構(gòu)皮灘電站右岸大壩鉆爆施工及質(zhì)量控制

胡治河

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙 657300）

1 工程概況

構(gòu)皮灘水電站位于貴州省余慶縣構(gòu)皮灘口上游1.5km的烏江上，上游距烏江渡水電站137km，下游距河口涪陵455km，控制流域面積43250km2，多年平均徑流量226億m3。工程開發(fā)的主要目的是發(fā)電，兼顧航運、防洪及其他綜合利用。水庫總庫容64.51億 m3，調(diào)節(jié)庫容31.54億 m3，正常蓄水位630m。電站裝機容量3000MW，保證出力751.8MW，年發(fā)電量96.67億kw·h，是貴州省和烏江干流最大的水電電源點。

右岸大壩開挖工程的主要項目為：右壩肩、水墊塘、引水系統(tǒng)進水口、上下游圍堰堰肩。該項目于2002年11月中標(biāo)，2003年1月8日開工。

右壩肩開挖高程從EL756m～EL435m，最大高差321m，分為壩肩上、下游邊坡和拱肩槽；水墊塘開挖工程包括EL478m以上水墊塘邊坡開挖和EL478m以下水墊塘基礎(chǔ)和霧化區(qū)清理三部分；水墊塘岸坡開挖位于EL605m～EL435m高程，最大高差170m，水墊塘霧化區(qū)主要為表層覆蓋層清理和松動巖石挖除；引水工程電站進水口開挖從EL735m～EL560.25m高程，最大高差174.75m。邊坡開挖高差大，且開挖范圍涉及大面積的第四紀(jì)坡積體層、風(fēng)化層、卸荷帶和微新巖體。

2 施工特點

壩址為 “V”型對稱河谷，550.00m高程以上，岸坡30°～40°，以下大于60°，部分近直立。大壩、水墊塘及二道壩兩岸強弱風(fēng)層厚5～17m，且谷坡巖體卸荷作用明顯，460.00m高程以上為20～30m，局部卸荷帶水平深 （寬）度可達(dá)30～40m。帶內(nèi)與岸坡夾角較小的NW－NWW向陡傾角結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，且多溶蝕填泥，對岸坡穩(wěn)定極為不利。邊坡開挖時必須高度重視邊坡穩(wěn)定問題。

電站進水口雖然邊坡穩(wěn)定條件相對較好，但巖溶現(xiàn)象發(fā)育，溶蝕填泥現(xiàn)象普遍，巖溶洞穴、溶溝、溶槽規(guī)模大，數(shù)量多；沿部分NW、NWW斷層溶蝕強烈，形成較大的溶蝕寬縫，特別是NW、NWW斷層與Fb91、Fb92等層間錯動交匯部位形成規(guī)模巨大的豎井，將給鉆爆施工帶來很大的難度。造孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮這一不良地質(zhì)條件。

3 開挖爆破施工過程

3.1 施工設(shè)計

施工組織設(shè)計圖紙和文件是指導(dǎo)施工的核心，是施工控制的依據(jù)，現(xiàn)場施工根據(jù)施工組織設(shè)計進行施工。

爆區(qū)鉆孔設(shè)計是指導(dǎo)施工的基本依據(jù)，爆區(qū)鉆孔設(shè)計有平面圖及剖面圖，圖內(nèi)基本內(nèi)容包括：爆區(qū)范圍、鉆孔起止高程、鉆孔編號、鉆孔直徑、鉆孔角度、鉆孔深度、鉆孔的孔距排距、爆破方量及鉆孔數(shù)量及堵塞長度。

爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是指導(dǎo)爆破施工的基本依據(jù)，爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的基本內(nèi)容包括：火工材料名稱、炸藥卷直徑、單孔裝藥量、單位耗藥量及線裝藥密度、總耗藥量、起爆網(wǎng)絡(luò)圖、單響最大起爆藥量、爆破對最近建筑物振動速度、堵塞長度、柔性墊層厚度及安全措施。

現(xiàn)場按設(shè)計分層分塊組織施工。當(dāng)出現(xiàn)需要調(diào)整或地形出現(xiàn)變化的情況時，需測量出平面地形，經(jīng)技術(shù)辦審核重新進行爆區(qū)鉆孔設(shè)計。

