立洲水电站双曲拱坝拱肩槽开挖技术与质量控制

邵 珠 玉

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

立洲水电站位于四川省凉山州木里县境内的雅砻江一级支流木里河干流上。立洲水电站采用混合式开发，枢纽工程由碾压混凝土双曲拱坝、坝身泄洪系统、右岸地下长引水隧洞及右岸龚家沟地面厂房组成。立洲水电站拦河大坝为碾压混凝土双曲拱坝，坝顶高程2 092 m，坝底高程1 960 m，最大坝高132 m，坝顶宽7 m，坝底厚26 m，厚高比为0.197，坝顶中心弧长为201.82 m。

立洲水电站大坝拱肩槽位于2 092 m高程以下，1 960 m高程以上为双曲拱坝拱座，拱肩槽自上而下由7 m宽逐渐增宽至26 m，岩石以灰岩为主。拱肩槽由若干扭面组成，拱肩槽坡面无马道。拱肩槽上下游两侧边坡每隔30 m布置一级马道，马道宽3 m，各级马道高程分别为2 060 m、2 030 m、2 000 m、1 970 m，与拱肩槽相交的边坡也由扭面组成，马道以上边坡坡比为1∶0.1。

2 拱肩槽开挖特点

拱肩槽作为拱坝的抗力体，是拱坝坝体能否稳定的关键，坝肩槽的开挖对质量要求很高，开挖特点主要表现在以下几方面：

(1)为减小爆破对拱肩槽岩面的破坏，需采用保护层开挖，而难以与大面梯段爆破同时开挖，须在大面与保护层之间形成施工预裂面。

左岸高程2 092 m以下坝肩开挖分层面积约为7 362～1 940 m2，开挖区顺水流方向长约56～43 m，开挖区外边缘距拱肩槽最厚处约为53 m，大部分厚度在25 m左右；右坝肩开挖分层面积约为1 551～2 514 m2，拱肩槽上下游支护面积为3 123～6 079 m2，开挖区顺水流方向长50～75 m，开挖区外边缘距拱肩槽最厚处约为65 m，大部分厚度为55 m左右。大面开挖须采用深孔梯段爆破，孔深一般为9～15 m。为了预留保护层且保护拱肩槽岩面，大面开挖与保护层之间须采用施工预裂方式。

(2)拱肩槽三面为扭面，开挖质量不易控制。

拱肩槽槽面由相邻4个拱端点形成的若干扭面组成，拱肩槽坡面无马道，左岸拱肩槽坡面开挖坡比为1∶0.713～1∶0.461，右岸拱肩槽坡面开挖坡比为1∶0.648～1∶0.364。拱肩槽上下游两侧边坡每隔30 m布置一级马道，马道宽3 m，各级马道高程分别为2 060 m、2 030 m、2 000 m、1 970 m，与拱肩槽相交的边坡由3个扭面组成，扭面坡比均在1∶0.17～1∶0.22左右，其它部位即马道以上边坡坡比为1∶0.1(图1)。因此，拱肩槽面难以采用深孔控制爆破，而适宜采用手风钻浅孔控制爆破，拱肩槽扭面开挖质量不易控制。

(3)拱肩槽开挖施工项目多，干扰大，施工组织难度大。

拱肩槽开挖包括拱肩槽保护层开挖、大面梯段爆破和上下游开挖口线的边角区开挖。保护层开挖要滞后于大面梯段爆破，但不能高差过大，而保护层爆破出渣将影响下方大面梯段爆破，同时，已开挖面支护也与下方开挖相互影响。因此，保护层开挖在配备足够资源的前提下及时跟进大面梯段爆破，且两者施工程序以及支护施工之间应相互协调，将相互影响程度降到最低，以达到良性循环、施工有序开展的目的。

图1 左岸高程2 092～2 060 m拱肩槽平面图

(4)开挖高差大，坡面陡。

拱肩槽顶部高程为2 092 m，底部高程为1 970 m，拱肩槽开挖高程达122 m且中间无马道；左岸拱肩槽 坡 面 开 挖 坡 比 为1∶0.713～1∶0.461，右岸拱肩槽坡面开挖坡比为1∶0.648～1∶0.364，与拱肩槽相交的边坡由3个扭面组成，扭面坡比均在1∶0.17～1∶0.22左右，坡面坡比较陡。

