18m，馬道間高差為10～15m，高程1 471.4m馬道以上為開口邊坡，坡度為1∶1，高程1 471.4m馬道以下開挖邊坡為1∶0.5。左岸開挖共分4級(jí)馬道，馬道寬度為3.7～6m，馬道間高差為4～42.9m，高程1 461.4m馬道以上為開口邊坡，坡度為1∶1，高程1 461.4m馬道以下開挖邊坡為1∶0.7。

本工程的難點(diǎn)在于大壩左岸高邊坡開挖，高程1 461.4m馬道以上高邊坡開挖坡度為1∶1，技術(shù)難度相對(duì)不大，但是高程1 461.4m馬道以下高邊坡開挖坡度為1∶0.7，垂直開挖高度為100.9m，開挖邊坡既陡且高，是本工程施工最大的難點(diǎn)。

3.3 施工技術(shù)控制

3.3.1 土方開挖

高邊坡土方開挖，除了要按照自上而下的施工順序，還要進(jìn)行分層作業(yè)。首先，施工人員要按照施工圖紙的設(shè)計(jì)要求，將高邊坡做成一定的坡勢(shì)，以提高排水效率；其次，實(shí)際的開挖過程中，要在開挖邊線的外側(cè)位置上設(shè)置排水溝，以排除坡內(nèi)積水，這樣不僅能夠提高高邊坡土方結(jié)構(gòu)開挖的穩(wěn)定性，還能夠避免邊坡及馬道上形成積水；最后，對(duì)于高邊坡施工建設(shè)中，容易受風(fēng)化程度影響發(fā)生崩解的土層，除了支護(hù)施工技術(shù)，還能通過預(yù)留保護(hù)層來進(jìn)行土方開挖。

按施工作業(yè)流程（見圖2），在對(duì)水庫(kù)大壩的主體工程進(jìn)行施工前，要按照施工圖紙的開挖要求，清理完邊坡的風(fēng)化巖塊、坡積物、殘積物和滑坡體，并在適當(dāng)位置修筑攔碴坎，保證下部施工安全[3]。

圖2 土方開挖施工的作業(yè)流程

3.3.2 石方開挖

高邊坡石方開挖，要通過邊坡的預(yù)裂施工，即梯段微差爆破，進(jìn)行自上而下的分層施工。主要有4個(gè)階段，分別是造孔；裝藥、堵塞和聯(lián)網(wǎng)；邊坡保護(hù)層開挖施工以及出渣施工。布孔：根據(jù)高邊坡開挖的厚度按梅花形布置；造孔：由于工程設(shè)計(jì)的預(yù)裂孔孔徑為φ90mm，采用100B潛孔鉆施工造孔，但對(duì)高邊坡保護(hù)層開挖施工，應(yīng)采用TY-28手風(fēng)鉆進(jìn)行造孔；裝藥：要在一個(gè)爆破區(qū)的梯段造孔全部完成的前提下進(jìn)行，由于主爆破孔是以乳化炸藥為主裝藥，應(yīng)采用人工裝藥的方式來保證裝藥的連續(xù)性；在進(jìn)行分塊爆破時(shí)，應(yīng)采用后退式的開挖方式，以避免保護(hù)層的建基面被除渣設(shè)備破壞；出渣：應(yīng)根據(jù)左右岸壩肩所處的地質(zhì)條件，采用具有針對(duì)性的出渣方式。朱昌河水庫(kù)大壩進(jìn)行石方開挖的全部工藝流程見圖3。

圖3 石方開挖的工藝流程圖

3.3.3 爆破施工

根據(jù)朱昌河水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合類似水利工程爆破施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)石方開挖采用典型梯段爆破及預(yù)裂爆破，梯段高度控制在10m；遇有馬道及底部建基面時(shí)，則預(yù)留保護(hù)層進(jìn)行淺孔爆破和人工撬挖處理。預(yù)裂孔傾角與邊坡開挖坡度一致，梯段爆破孔傾角控制在55°；梯段爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，底部加強(qiáng)裝藥（適當(dāng)增加裝藥量）；預(yù)裂孔采用柱狀分段不偶合裝藥，孔底同樣集中加強(qiáng)裝藥。梯段爆破采用非電毫秒微差爆破網(wǎng)絡(luò)，非電毫秒雷管采用MS1～MS15段，電雷管起爆的方式進(jìn)行；預(yù)裂炮孔和梯段炮孔若在同一爆破網(wǎng)絡(luò)中起爆，爆破順序應(yīng)先預(yù)裂，后由外（臨空一側(cè)）及里依次起爆梯段爆破孔。爆破孔應(yīng)妥善封堵，以保證爆破效果。預(yù)裂孔根據(jù)巖石條件，沿設(shè)計(jì)開挖邊線布孔或預(yù)留少量保護(hù)層厚度后布孔（如巖石破碎，預(yù)留少量保護(hù)層后直接利用沖擊錘破碎處理即可，以控制預(yù)留爆破后形成超挖），梯段爆破孔按梅花形布孔，聯(lián)網(wǎng)則根據(jù)爆破區(qū)域形狀，采用V形聯(lián)網(wǎng)或直線形聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。預(yù)裂孔施工，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔角度，孔位要準(zhǔn)確，防止形成欠挖或超挖過多的情況發(fā)生。

