明明　陳佳文　劉洋

【摘 要】文章對烏東德水電站雙曲拱壩壩肩槽設計體型和材料、設備情況研究，分析并結(jié)合實際開挖進度與質(zhì)量要求，通過采用烏東德壩肩槽進行立體建模的形式，模擬壩肩槽體型形態(tài)對其各工序加以研究，取得了科學的施工工序規(guī)劃及實施流程、合理的爆破參數(shù)以及良好質(zhì)量效果，從而形成大型水電站高邊坡壩肩槽開挖的一套行之有效的施工技術及質(zhì)量管理理論體系和實踐基礎。

【關鍵詞】烏東德水電站；壩肩槽開挖技術；質(zhì)量；控制

中圖分類號： TV74 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0230-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.102

1 概述

1.1 工程簡介

烏東德水電站是金沙江下游河段（攀枝花市至宜賓市）四個水電梯級——烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的最上游梯級，為Ⅰ等大（1）型工程，樞紐工程主體建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成。擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，建基面高程為718m，壩頂高程988m，最大壩高270m，電站總庫容74.08億m3，總裝機容量10200MW。

1.2 施工難點

（1）壩肩槽開挖體型為自上而下發(fā)散呈“扇形”，形態(tài)上既是一個斜坡面，又是一個扭面，呈陡～緩地形且中間不設置馬道，鉆機架設困難，造孔難度較大。

（2）雖然壩肩槽總體巖體質(zhì)量較好，但局部受層間及層內(nèi)錯動帶切割、風化卸荷等影響，爆破后局部容易產(chǎn)生裂隙，在壩基槽開挖的平整度、超欠挖、半孔率等質(zhì)量質(zhì)量指標控制上難度較大。

（3）壩肩槽上下游邊坡施工項目繁雜，關聯(lián)性強，施工期存在相互交叉和重疊的問題，若未能統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃，相互之間可能存在較大的干擾。

2 壩肩槽開挖技術研究

2.1 爆破參數(shù)的選擇

為取得合理的爆破參數(shù)，在左、右岸壩肩槽建基面及其附近共進行了7次爆破試驗，分別試驗了10m、12m、15m三種梯段高度的爆破效果。就爆破質(zhì)量而言，梯段高度10m較優(yōu)，梯段高度12m次之，梯段高度15m最差。綜合考慮開挖質(zhì)量與施工進度兩者之間的關系，初步確定壩肩槽邊坡爆破梯段高度一般為10m，爆破厚度6.0m～8.0m，一次爆破方量約4500m3左右，總裝藥量不超過2t。

2.2 左右岸壩肩槽爆破參數(shù)優(yōu)化

（1）左岸壩肩槽爆破參數(shù)

預裂孔：線裝藥密度：加強段294g/m、正常段147g/m，底部裝藥量1.8kg，單孔裝藥量3.8kg。

緩沖孔：孔徑90mm、間排距2.5m×2.3m，單耗0.25g/m3，堵塞長度2.5m，單孔裝藥量22kg。

主爆孔：孔徑90mm、間排距3m×3m，單耗0.4g/m3，堵塞長度3.0m，單孔裝藥量36kg。

（2）右岸壩肩槽爆破參數(shù)

預裂孔：線裝藥密度：加強段263g/m、正常段130g/m，底部裝藥量1.8kg，單孔裝藥量3.4kg。

緩沖孔：孔徑90mm、間排距2.3m×2.0m，單耗0.3g/m3，堵塞長度3m，單孔裝藥量22.4kg。

主爆孔：孔徑90mm、間排距4m×3m，單耗0.4g/m3，堵塞長度3.0m，單孔裝藥量40kg。

爆破影響控制：預裂孔最大單響20Kg，主爆孔最大單響60Kg，緩沖孔最大單響46Kg。開挖梯段高度控制在10m范圍。

2.3 壩肩槽分層、分區(qū)規(guī)劃

壩肩槽開挖原則為：高程上，按自上而下進行分層；平面上，按自上游往下游進行分塊。

2.3.1 高程分層規(guī)劃

開挖分層高程與爆破梯段高度相同，左右岸壩肩槽開挖分層高度一般為10m，考慮左岸高程785m及右岸高程805m以下壩肩槽邊坡坡度逐漸變緩，開挖高度調(diào)整為7.5m～2.0m，以保證開挖質(zhì)量。根據(jù)以上分層原則，左、右岸總共規(guī)劃為29個開挖分層?？傮w進度目標為每40天開挖高度為30m，以壩肩槽開挖為先鋒線，對其上、下游邊坡進度計劃進行相應調(diào)整。壩肩槽每13天為一個分層高度（10m），上、下游邊坡每20天為一個分層高度（15m），上、下游邊坡領先壩肩槽進行爆破，最終達到兩側(cè)工程邊坡開挖不影響壩肩槽開挖的目的。