3 拱肩槽开挖技术

(1)开挖分区与分层。

根据开挖设计坡面结构特点进行分区，主要分为三大区：一是保护层开挖区；二是边角开挖区；三是主爆开挖区。以左岸高程2 092～2 060 m开挖分区为例说明分区(图2)。

保护层开挖区位于拱肩槽及两侧的边坡，预留岩层厚度为3 m。边角开挖区位于上下游开口线，原则上顺地形沿马道方向约5 m范围的三角体为边角开挖区。主爆区为除保护区及边角开挖区以外的区域，每层主爆区根据实际情况进行分区爆破。

每个分区有不同的分层。保护层开挖分层高度为2.5 m，边角区开挖分层高度为3 m，主爆区分层高程为6～15 m。

(2)保护层开挖。

保护层开挖始于临近的拱肩槽部位主爆区爆破一层后进行。保护层厚度为3 m，采用人工手风钻钻爆，φ42，分层高度为2.5 m。开挖坡面采用光面爆破，光面孔间距0.4 m，孔深2.5 m，装药线密度为300～350 g/m，光面爆孔采用竹片进行φ32乳化炸药分隔装药。主爆孔间排距为(1～1.2)m×(1～1.2)m(根据岩石情况适当调整)，孔深3 m，主爆孔钻孔方向平行于内侧光爆孔方向，单孔装药1.6 kg，单耗药量控制在0.4～0.5 kg/m3范围内，采用φ32乳化炸药连续装药。爆破采用非电雷管引爆、电雷管起爆的方式进行。拱肩槽部位主爆区已开挖石渣随保护层开挖面下降，高差控制在4 m左右，保护层石渣应尽量采用液压反铲扒渣，人工辅助清面工作。

图2 左岸高程2 092～2 060 m拱肩槽开挖分区图

(3)拱肩槽部位主爆区。

拱肩槽部位主爆区系指在拱肩槽上方的区域，三面与保护层相接。主爆区主要采取6 m梯段爆破，并在与保护层分界处布置施工预裂孔，以保护内侧岩体基本完整并利于手风钻施工，施工预裂孔间距为1.5 m。在临近施工预裂面布置缓冲孔，该区所有爆破孔孔向均与临近的开挖坡面坡比一致，以确保保护层厚度并保护设计开挖面。ROCD7液压钻施钻，孔径100 mm。

4 质量控制

(1)超欠控制。

由于机具体形原因，边坡开挖必然存在锯齿状。为了减少超欠挖，采取了超欠平衡原则进行控制。对于所形成的锯齿状小台阶采用风镐或手风钻凿岩顺接。针对手风钻钻爆情况，按照超欠10 cm控制；针对100 B钻钻爆情况，按照超欠25 cm控制。

(2)爆破药量控制。

表1 坝肩边坡开挖最大允许单响药量表

在拱肩槽开挖前，针对坝肩开挖进行了开挖爆破振动试验，拱肩槽开挖爆破药量控制主要依据该试验成果报告提出了开挖最大允许单响药量。

(3)开展高拱坝拱肩槽开挖质量控制QC小组活动。

由于拱肩槽面由多个扭面组成，作为拱座建基面，质量要求高，质量控制难，项目部针对该部位开展了QC小组质量管理活动。立洲水电站大坝拱肩槽开挖质量QC小组获得中国电力建设优秀QC小组二等奖。

5 结 语

经采取合理的施工技术措施及质量控制方法，拱肩槽开挖质量得到了很好的保证，拱肩槽坡面爆破半孔率达95%以上，有效地控制了剪刀孔、交叉孔的出现。拱肩槽坡面超欠控制在±10 cm范围内。作为非常重要的控制开挖坡面，开展QC小组活动是非常必要的，通过制定奖罚细则并着重于落实，是控制开挖质量的重要辅助手段。通过笔者的介绍和总结，希望能给类似工程提供一定的借鉴。