3.2 工作面清理

爆破工作面清碴工作完成后，現(xiàn)場施工人員及時通知測量人員檢查超欠挖情況，經(jīng)質(zhì)量辦質(zhì)檢人員檢查合格后，開具 《放樣通知單》通知施工部安排下一施工面的測量放樣。

3.3 鉆孔測量放樣

每塊工作面放樣前，技術(shù)辦根據(jù)現(xiàn)場地形，作出鉆孔設(shè)計圖樣。測量人員嚴(yán)格按爆區(qū)鉆孔設(shè)計圖放樣，作好孔號牌，并按設(shè)計圖編寫孔號，再實測各鉆孔孔口高程，計算實際孔深。預(yù)裂孔放樣前，用人工沿預(yù)裂線將基巖面扒出，以便放樣定點，放樣后用紅油漆標(biāo)出鉆孔方向線，方向線離預(yù)裂孔約2～3m。

測量放樣時，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實際情況與設(shè)計不符，需要增、減鉆孔數(shù)量，會同開挖隊放樣跟點技術(shù)員按設(shè)計孔、排距現(xiàn)場增、減鉆孔，所有增、減鉆孔重新編號，在提交實測鉆孔深度時一并提交，原設(shè)計孔號不變。

施工初期，預(yù)裂孔孔距1m，緩沖孔距預(yù)裂孔1.5m，孔距2.5m，主爆孔孔距為4.5m，排距為3.5m，主爆孔為梅花型布置。在后來施工過程中，根據(jù)放爆效果，巖層好的地段，預(yù)裂孔孔距改成1.2m，主爆孔孔距為5m，排距為3.5m。

當(dāng)min{intervali}= 100τ,150τ,200τ時，若S→∞，根據(jù)式(21)計算的asp極限值分別等于0.5944,0.6072,0.6135，而圖5(c)中的asp分別等于0.5946,0.6075,0.6139，誤差小于0.0005，因此，圖5(c)的仿真結(jié)果與定理2相吻合.

放樣過程中，開挖隊技術(shù)員現(xiàn)場跟點，了解現(xiàn)場情況。

3.4 鉆孔施工

測量放樣后，測量人員根據(jù)實測高程，計算出孔深表，第一排孔為預(yù)裂孔，第二排孔為緩沖孔，第三排及以后為主爆孔，預(yù)裂孔一次打孔到位，緩沖孔及第三排主爆孔留2m保護層。保護層采用手風(fēng)鉆處理，一次爆破到位。鉆孔人員拿到測量下發(fā)的孔深表后，才進行鉆孔施工。

鉆孔前，現(xiàn)場技術(shù)人員對鉆孔人員進行技術(shù)交底，鉆孔人員嚴(yán)格按測量放樣施工，不能隨便移動孔位，預(yù)裂孔控制移動范圍在±10cm內(nèi)，主爆孔控制在±20cm內(nèi)，并在施工日志中記錄清楚。

開鉆時，現(xiàn)場值班技術(shù)人員、施工員或質(zhì)檢人員會同鉆孔施工人員用地質(zhì)羅盤及吊垂線嚴(yán)格控制鉆孔角度及方向，在實際施工過程中，根據(jù)以往的經(jīng)驗，鉆孔角度在施工過程中比設(shè)計值大1°左右。

為防止開孔時出現(xiàn)偏差，開孔采用低壓慢速行進或用鋼釬、撬棍等物抵制鉆頭往前漂移，待鉆進一定深度穩(wěn)定后，再加風(fēng)壓，正常施工；在鉆進1～3m深度過程中，隨時檢查校正鉆孔角度，要求預(yù)裂孔鉆孔角度誤差控制在±1°范圍內(nèi)，主爆孔鉆孔角度誤差控制在±3°范圍內(nèi)。

施工過程中開挖隊技術(shù)員作為作業(yè)隊質(zhì)檢員必須跟班作業(yè)，隨時對鉆孔角度、孔深、孔距、排距進行檢查，并做好記錄。

施工過程中施工員作為項目部兼職質(zhì)檢員承擔(dān)復(fù)檢工作，對作業(yè)隊鉆孔質(zhì)量進行督促、抽查，抽查率：預(yù)裂孔不得低于85%，爆破孔不得低于80%。對施工中出現(xiàn)的問題及解決方案等，均記錄于 《施工日志》之中備查。

