浅议白鹤滩水电站泄洪洞上平段底板保护层开挖质量控制措施

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 概述

1.1 工程概况

白鹤滩水电站共3条泄洪洞均布置在左岸，泄洪洞工程主要由泄洪洞进口、上平段、龙落尾段组成。其中泄洪洞上平段总长5463m，设计断面采用城门洞型，典型开挖断面尺寸宽×高为17m×20m，属于特大型断面洞室，上平段开挖坡比i=0.015。

1.2 地质情况

泄洪洞沿线为单斜地层，玄武岩岩流层。岩性为杏仁状玄武岩、隐晶质玄武岩、柱状节理玄武岩、凝灰岩。围岩类别以Ⅱ类、Ⅲ类为主，局部断层段、层间错动带为Ⅳ类围岩。其中1#泄洪洞上平段Ⅲ1类围岩占比51%，Ⅱ类围岩占比41%，Ⅳ类围岩占比8%；2#泄洪洞上平段Ⅲ1类围岩占比54%，Ⅱ类围岩占比37%，Ⅳ类围岩占比9%；3#泄洪洞上平段Ⅲ1类围岩占比58%，Ⅱ类围岩占比32%，Ⅳ类围岩占比10%。

1.3 质量标准

(1)围岩壁面无明显的爆生裂隙。

(2)对节理裂隙极发育的岩体，半孔率应达到20%～50%；节理裂隙中等发育者，半孔率应达50%～80%；节理裂隙不发育者，半孔率应达80%以上。

(3)残留孔距偏差≤5cm，两孔(间)不平整度≤10cm，平均超挖值≤15cm，最大超挖值≤20cm，无欠挖。

(4)排炮爆破台坎≤15cm。

2 开挖施工难点

(1)泄洪洞上平段开挖长度总长约5.5km，断面尺寸大(17m×20m)。

(2)泄洪洞上平段底板保护层开挖设计坡比为i=0.015，开挖过程中对造孔角度控制难度较大。

(3)泄洪洞上平段底板保护层开挖受中层预裂爆破影响，爆破振动对底板保护层扰动较大。

(4)泄洪洞上平段节理裂隙发育、层内层间错动带斜切隧道，且分布有几百米的柱状节理段，质量控制难度大。

(5)合同文件对超欠挖的控制标准高于规范要求。

3 开挖施工工艺

泄洪洞上平段底板保护层厚度为2m～3m，采用全断面光面爆破技术进行开挖。

3.1 造孔

采用YT-28手风钻，使用长度5m以上钻杆，钻孔孔径为φ42。使用长钻杆是利用其本身挠度，使钻杆沿设计开挖面钻进，有效地保证超欠挖。孔位布置图见图1。

图1 保护层开挖爆破孔孔位布置

3.2 装药、联网

周边孔装药采用竹片绑φ25的乳化炸药形成间断不耦合装药结构，竹片靠开挖结构线侧，导爆索的搭接长度不小于15cm。主爆孔采用φ32的乳化炸药连续装药。各孔堵塞长度不小于40cm。装药结构见图2，爆破参数推荐见表1。

表1 底板保护层开挖爆破参数推荐表

图2 保护层开挖装药结构示意

3 质量控制措施

3.1 施工前的质量控制

(1)相关人员掌握和熟悉质量控制依据。包括设计图纸及开挖技术要求、水利工程施工验收规范、施工方案及批复、合同文件要求的相关质量控制条款等。

(2)由技术部组织进行三级技术交底，质量部组织专项质量培训。

(3)进行爆破试验，确定合理爆破参数。

3.2 测量放样

(1)采用反铲对爆破掌子面进行清理，挖除基岩上部的积渣和破碎岩体，利用钻机风管冲洗。对局部存在尖角影响造孔的采用榔头凿除。

(2)测量放样采用全站仪，测量作业由专业持证人员实施，每排炮后对超欠挖和开挖轮廓线检查。

(3)测量放样点要求对每个周边孔进行放样，所有放样点位用红油漆做明显标识。每个周边孔均要隔孔放样后视点并且清楚标识超欠挖值。测量放样完成后将测量放样成果图表提交于开挖队，并对现场施工负责人及爆破带班班长进行交点。

3.3 造孔

(1)造孔控制器具：坡度尺、水平尺、卷尺等造孔质量控制器材。

(2)每茬炮造孔施工前带班班长均要对周边孔钻孔人员进行交点，另外由现场质检员根据上茬炮的爆破质量检测数据，对各钻工所负责的钻孔区域进行讲解，并提出下茬炮应该调整改进的地方。

(3)在主爆孔施工前，测量需对主爆孔两侧放控制点，通过利用架管搭设控制高程平推样架，手风钻固定于样架上部，并于样架后安设气腿支撑架。

(4)钻孔顺序：先钻放样后视点的标杆孔，插入标杆后造相邻周边孔。

(5)检查开挖面的孔位布置与爆破设计完全一致，由质检员提交钻工责任分区表并向监理工程师申请开钻，由监理工程师签发《钻孔许可证》后，方能开钻。开钻时专人扶钻保持钻头的稳定，防止偏移影响孔位准确度。钻孔严格执行“三次校钻制度”，即开钻20cm、50cm、100cm处采用坡度尺、水准尺并利用后视点检查钻孔的孔向、倾角。