為提高爆破效果，應(yīng)安排進(jìn)行爆破試驗(yàn)，驗(yàn)證和調(diào)整擬定的爆破參數(shù)，并在實(shí)際施工中根據(jù)巖石條件進(jìn)一步調(diào)整，以取得最佳爆破效果；同時(shí)，可考慮沿預(yù)裂孔與相鄰主爆孔間設(shè)置1～2排緩沖孔，以保護(hù)設(shè)計(jì)邊坡面。緩沖孔與預(yù)裂孔平行，并在與預(yù)裂孔相鄰的梯段孔之后起爆，以爆開預(yù)裂孔和梯段孔之間的巖石，且不損壞預(yù)裂坡面；緩沖孔裝藥量較前排梯段爆破孔減少1/2～1/3，其排距或孔距可適當(dāng)小于主爆孔布置的距離。

3.3.4 支護(hù)施工

支護(hù)施工采用的機(jī)械設(shè)備有：全自動(dòng)液壓鉆機(jī)、KQL-100B潛孔鉆機(jī)、YT-28手風(fēng)鉆鉆機(jī)以及CM351鉆機(jī)。朱昌河水庫(kù)大壩高邊坡的支護(hù)施工主要有3部分，分別是錨桿施工、掛網(wǎng)施工以及噴混施工。其中錨桿施工采用全站儀進(jìn)行錨桿孔位放線。對(duì)于下傾孔的支護(hù)，相關(guān)建設(shè)人員采用了先注漿、后插桿的施工方法來保證邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而在永久邊坡位置，掛網(wǎng)施人員采用φ8鋼筋進(jìn)行施工建設(shè)。值得注意的是，掛網(wǎng)施工前要按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求，來進(jìn)行網(wǎng)片的制作。此外，由于工程所處地形條件的限制，本工程進(jìn)行噴混凝土施工，采用干噴法。為保證噴層的穩(wěn)定性，應(yīng)在噴混凝土2h后進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，以保證掛網(wǎng)的實(shí)際作用效果。

4 結(jié)語

朱昌河水庫(kù)左岸高邊坡開挖從2015年5月13日開始，右岸高邊坡開挖從2015年3月16日開始，至2016年1月底開挖結(jié)束，合計(jì)開挖量約50萬m3。通過開挖方案的合理規(guī)劃，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)，克服了該高邊坡開挖質(zhì)量和安全控制的難點(diǎn)，保證了較好的開挖質(zhì)量，坡面平整，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工程從開挖至結(jié)束自始至終沒有出現(xiàn)任何安全和質(zhì)量事故，說明本工程高邊坡開挖技術(shù)方案可行。

[1] 張文斌，龍永平.靜態(tài)爆破技術(shù)在臨近水庫(kù)大壩高邊坡開挖工程中的應(yīng)用[J].湖南水利水電，2012（1）：17-19.

[2] 文 軍，龔建新，廖建忠.五一水庫(kù)聯(lián)合進(jìn)水口高邊坡抗滑穩(wěn)定分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2013（2）：430-436.

[3] 周創(chuàng)兵.水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究綜述[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013（6）：1081-1093.

[4] 張涌泉，李朝華.自由式單孔多錨頭預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡加固中的應(yīng)用[J].科技資訊，2010（9）：32-33.

（責(zé)任編輯：周 群）

High dam slope excavation construction of Zhuchanghe Reservoir

ZHANG Ya1,LIU Meng2
（1.Guizhou Hydraulic Research Institute,Guiyang 550002,China;2.SINOHYDRO Breau 6 Co.,Ltd.,Shenyang 110179,China）

Combined with the engineering geological conditions,analysis was made on the excavation problems of high dam slope construction for Zhuchanghe Reservoir.A brief introduction was made on the construction method and technical key points.Excavation was completed in January of 2016 without any safety or quality failure,and with smooth slope surface and good construction quality.

Zhuchanghe Reservoir;high dam slope;earth-rock excavation;blasting construction;supporting construction

TV542；TV551.42

B

1003-1510（2016）04-0050-03

2016-05-19

張 亞（1977-）男，貴州思南人，貴州省水利科學(xué)研究院高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督及工程質(zhì)量檢測(cè)工作。