施工過程中質(zhì)量辦專職質(zhì)檢員作為施工局質(zhì)檢人員承擔(dān)終檢工作，對作業(yè)隊、兼職質(zhì)檢員的工作進行檢查，同時也必須進行抽查，抽查率預(yù)裂孔不得低于75%，爆破孔不得低于70%，施工中發(fā)生的各種問題認(rèn)真填寫 《質(zhì)檢日志》。

確因特殊地質(zhì)情況造成鉆孔不能滿足要求，主爆孔在原孔位周圍1m左右重新找位置進行造孔，仍不能滿足要求時，在提交驗收資料時必須記載清楚，由總工程師、質(zhì)量辦或現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人會同監(jiān)理工程師協(xié)商認(rèn)可后方能進行裝藥及爆破。

由于造孔時質(zhì)量控制貫穿全過程，爆破后，表面大塊率少，爆破料級配均勻。預(yù)裂孔半孔率高，平整度好，超欠挖滿足設(shè)計要求。

3.5 爆破前的準(zhǔn)備

爆破前開挖隊列訓(xùn)練將整理好的鉆孔資料及開挖隊技術(shù)員設(shè)計的爆破網(wǎng)絡(luò)資料提交技術(shù)辦1份，經(jīng)總工程師審核后由技術(shù)辦按以下業(yè)主規(guī)定的時間前報送監(jiān)理部 《爆破設(shè)計》4份。由監(jiān)理工程師簽字認(rèn)可后才能進行爆破，并將監(jiān)理工程師簽字認(rèn)可后的資料歸檔保存。

3.6 爆破裝藥和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接

進入爆破現(xiàn)場的人員嚴(yán)禁攜帶煙、火，經(jīng)安全辦專職安全員檢查后，方可進入。

炮孔檢查驗收合格后，按照爆破設(shè)計的要求，將每孔藥量在炮孔處寫上裝藥量，然后將炸藥搬至炮孔旁進行裝藥。嚴(yán)禁在現(xiàn)場隨意增、減裝藥量；若有必要修改時，應(yīng)征得技術(shù)辦同意。其堵塞長度經(jīng)質(zhì)量辦專職質(zhì)檢員檢查合格后，方可用粘土進行封口，并封堵密實，決不允許有沖天炮出現(xiàn)。堵塞長度為2.5m。

爆破網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接嚴(yán)格按監(jiān)理工程師審批的爆破設(shè)計進行，由專業(yè)炮工操作。當(dāng)有預(yù)裂孔與主爆孔同在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，預(yù)裂孔先于主爆孔75ms以上的時差起爆。

非電雷管與導(dǎo)爆索的聯(lián)接必須牢固，非電雷管尾引與導(dǎo)爆索的聯(lián)接必須垂直。

爆破網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接按爆破設(shè)計要求所限制的最大單響裝藥量來進行控制，臨近建基面時必須小于《規(guī)范》所限定的單響最大藥量300kg（特殊部位按專門的爆破設(shè)計要求進行）。根據(jù)具體情況可采用孔間、排間微差的爆破網(wǎng)絡(luò)，以滿足單響起爆藥量的限值。

為了保證爆破網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確無誤，施工中采用復(fù)式加強網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)網(wǎng)。

為了確保爆破網(wǎng)絡(luò)的安全、準(zhǔn)確，防止產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員 （即爆破現(xiàn)場負(fù)責(zé)人）必須在起爆前對已聯(lián)接好的起爆網(wǎng)絡(luò)進行最終檢查，檢查合格后符合要求方可按起爆程序進行爆破。

施工初期，爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用導(dǎo)爆索下孔，采用排間微差起爆法，排間分段。由于排間微差爆破，單孔藥量大，在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)瞎炮現(xiàn)象，為此，在后來網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，主爆孔采用非電雷管直接下孔，采用孔間微差爆破法。網(wǎng)絡(luò)改進后，效果明顯。

3.7 爆破施工及爆破安全

爆破網(wǎng)絡(luò)驗收合格后，由開挖隊通知總調(diào)和安全辦，按照業(yè)主規(guī)定的爆破時間進行爆破。爆破前由安全辦負(fù)責(zé)督促和檢查工地各施工單位的爆破安全警戒工作。

爆破施工人員嚴(yán)格按爆破設(shè)計裝藥、堵塞、聯(lián)網(wǎng)，并由質(zhì)量辦專職質(zhì)檢員現(xiàn)場監(jiān)督，對不按設(shè)計施工的人員要提出警告，并通知有關(guān)部門作出嚴(yán)肅處理。

