水电站导流洞开挖施工技术探讨

杜晓虎

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

大岗山左岸导流洞工程主要项目包括左岸导流洞、主洞工程、101#支线公路、导流洞出口永久桥以及相关的围堰工程、临时工程等。

该导流洞布置于大渡河左岸和平沟与铜槽沟之间，沿线山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，自然坡度一般50°～65°，相对高差一般在600m以上。河谷呈“Ω”形嵌入河曲形态，和平沟与铜槽沟之间河水流向SSW，枯水期河水位约960～953m，水面宽40～70m，水深7～11m。其中，该标导流洞进口边坡最大坡高超过120m、出口边坡大于130m，分层马道间的高差大于20m，且边坡开挖面处于风化带，围岩较破碎，属于强卸荷带。

导流洞开挖施工期间，须加强边坡的稳定监测，制定切实可行的应急处理措施，来保证边坡的围岩稳定和施工安全。该工程土石方明挖共214071m3，其中覆盖层开挖 36103m3，石方开挖177968m3。

2 土石方开挖分层处理

针对该工程导流洞进口土石方明挖根据现场施工条件，将以导流洞左岸低线公路为前期开挖施工道路，将进口分为上、下两大部分进行。970.0m高程以上的土石方开挖，待从970.0m高程低线公路分支修建的至开挖坡顶的A#道路形成后，即分层进行进口段边坡的开挖作业。

根据招标文件和图纸资料，为了便于开挖施工，拟按进口边坡各马道高程将进口上部边坡开挖分为6大层:

▽1035.5m以上部分为第1层;

▽1035.5～▽1016.5m高程之间为第2层;

▽1016.5～▽995.5m高程为第3层;

▽995.5～▽975.5m高程为第4层;

▽975.5～▽970.0m高程为第5层;

▽970.0m以下高程为第6层。

在开挖作业中按10m左右厚度又将各大层分为几个作业小层，自上而下逐层开挖。进口段▽970.0m以下开挖待导流洞进口上层洞挖完成，形成至进口支洞的出碴通道后，再分3小层进行开挖。

根据招标文件和图纸资料，该工程出口段边坡开挖可分为两大部分进行:▽970.0m以上部分为第1层;▽970.0m高程以下段为第2层。

在开挖作业中按10m左右厚度又将各大层分为几个作业小层，自上而下逐层开挖。出口下部边坡开挖待导流洞出口上层洞挖完成，形成至出口支洞的出碴通道后，再分两小层进行开挖。

3 开挖实施技术

3.1 覆盖层、强风化岩开挖

针对该工程1045.50m高程以上开挖方量小，前期没有施工道路进入施工部位，利用施工道路修筑的时间，拟采用人工开挖覆盖层直接翻渣到低线公路积渣坑后再集中出渣，石方采用人工持手风钻造孔，按3～5m一层进行光面爆破。边坡开口线顶部截水沟的开挖应先于坡面开挖，由人工按设计结构撬挖成形。

3.2 石方开挖

为确保进(出)口边坡的稳定和平整度，所有永久边坡均采用预裂爆破。马道和建基面采取水平预裂(或光面)爆破。当进出口部位覆盖层挖完露出岩石后，在顶部钻机无法到达的部位用YT-28手风钻自上而下分层钻孔爆破，形成5～10m宽的施工平台。形成施工平台后，CM351钻机开至工作面进行钻孔。人工装药，非电雷管微差深孔爆破。周边预裂爆破，以控制边坡开挖质量。

各层开挖爆碴由TY220推土机或PC400液压反铲自工作面直接翻渣至下部的低线公路积渣坑，由布置于该处的PC400型液压反铲装15t自卸汽车运至渣场。梯段爆破以CM351钻机造孔为主，辅以YT-28手风钻进行保护层开挖;钻孔孔径Φ105～Φ165，梯段高度10m左右。接近设计面时预留保护层，保护层预留厚度为1.5m。在石方开挖前，应进行爆破试验(包括预裂爆破试验)，以取得合理的爆破参数。爆破石渣采用PC400挖掘机或CAT966F装载机挖装15t自卸车出渣。

3.2.1 预裂爆破

在石方开挖前采取爆破试验，施工工艺流程见图1所示。

图1 预裂爆破施工工艺流程图

预裂孔钻孔前，先平整场地，测量准确放出设计开挖线，并洒白灰标示。钻机就位后要用水平仪准确调平。进(出)口开挖边坡分别为1∶0.3、1∶0.5和1∶0.75。钻孔到达设计深度后吹孔2～3遍。药卷绑扎在现场进行，在竹片上用胶布将炸药、导爆索按设计间距绑扎牢固，为克服孔底夹制力，孔底药量要适当加大，堵塞长度0.8m，药卷布置见图2所示。爆破完成后检查爆破效果，边坡开挖质量要满足施工技术规范要求，欠挖小于15cm，超挖小于20cm，半孔保留率大于85%。