2.3.2 平面分區(qū)規(guī)劃

壩肩槽邊坡自山體向江邊分為后區(qū)和前區(qū)兩個子區(qū)；壩肩槽兩側(cè)邊坡自上游向下游分為四個分區(qū)，每個分區(qū)自山體向江邊又分為馬道保護層、后區(qū)和前區(qū)三個子區(qū)。為了給壩肩槽爆破創(chuàng)造有利的臨空面，壩肩槽兩側(cè)邊坡應先于壩肩槽邊坡進行爆破開挖，邊坡開挖分8道工序依次進行：①二、三區(qū)工程邊坡馬道保護層開挖→②二、三區(qū)區(qū)工程邊坡前區(qū)巖梗爆破→③一、四區(qū)工程邊坡馬道保護層開挖→④二、三區(qū)工程邊坡后區(qū)巖臺結(jié)構(gòu)面預裂爆破→⑤壩肩槽前區(qū)巖梗爆破→⑥一、四區(qū)工程邊坡前區(qū)巖梗爆破→⑦壩肩槽后區(qū)結(jié)構(gòu)面巖臺預裂爆破→⑧一、四區(qū)工程邊坡后區(qū)結(jié)構(gòu)面巖臺預裂爆破。

2.4 預裂孔三維建模研究

考慮到壩肩槽邊坡未不規(guī)則的扭面，壩肩槽預裂孔三維建模的精度直接影響壩肩槽開挖的質(zhì)量。在壩肩槽每一梯段開挖前，在充分考慮到鉆機的架鉆40cm空間的基礎上，根據(jù)超欠平衡原則，通過建立壩肩槽三維立體原坐標模型，線性插值、三角函數(shù)等數(shù)學原理進行計算，內(nèi)容包括：

（1）預裂孔孔口坐標：首爆高程（988m）控制點坐標、預裂孔間距；

（2）孔底高程設計控制點坐標：用線性插值公式進行驗算；

式中：xq為需求某點X軸坐標值，m；yq為需求某點Y軸坐標值，m；zq為需求某點Z軸高程，m；xg、xd為已知點X軸坐標值，m；yg、yd為已知點Y軸坐標值，m；zg、zd已知點Z軸高程，m；

（3）孔底高程實際控制點坐標：考慮QZJ-100B型鉆機需要一定施工空間，等坡比邊坡段40cm，變坡比段可適當增加且≤200cm；把第（2）步設計控制點坐標向坡內(nèi)偏移；

（4）設計預裂孔孔底坐標：第（3）步孔底高程實際控制點坐標、預裂孔間距。為了保證爆破質(zhì)量，拱肩槽中間區(qū)域采用等間距布孔，兩側(cè)采用發(fā)散布孔；

（5）預裂孔孔深、傾角、方位角：預裂孔孔口坐標、第（4）步預裂孔孔底坐標；

（6）下一爆孔口高程實際控制點坐標：根據(jù)第（2）計算的設計控制點坐標，向坡外偏移

（7）下一爆孔口坐標：根據(jù)第（6）步實際控制點坐標，預裂孔間距；其他按第（2）～（6）條進行循環(huán)。

2.5 預裂孔個性化裝藥

預裂孔造孔中，對鉆孔過程中出現(xiàn)的異常情況進行記錄，并及時繪制成鉆孔柱狀圖；后續(xù)爆破裝藥設計時，對無異常部位進行正常裝藥，對出現(xiàn)掉鉆部位適當減少裝藥量，通過制定“個性化”爆破參數(shù)，提高了壩肩槽的超欠挖、平整度、半孔率等開挖質(zhì)量參數(shù)。

3 質(zhì)量檢測成果

開挖質(zhì)量檢測成果如下：

（1）不平整度、超欠挖

左岸壩肩槽不平整度最大值28.3cm，最小值0.00cm，平均值6.14cm，檢測合格率97.0%；右岸壩肩槽不平整度最大值為23.2cm，最小值0.2cm，平均值5.12cm，檢測合格率98.4%。

（2）半孔率

左岸壩肩槽平均半孔率93.3%，右岸壩肩槽平均半孔率91.6%。

（3）超、欠挖

左岸壩肩槽最大超挖32.3cm，平均超挖6.47cm，無欠挖；右岸壩肩槽最大超挖29.5cm，平均超挖7.03cm，無欠挖。

（4）最大爆破質(zhì)點振動速度

左岸壩肩槽總計開挖爆破檢測次數(shù)為27次，最大質(zhì)點振動速度超標4次，超標比例14.8%；右岸壩肩槽總計開挖爆破檢測次數(shù)為26次，最大質(zhì)點振動速度超標5次，超標比例19.2%。

（5）爆破影響深度

左岸壩肩槽開挖爆破影響深度未出現(xiàn)超標情況，總計平均值為0.63m。右岸壩肩槽爆破影響深度未出現(xiàn)超標情況，總計平均值為0.59m。

4 結(jié)語

烏東德水電站壩肩槽開挖通過科學的現(xiàn)場試驗、技術分析與規(guī)劃、并利用限制爆破規(guī)模范圍控制總裝藥量和采用高精度雷管合理優(yōu)化爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)路以控制開挖質(zhì)量，成功的取得提升壩肩槽質(zhì)量及進度的管理手段和實踐數(shù)據(jù)，為后續(xù)大型水電站項目工程精細化管理提供重要的借鑒和參考依據(jù)。

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