爆破施工時，現(xiàn)場設(shè)置明顯的標(biāo)志 （用插紅旗標(biāo)示）和安全辦專職安全員，嚴(yán)禁非生產(chǎn)人員及車輛進入警戒范圍內(nèi)。

技術(shù)辦確定爆破警戒范圍和警戒線路，警戒范圍為300m，由安全辦具體實施和落實。警戒點設(shè)置明顯的標(biāo)識。

整個爆破施工過程由總調(diào)配合安全辦做好警戒及協(xié)調(diào)工作。

3.8 質(zhì)量控制及技術(shù)措施

鉆孔施工過程中，鉆孔人員每打完一個孔，便測量孔深，不合格的重新洗孔或重新打孔，直至合格為止?，F(xiàn)場施工員隨時進行檢查，質(zhì)檢人員在造孔完后進行抽檢。裝藥聯(lián)網(wǎng)時，技術(shù)質(zhì)檢進行質(zhì)量控制。

為控制預(yù)裂孔的角度及方向，采用的技術(shù)措施為：用地質(zhì)羅盤控制角度，用吊垂線控制孔的方向。

根據(jù)現(xiàn)場情況，改變孔網(wǎng)參數(shù)及起爆網(wǎng)絡(luò)。

4 邊坡開挖質(zhì)量情況及分析

為切實搞好邊坡鉆爆開挖施工質(zhì)量，現(xiàn)場嚴(yán)格按施工局制定的各類作業(yè)指導(dǎo)書組織施工。從施工放樣、鉆孔、裝藥、聯(lián)網(wǎng)等全過程進行質(zhì)量監(jiān)控，并詳細(xì)地填寫表格進行記錄。同時各協(xié)作隊伍也配備專職技術(shù)員及專職質(zhì)檢員，嚴(yán)格執(zhí)行 “三檢制”，上道工序不合格嚴(yán)禁進入下道工序。施工局還成立了大壩拱肩槽開挖QC小組進行攻關(guān)，進行施工技術(shù)方案調(diào)整和優(yōu)化，對拱肩槽開挖質(zhì)量控制起到了積極的推動作用，有力地保證了大壩拱肩槽的開挖質(zhì)量。

根據(jù)設(shè)計圖紙及技術(shù)要求，大壩基礎(chǔ)面、進水塔基礎(chǔ)及洞臉邊坡590.00m高程以下不得欠挖，超挖控制在15cm以內(nèi)，其他部位超、欠挖控制在±20cm以內(nèi)。針對不同部位的地質(zhì)條件、設(shè)備配置情況，對每層分塊進行爆破設(shè)計，報經(jīng)監(jiān)理工程師審批后實施鉆爆，施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗，持續(xù)改進，取得了可喜的成績，開挖建基面超欠挖、平整度、殘孔率均達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求。壩肩槽基礎(chǔ)面EL.640.00～EL.630.00高程采用CM－351鉆機造孔，一次預(yù)裂爆破到位，殘孔率達(dá)到91%；EL.630.00～EL.570.00高程采用預(yù)留保護層開挖方案，為減小爆破對母巖的破壞影響，在保護層面布置施工預(yù)裂孔、緩沖孔進行控制，保護層開挖采用手風(fēng)鉆分3.0m一層按照“密炮孔、少藥量、弱震動”原則逐層進行剝離，殘孔率達(dá)到98%；EL.570.00～EL.480.00高程采取一次預(yù)裂爆破到位，殘孔率達(dá)到92.8%。。

邊坡坡面開挖采用預(yù)列裂爆破或光面爆破技術(shù)一次成型、馬道部位預(yù)留保護層采用手風(fēng)鉆削挖施工方法成型，總體開挖質(zhì)量較好。

但由于局部邊坡巖體破碎、溶蝕強烈，溶洞、溶縫發(fā)育，斷層、錯動、夾泥軟弱帶等情況較多，加之受不利結(jié)構(gòu)面組合切割，給邊坡開挖成型造成了較大的難度，其坡面超欠挖、平整度、殘孔率及馬道成型稍差。邊坡開挖共計驗收77個單元，全部合格，其中70個單元優(yōu)良，單元工程優(yōu)良率達(dá)90.9%，殘孔率平均86.4%。