白鹤滩水电站高边坡开挖与质量控制技术应用

张华南

(中国电建集团海外投资有限公司，北京 100000)

1 工程概况

1.1 概述

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。坝肩开挖工程主要包括：高程834～600m坝基及拱肩槽边坡工程，左右岸坝基帷幕灌浆洞、截渗洞、排水洞工程，下游高程834～600m水垫塘及上部边坡开挖及支护工程；右岸进水口高程834～734m边坡开挖及支护工程，右岸马脖子高程780～734m边坡开挖及支护等工程。

1.2 地质条件

2 高边坡开挖施工技术

2.1 施工程序

土石方明挖施工程序按照“自上而下、分层梯段开挖”原则组织实施，各部位开挖前，需要根据开挖分层要求，提前形成进入施工作业面的施工道路。

首先利用R1施工道路进场进行右岸进水口、坝肩槽789m高程以上边坡开挖。开挖下降至789m高程后，利用R2施工道路进行右岸进水口789～744m高程和坝肩槽789～744m高程开挖；进水口上游R2道路占压段及744～734m高程则利用R3施工道路进行开挖，同时利用R3施工道路进行坝肩槽744～729m高程开挖；坝肩槽729m高程以下开挖由于无法布置设备进场道路，需要采用将设备关入工作面方式进行开挖，钻机、挖掘机等开挖设备在坝肩槽和水垫塘开挖Ⅰ区之间互相避炮，交替开挖下降。

2.2 施工方法

2.2.1 开挖分层分块

坝肩槽从高程834m开挖至600m，开挖高度为234m，坝肩槽前沿爆区根据开挖厚度分2～3块，开挖分层根据坝肩上、下游边坡马道间高差控制在12～15m，坝基预裂块爆破分层高度为8～10m。坝肩开挖分层分块如图1所示。

图1 坝肩开挖分层分块

2.2.2 石方开挖控制

石方开挖是指需要进行系统钻孔和爆破作业的岩石开挖，体积大于1.0m3需用钻爆方法破碎的孤石或岩块亦均属于石方明挖的范围。

石方开挖采用钻爆法施工，常规梯段爆破开挖主要采用CM-351高风压钻机造孔和YQ-100B潜孔钻机造孔；边坡采用预裂爆破技术一次成型，预裂面坡度陡于1∶1时采用CM-351钻机造孔，坡度缓于1∶1时采用YQ-100B潜孔钻造孔。

为确保坝基开挖成型质量，减少爆破震动对建基面的影响，需要严格控制坝基面爆破块规模，开挖厚度和高度控制在10m左右，即1～2排主爆孔、1排缓冲孔和1排预裂孔的爆破规模。为便于坝基预裂块钻孔施工和提高爆破效果，在前缘区爆破时，对预裂块临时边坡实施施工预裂。坝基面开挖实施前，通过爆破试验优化确定爆破参数。

边坡马道部位预留2m厚保护层，采用手风钻造孔、水平光爆法或垂直密炮孔法挖除。采用垂直密炮孔法开挖时，为确保马道开挖平整度，需严格控制炮孔孔底高程，孔底增加10～20cm超深，超深部分采用锯木灰或竹管作为柔性垫层。

对于边坡危岩体，可采用手风钻造孔，小药量爆破开挖处理。对于软弱夹层等地质缺陷部位，采用风镐人工开挖、液压破碎锤开挖或利用液压反铲直接开挖。如需爆破开挖时，采用手风钻造孔，按照“小梯段、小药卷、微药量、弱振动”原则进行爆破，爆破方向控制与断层走向一致。

石方开挖爆破后石渣采用挖掘机和装载机挖装，自卸汽车运输出渣。

3 质量控制措施

3.1 测量放点及布孔

采用激光全站仪进行施工测量，为提高测量精度，采用计算机处理数据，尽量减少用人工计算带来的错误与误差，预裂孔误差控制在1.0cm以内，用红油漆做好标识并覆盖保护，确保获得测量成果准确性和可靠性。大面积爆破孔布置严格按照间排距成直线型、有效布孔方式。

表1 爆破参数

3.2 确定爆破参数

开挖施工前进行必要的生产性爆破试验，选定爆破参数。具体实施时应根据爆破试验所确定的最佳爆破参数进行开挖，施工中应根据岩性、风化程度及节理裂隙分布情况及时调整爆破参数。每一梯段爆破钻孔之前，必须进行爆破设计，包括预裂爆破和梯段爆破的孔距、孔深、孔方位角及倾角、装药方式、总装药量、起爆网络、预裂爆破和深孔梯段爆破最大一段起爆药量。爆破参数见表1。

3.3 造孔控制要点

边坡坡度及轮廓线应严格按设计要求控制，实施单孔测量放样，计算并标识孔深。钻孔严格按孔深控制，严格按爆破设计参数施工，钻孔作业执行定人、定机、定孔“三定”制度，特别是预裂爆破孔斜孔深要严格控制，采用YQ-100B潜孔钻造孔时，要安装样架导向。在开孔时，用自制量角仪测钻杆倾角，当钻机钻进深度达1.0m左右时，再复测钻杆倾角，检查造孔是否满足设计要求，抓好预裂钻孔施工环节，严格监控钻孔质量。建基面开挖除需要控制钻孔质量外，在进行挖装作业时，注意不能让反铲过分用力挖掘，以免破坏建基面。在开挖轮廓面时，残留炮孔痕迹应均匀分布，残留炮孔痕迹保存率，对完整的岩体，应达到85%以上；对较完整和较破碎的岩体，应达到60%以上；对破碎的岩体，应达到20%以上。相邻两炮孔间岩面的不平整度不应大于15cm；炮孔壁不应有明显的爆破裂隙。除明显地质缺陷处外，不得产生裂隙张开、错动及层面抬动现象。

3.4 严格执行“三检”制度

边坡开挖必须坚持自上而下，逐高程分层开挖，不得采用逆坡开挖。同一区段内的开挖平行下降，若不能平行下挖时，相临区段的高差不能大于一个梯段高度。严格执行“三检”制度，做好交接班检查与工序检查，坚持“上一道工序验收合格后才准进入下一道工序施工”的原则。对施工人员进行专业培训，不断提高施工人员技术水平和操作能力。实行持证上岗制，未经专业培训或培训不合格者均不得上岗操作。基础开挖后及时对开挖后的基础面尺寸和土体质量进行自检、修整和处理，确认合格后方可进行初检和终检。基础验收合格后及时测绘基础竣工地形图。

4 结语

文章从白鹤滩水电站高边坡地质条件复杂，坝基部位地形陡峻，岸坡顺直，岩体风化卸荷深度大等特点，从高边坡开挖方式及在实际的爆破装药过程中，根据上层岩石揭露情况不断调整爆破参数，钻孔作业执行定人、定机、定孔“三定”制度，预裂孔一次爆破成型，建基面保护层控制爆破；从测量放点、确定爆破参数、造孔控制要点控制质量等方面进行论述；意在为类似高边坡开挖和质量控制提供可参考的建议；文章不足之处在于高边坡开挖理论方面还不够系统成熟，爆破试验方案还不够完善，许多问题还有待进一步思考和探究，从而不断深入学习研究，使文章得到进一步完善和提高。