(6)标杆孔钻孔完成后插入标杆(PVC管，长度4m)造相邻周边孔，钻孔时使用卷尺(或等孔距长度的铁丝/竹片)测量两孔口距离，再对比开孔钻机杆与插入标杆的距离，两距离保持相等，从而保证钻孔的平行，每造完一周边孔均要插入标杆，以便更好地控制其他周边孔的钻孔角度。所有孔造孔完成后利用坡度尺、卷尺等测量器具对每个周边孔进行自检并填写《开挖钻孔质量检查表》。对自检不合格的炮孔要求进行重钻，必须保证每孔质量合格。自检合格后申请监理工程师验收。

(7)对验收合格的孔及时采用编织袋进行防护，防止拆除样架时造成堵孔。

(8)钻孔过程实行钻孔作业“定人、定机、定位、定岗”制度，钻孔前提交钻工责任的分区图。将根据钻工分区图按照制度对钻工每茬炮的情况进行考核，并根据考核结果进行奖惩，对钻孔质量不满足要求的钻工予以调换位置。

3.4 装药

(1)装药前技术部按照监理工程师签发的爆破设计，对现场装药人员进行技术交底。

(2)装药作业前现场持证人员检查炸药、雷管数量、类别是否符合爆破设计要求，并且现场要分类清楚，准备就绪，防止出现混装。

(3)装药作业前用风水冲洗钻孔，各部位分片、分区由专人负责装药。

(4)周边孔按爆破设计要求用小药卷捆绑于竹片上，形成不藕合间隔装药，根据爆破试验提供的线装药密度控制药卷长度和间距。导爆索要在最后一节加强药卷端部反向插入炸药内，且孔口处要预留出50cm。捆绑炸药过程质检人员全过程进行旁站，并对捆绑好的炸药联合监理工程师验收合格，签发《装药、联网许可证》后方可装药。

(5)插药入孔时还应注意药卷的方向，必须使竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线方向。

(6)主爆孔装药时要严防药卷在孔内有架空现象，每装入一节炸药必须用木制炮棍轻轻向下捅一捅，保证药卷与药卷之间紧挨。

(7)装药过程中爆破班长、技术员及质检人员全程旁站。

3.5 联网、爆破

(1)导爆索联网时搭接不得小于15cm。

(2)爆破孔的堵塞必须严实可靠，用粘土或细砂袋进行炮孔的封堵，按照爆破设计要求的堵塞长度进行堵塞。

(3)联网过程中爆破班长、技术员及质检人员进行现场旁站。联网完成后，爆破班班长及质检员对整个联网网络进行检查验收。验收合格后经监理工程师验收合格签发《爆破许可证》方可起爆。

3.6 其他控制措施

(1)石方爆破开挖严格执行“四证五表”制度。

(2)开挖爆破单循环严格落实“三检制”，各工序必须经初检、复检、终检及监理工程师检查验收合格后，方可进入下一工序。

(3)地质围岩条件发生变化时及时调整爆破参数和孔网参数。

4 工程应用

白鹤滩水电站泄洪洞工程由泄洪洞进水口、泄洪洞洞身、出口工程、通风洞及通风竖井工程、堆积体处理等组成，泄洪洞洞身为无压隧洞，由上平段和龙落尾段组成，洞身断面为城门洞形。泄洪洞上平段底坡为0.015，衬砌后断面尺寸为15m×18m(宽×高)，直墙高14.0m。泄洪洞进口高程为770.0m，出口高程为650.0m。2#泄洪洞上平段桩号为泄0+014～泄1+845.80，长度1831.8m；3#泄洪洞上平段桩号为泄0+014～泄1+709.58，长度1695.58m。上平段开挖分三层开挖，其中第一层分层高度10m；第二层分层高度8m～11m；第三层分层高度2m，开挖工程量共计1218676m3。

本工程中泄洪洞第三层及进口底板保护层采用光面爆破施工技术。大大提高了施工效率，保证了结构体型，提升了工程质量，取得了较好效果。通过开挖过程不断优化施工工艺，尤其是调整爆破参数，在柱状节理段与非柱状节理段底板保护层开挖过程中，通过优化分别采用不同爆破参数达到最终爆破效果，在保证设计结构体型下提高工程质量，加快施工进度。通过优化工艺及爆破施工参数减少人员设备投入、提高经济效益。爆破效果见表2。

表2 泄洪洞上平段底板开挖质量统计

5 结语

实践证明，泄洪洞底板保护层开挖采用光面爆破技术，通过不断地优化爆破参数，合理的质量控制措施，可实现半孔率、平整度、超欠挖值达到设计要求的目标，整体开挖质量达到优良水平标准，对后期同类工程施工具有一定借鉴意义。

图3 泄洪洞上平段底板开挖效果

图4 泄洪洞上平段柱状节理段底板开挖效果