向家坝水电站右坝肩边坡预裂成型质量控制

刘儒

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安，710016)

1 工程概况

向家坝水电站为一等大(一)型工程，工程枢纽建筑物主要由混凝土重力挡水坝、右岸地下引水发电系统、左岸坝后厂房及左岸河中垂直升船机等组成。右坝肩边坡开挖高度66.0m，在高程351m、318m处设有两个台阶，沿水流方向最大开挖长度约123m。

右坝肩自然边坡高陡，无冲沟切割，出露地层岩性以厚至巨厚层砂岩为主，夹少量薄层粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。坝肩部位主要结构面为层间错动带、层面和节理裂隙，出露有2级软弱夹层。岸坡卸荷裂隙最大长度可达30m左右，张开较明显并夹泥。

右坝肩开挖应满足以下质量标准:局部超欠挖，允许偏差范围±15cm;面不平整度，允许偏差范围≤15cm;坡脚及建基面标高，允许偏差范围0～+15cm;开挖岩面外观样板要求岩面清洁、轮廓清晰平整，坡面残留半孔对齐偏差≤5cm，且应平直呈直线顺接，节理裂隙不发育的岩体半孔率＞90%，节理裂隙发育的岩体半孔率＞60%，节理裂隙极十分发育的岩体半孔率＞30%。

2 质量控制措施

2.1 “一超一欠”设计预裂施工边线

右坝肩边坡开挖梯段高度33.0m，坡比1∶0.3，采用一次性预裂到底，结构面超欠挖程度难以控制。为达到严格的质量控制标准，每个梯段分三层开挖，将33m层高边坡划为10m+10m+13m型多级预裂。同时，为满足钻孔设备操作技术要求，相邻两级坡面按一超一欠相结合方式(单级坡面超欠挖均在20cm以内)形成40cm宽小平台。

2.2 通过试验优化爆破参数

根据右坝肩爆破试验，结合边坡实际地质情况，边坡预裂孔按80cm间距布置，线装药密度360g/m，主药卷采用φ25mm乳化炸药，堵塞长度0.8m，底部设φ32mm加强药卷，加强装药段控制在700g。为减小主爆区爆破对预裂面的破坏，距离预裂面1.8m布设一排缓冲孔，孔间距1.8m，按2.0kg/m线装药密度控制。

局部有夹层穿过部位需进行个性化设计，线装药密度控制按300g/m～330g/m，堵塞长度0.6m，底部φ32mm加强药卷500g～650g效果较理想。

2.3 预裂孔样架搭设质量控制

预裂孔采用QZJ－100E潜孔钻造孔。钻机导向架采用外径φ48mm壁厚3.5mm钢管搭设，为提高导向架刚度，增强稳固性，与钻机连接的水平钢管采用壁厚5mm长3m或6m钢管，避免在钻孔过程中因导向架变形导致钻机位移，影响预裂岩面平整度。导向架形式根据开挖面现场条件确定。

开口线布置在平台面施钻情况下，搭设三角型导向架。地面按2m间距布置两排锚筋，样架水平杆将锚筋连接成内外两排，样架内外斜杆底部与水平杆连接牢固，外侧斜杆上部水平杆连接，上下两水平杆作为钻机固定杆。地面锚筋参数φ25mm，L=1m，外露20cm。

开口线在马道面施钻情况下，搭设梯型导向架。马道坡面按2m间距布置两排插筋，样架竖杆直接固定在坡面锚筋上，水平杆将竖杆连接成一个整体，上下两水平杆作为钻机固定杆，坡面锚筋参数φ25mm，L=1.5m，外露1m。

样架搭设过程中用水平尺检测，确保临近预裂孔侧水平连接杆的水平度。样架搭设完成后，测量使用全站仪校核样架工作面竖向倾角和水平连接杆的水平度，微调处理后加固连接扣件，在上下两排水平杆上测量放出钻机固定点位。样架搭设完毕后，测量人员对导向架逐一检查、校正，确保样架导钻方向和斜度与预裂孔一致。导向架搭设稳固后方可摆放钻机，钻机摆放位置由钻工用吊锤将中心点放于导向架底部横杆上。钻机摆放完毕后，检查钻机倾角并进行调整，确定与设计倾角相符后，使用扣件将钻机固定于导向架上安装钻杆，采用坡度尺检查钻杆倾角。

2.4 造孔质量控制

2.4.1 钻机架设完毕后，测量检查、校核，确保钻机开孔方向、点位与爆破设计一致。根据现场基岩面情况，个别开孔部位基岩面不平整，采用人工凿孔。

2.4.2.钻机开孔前，现场技术人员对钻工进行详细的技术交底，每个孔的孔深、孔斜及钻孔责任人实行挂牌标示。

2.4.3 在钻进过程中，钻杆容易发生偏移，经现场试验，QZJ－100E钻机增加限位挡板和加装孔内扶正器等，能有效缩小钻杆偏移幅度。为保证钻孔质量，要求钻孔人员用地质罗盘精确检查样架、钻杆的角度，检查样架与钻机连接的牢固性。当钻杆倾角偏差大于0.3°、方位角偏差大于0.5°或钻机固定卡松动时，必须停钻采取措施纠偏。在开孔1m范围内，每钻进20cm对钻杆倾角进行检查，之后每1m检查一次。

2.4.4 钻进深度接近设计孔深时，在最后一根钻杆上用油漆或线做出记号，待钻到设计孔深后即停止钻孔，终孔后检查孔深、孔向。若孔深超出设计10cm，超钻孔段用砂子或砂浆回填，保证预裂孔底落在同一高程点上。若倾角偏差大于0.3°、方位角偏差大于0.5°、孔深偏差大于5cm，不合格，孔砂浆回填，重新开孔。

2.5 预裂孔装药及网络现场施工控制

2.5.1 预裂孔线装药密度，严格按爆破设计参数控制。根据实际地质状况，对局部岩层较差部位预裂孔线装药密度，采取在孔口2m段范围内按正常装药量的10%装药，以改善预裂面孔口成型质量。为避免预裂孔装药出现错装，在每个孔位树立标示牌，注明孔号、孔深及线装药密度。

2.5.2 预裂孔竹片装药，竹片的宽度为3cm～4cm，人工削除竹片中间的竹节。预裂药卷现场绑扎，为保证绑扎药卷的线装药密度与孔位一一对应，在竹片上注明其孔号与线装药密度。

2.5.3 装药前检查预裂孔内是否有塌孔、堵孔现象，装药过程中做出装药记录，装药完毕后逐孔检查，排查漏装、漏堵现象。

2.5 爆破网络根据边坡及附近受保护质点震动速度要求设计，控制最大单响药量在规定范围以内。右坝基预裂爆破按边坡质点振动速度5cm/s进行控制。

3 预裂效果

根据边坡预裂面成型情况，在软弱夹层或层间结合带半孔率偏低，孔位偏差最大为8cm，不平整度最大为11cm。节理、软弱夹层在很大程度上影响了爆炸应力波以及爆生气体对岩石的作用，使预裂爆破抵抗线以及岩石裂纹扩展方向发生变化，从而产生不规整的爆破轮廓线。边坡开挖面其余炮孔均可见半孔，半孔率达100%，孔位偏差在3cm以内，坡面不平整度在8cm以内。根据爆破振动检测结果，右坝肩开挖导致的保留边坡岩体爆破影响深度在1m范围以内，且多数情况下岩体爆后波速变化率较小，属甚微爆破破坏或未破坏。 ■