浅谈高边坡开挖施工技术质量控制措施

彭 涛 郭 鹏

（中国水利水电第十一工程局有限公司 郑州市 450001）

1 概 况

1.1 工程简介

涔天河水库扩建工程坝址位于湘水支流潇水上游涔天河峡谷出口处，永州市江华瑶族自治县东田镇境内，下距东田镇和江华县城分别为3 km 和12 km。右岸洞群进水口边坡土石方开挖区域包括1#泄洪洞及引水发电洞进口的土石方开挖，整个边坡开挖高差为98 m，分七级马道开挖，开挖方量约254 300 m3，开挖工期紧。本文概述了通过爆破参数优化，支护顺序调整等措施，来控制在施工难度大，工期要求紧的基础上如何保证边坡开挖施工质量及施工安全。

1.2 前期施工中存在的主要问题

（1）爆后巨石及大块较多，须进行大量二次爆破处理，影响施工连续性及出渣效率；

（2）底板不平，严重影响反铲清渣宽度及深度增加，清渣不彻底影响后续钻孔；

（3）马道局部欠挖或超挖严重，马道坡脚易缺损；

（4）预裂面质量较差，坡面不平整度较大；

（5）开挖爆破程序较乱，爆破次数较多；

（6）爆破网络设计及连接存在问题，不能实现孔间顺序起爆，网络可靠性较差；

（7）爆破振动较大，直接影响周边建筑物安全及居民正常生活；

（8）支护施工影响开挖进度，窝工现象严重。

2 爆破实验，优化爆破参数，加快施工进度

通过爆破试验，采集爆破施工参数，确定安全、合理的基本爆破参数。同时验证、调整爆破设计，优化爆破方案，从而能够指导后续爆破施工，推进开挖施工效率，保证开挖质量，为施工生产奠定理性基础。石方爆破试验选在EL 339 高程，B0+075～B0+110 段处，包括三组预裂爆破试验及两组梯段爆破试验，爆破试验初拟参数见表1。

通过爆破实验，发现前期爆破技术、参数中存在的问题为爆破间排距偏大，炸药单耗较低，过于追求安全而采用较大堵塞长度，引起表层石块较大；雷管使用单一，未进行顺序起爆，单响药量大，造成爆破振动过大；边坡预裂孔未采用间隔装药，造成坡面拉裂严重，不平整；马道台阶未采取预留保护层开挖，且预裂孔底装药量不够，缓冲孔距离偏大，造成坡脚大量留埂，欠挖现象严重。

表1 爆破实验参数

知道了问题的存在，爆破实验方向就明确了方向，通过对爆破参数一次次优化，现场施工情况明显改善。主爆孔间排距由3.0 m×3.0 m 调整为3.0 m×2.0 m，炸药单耗由0.33 kg/m3左右提高到（0.45～0.50）kg/m3，并将堵塞长度减到（2.5～3.0）m，实现了爆堆表层及总体块度约在80 cm 以下的效果，大大提高了边坡出渣效率。通过对预裂孔采用间隔不耦合装药，并在预裂孔底加大装药量（装药线密度加大一倍），预裂孔装药线密度由450 g/m 减小到 （250～300）g/m，将炸药由Φ70 改为Φ32 药卷，加大不耦合系数，从而将爆破后半孔率提高到85%以上，坡面不平整度控制在14 cm 左右，且有效减少了坡脚留埂现象。通过预留马道保护层（保护层厚度在2.0 m～3.0 m 之间），并将钻孔机械改成手风钻钻孔进行二次爆破，提高了边坡马道开挖质量。对爆破网络进行优化，采用分段爆破，确保后排孔晚于前排孔起爆；孔内雷管分别安放在装药段底部及中部，确保较高准爆率；同时对边坡开挖爆破进行爆破安全监测，并适时提高爆破规模，达到边坡安全爆破振动速度控制的要求（见爆破振动监测结果）。图1 为通过爆破试验调整爆破参数后预裂面典型残孔的照片。

图1 通过爆破试验调整爆破参数后预裂面典型残孔照片

通过以上爆破施工试验得出适合现场开挖的爆破参数，预裂孔采用Φ32-200 g 型2#岩石乳化炸药间隔不耦合装药，导爆索起爆；主爆孔采用Φ70-1 714 g 型2#岩石乳化炸药，毫秒延期导爆管雷管微差起爆，并将最大单响药量控制在120 kg 以内。优化后爆破参数如表2。