图2 预裂爆破药卷绑扎图

3.2.2 深孔梯段爆破施工

根据起爆网络先预裂后主爆的原则，主爆孔和预裂孔分段起爆，起爆时间间隔100ms。采用CM351高风压钻钻孔，孔排距2.5～(3×2)m，钻孔完毕后及时清孔，并注意孔口的保护，特别是雨季，防止塌孔。孔口堵塞段不小于1.9m，起爆采用非电毫秒微差挤压爆破，严格控制爆破方向。

最后一层开挖时底部留足1.2～1.5m保护层，用手风钻孔开挖。每次爆破施工作业，必须加强过程控制。对钻孔质量、装药量等爆破参数严格控制。爆破后使用PC400挖掘机或装载机装15t自卸汽车出渣。

该工程所采取的钻爆参数选择见表1所示。

表1 进(出)口边坡钻爆参数表

3.2.3 保护层开挖

针对建基面以上预留1.2～1.5m保护层，保护层开挖应先进行爆破试验，确定孔间排距、装药量及软垫层长度等参数后，再进行实施。施工步骤如下:

根据爆破试验，用手风钻进行加密钻孔，孔深1.2～1.5m，严格控制孔深(孔底不得进入建基面以下，应在建基面水平面上)，孔排距0.6m左右，间距0.5m左右，孔底30cm填软垫层(锯木屑、草团、小木块)，孔间微差爆破后推土机集渣，液压反铲装15t自卸汽车出渣。人工配合装载机清除石渣。

3.2.4 钻爆施工技巧

为了有效地确保钻爆施工质量，对钻爆施工相关参数合理选取是关键措施之一。

针对炮孔的孔径、孔斜、孔深应符合经监理人批准的钻爆设计要求，炮孔的孔底应落在爆破图规定的平面上;炮孔经检查合格后，方可装药爆破;炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，应符合报经监理人批准的钻爆设计要求并由经考核合格的炮工负责。

光面爆破和预裂爆破效果应达到以下要求:

残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布。炮孔痕迹保存率:①光面爆破:弱风化岩体30%～50%，微风化和新鲜岩体≥80%;②预裂爆破:弱风化岩体40%～80%，微风化和新鲜岩体≥80%。

相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙。

相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值，不应大于15cm;预裂爆破后，必须形成贯穿连续性的裂缝。

3.2.5 施工质量控制技术

对于钻爆施工来说，其需要采取严格的安全措施以及质量控制技术。

该工程在实施爆破施工前，进行爆破试验，合理选择爆破参数。同时要求准确无误的测量放线技术、钻孔方向及角度满足设计要求，施工时随时检查和调整。

采用预留岩体保护层的开挖方法时，其上部开挖的炮孔不得穿入保护层。开挖保护层时，无论采用何种开挖爆破方法，钻孔均不得钻入建基面岩体。

对于紧邻水平建基面的爆破必须通过试验证明可行，并经监理人批准后，才可在紧邻水平建基面采用有岩体保护层或无岩体保护层的一次爆破法。

与预裂面相邻的松动爆破孔，应严格控制其爆破参数，避免对保留岩体造成破坏，或使其间留下不应有的岩体而造成施工困难。

4 结语

针对水电站导流洞开挖施工中，其工作面大而且施工难度较大等特点。工程拟采用人工开挖覆盖层直接翻渣到低线公路积渣坑后再集中出渣。石方采用人工持手风钻造孔，按3～5m一层进行光面爆破;同时为确保进(出)口边坡的稳定和平整度，所有永久边坡均采用预裂爆破。

工程实践效果表明，该工程所采取的导流洞开挖技术措施可以有效地确保工程施工质量以及安全性。

［1］杜鑫，刘小兵，刘晓辉，等．溪洛渡水电站导流洞开挖施工技术研究［J］．四川水利，2013(04):30-31．

［2］艾克热木·霍加，古力帕热·帕拉哈提．溪洛渡水电站导流洞开挖施工技术研究［J］．新疆水利，2010(07):28-34．

［3］陈泽鑫，黄献新．珊溪水库工程1号导流洞开挖施工［J］．内江科技，2011(03):28-34．