表2 爆破参数

从图1 优化爆破参数爆破后边坡预裂面可以看出开挖面稳定且无松动岩块、悬挂体和尖角；爆破未破坏岩体的整体性，开挖面无明显爆破裂痕。且爆破开挖完成经质检验收保护层开挖、开挖坡面、岩体的完整性、平均坡度、坡脚标高、坡面局部超欠挖、爆孔痕迹保存率均达到98%以上，评定为优良。

3 爆破振动监测

采取爆破实验，得出相应爆破参数后，对进口边坡EL 285.00 m～EL 275.00 m B0+65.000 m～B0+130.000 m 爆破进行爆破振动监测，监测过程严格遵照《爆破安全规程》（GB 6722-2011）进行，根据爆破振动监测成果，径向（X）的爆破振动速峰最大值为2.788 cm/s（图2）；切向（Y）的爆破振动速峰最大值为1.887 cm/s（图3）；垂直方向（Z）的爆破振动速峰最大值为1.787 cm/s（图4）。可以看出径向、切向、垂直方向的爆破振动振速峰值均低于《爆破安全规程》规定水工隧洞、闸坝振动速度标准值7.0 cm/s，确保了进口边坡旁边水工建筑物的安全和居民正常生活，说明爆破实验对爆破参数的优化是有效的，不仅保证了边坡开挖进度、质量，同时保证了安全。

图2 径向（X）振动波形图

图3 切向（Y）振动波形图

图4 垂直方向（Z）振动波形图

4 边坡开挖质量管理措施调整

开挖初期因边坡岩石节理发育，岩石破碎，为防止碎石、危石脱落砸伤施工人员，边坡每开挖3 m 便需进行边坡挂网喷混凝土支护，这种质量管理措施严重影响边坡开挖进度，且容易造成机械和人员窝工现象。通过现场开挖后对边坡重新进行地质勘测发现围岩自稳能力在8 m 以上，因此在保证开挖进度又要保证开挖质量和安全的情况下，将边坡挂网喷混凝土支护至后边坡开挖一个台阶，即边坡爆破完成后，只有锚杆支护紧随开挖面，待开挖一个台阶后再采用搭设脚手架方式进行边坡挂网喷混凝土支护，并且在施工期间，为确保质量和安全，边坡设置了多个监测点，进行严密的边坡稳定监控，未发生任何异常情况，边坡处于稳定状态，各监测点位移结果见表3。

经过4 个多月14 次对各监测点进行测量观测及对边坡裂缝观测，得边坡各观测点累计平行基线方向位移（标量）（1.6～2.4）mm，最大累计平行基线方向位移为8#观测点； 垂直基线方向位移 （标量）（0.4～2.3）mm，最大累计垂直基线方向位移为7#点；高程方向位移（标量）（0.5～2.2）mm，最大累计高程方向位移为7#点；平行、垂直基线及高程方向蠕变量均较小。观测期间边坡未出现裂缝，处于稳定状态。可以说边坡支护顺序的调整不但提高了开挖进度，而且使人员和设备得到充分的利用，方便了现场施工，同时开挖质量和安全也得到保障。

表3 边坡个观测点平行基线方向，垂直基线方向，高程方向位移监测结果

5 结 语

涔天河扩建工程中右岸进水口边坡地质条件复杂，施工难度非常大，经过不懈的探索研究，终于找到了适合的施工方案。而边坡开挖能提前一月达到EL 260 m，使得引水发电洞和1#泄洪洞能够提前进洞，为汛期到来做好充分准备。其中实施爆破试验，优化爆破参数、调整支护顺序，有效地保证了开挖质量和开挖进度，起到了非常关键的作用，为其它类似工程提供参考。

[1] 康世荣，陈东山.水利水工程施工组织设计手册2[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2] DLT 5181－2003.水电水利工程锚喷支护施工规范[S].北京:中国电力出社，2003．

[3] GB 50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002.

[4] SL 398-2007.水利水电工程施工通用安全技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2008.

[5] GB 50330-2002.建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[6] GB 6722-2011.爆破安全规程[S].2003.