兩河口水電站高陡邊坡大規(guī)模傾倒變形體開(kāi)挖施工

李 軒，駱訓(xùn)煒

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

兩河口水電站高陡邊坡大規(guī)模傾倒變形體開(kāi)挖施工

李 軒，駱訓(xùn)煒

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

兩河口水電站Ⅱ標(biāo)泄洪建筑物進(jìn)口邊坡，為高陡邊坡大規(guī)模傾倒變形體，開(kāi)挖施工難度大。通過(guò)對(duì)施工方法及措施的研究應(yīng)用，保證了開(kāi)挖施工的質(zhì)量和安全，可為后續(xù)類似工程提供借鑒。

傾倒變形體 施工技術(shù) 高陡邊坡 兩河口水電站

1 工程概況

兩河口水電站開(kāi)挖工程Ⅱ標(biāo)泄洪建筑物進(jìn)口邊坡，最低開(kāi)挖高程2739m，招投標(biāo)階段最高開(kāi)挖高程3135m，最大開(kāi)挖高度約396m。根據(jù)設(shè)計(jì)第一次下發(fā)的設(shè)計(jì)圖紙，高程3125m以上邊坡開(kāi)挖完成后，發(fā)現(xiàn)傾倒變形Ⅳ區(qū)，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)勘查、討論，重新制定設(shè)計(jì)方案，調(diào)整后最高開(kāi)挖高程為3345m，邊坡最大開(kāi)挖高度約606m，邊坡開(kāi)挖高度增加210m。

根據(jù)研究準(zhǔn)備階段收集的資料及施工藍(lán)圖，結(jié)合并借鑒以往類似工程成功經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)各部位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定了具體的施工措施。對(duì)泄洪建筑物進(jìn)口施工所需進(jìn)行道路等布置，分別布置L1、L2、L2改線、L3、BL1共4條施工道路，作為設(shè)備、人員、材料運(yùn)輸通道，并布置高程2875m集渣平臺(tái)進(jìn)行集渣、出渣。

2 主要施工方法及措施

2.1 開(kāi)挖與支護(hù)關(guān)系

邊坡施工按照自上而下的開(kāi)挖順序分層開(kāi)挖，邊坡梯段高度不超過(guò)12m～13m，開(kāi)挖一層后立即進(jìn)行錨噴支護(hù)，然后再進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)。永久支護(hù)中的預(yù)應(yīng)力錨索與開(kāi)挖作業(yè)面的高差不大于25m，上層邊坡支護(hù)保證下一層開(kāi)挖安全，下層開(kāi)挖不影響上層已完成的支護(hù)。

2.2 土石方開(kāi)挖施工

2.2.1 開(kāi)挖方法

邊坡開(kāi)挖線外主要采用反鏟進(jìn)行清理，邊坡采用梯段分層爆破、邊坡預(yù)裂、錯(cuò)層開(kāi)挖。開(kāi)挖渣料采用翻渣至集渣平臺(tái)或基坑后出渣。

2.2.2 開(kāi)挖分層

邊坡每級(jí)馬道分2層梯段爆破，梯段高度12m～13m，馬道預(yù)留2.5m～3m保護(hù)層水平光爆。每級(jí)馬道分2次預(yù)裂，預(yù)裂高度分別為12m和13m。

2.2.3 土方施工

土方開(kāi)挖采用1.6m3～2.0m3挖掘機(jī)翻渣至下方慶大河1#渣場(chǎng)。每層土方開(kāi)挖至距設(shè)計(jì)邊坡輪廓3.0m～5.0m范圍時(shí)，進(jìn)入該層土方邊坡開(kāi)挖。

2.2.4 石方開(kāi)挖

由上至下分層開(kāi)挖，采取梯段微差爆破，梯段高度12m～13m，坡面采取預(yù)裂爆破，預(yù)裂高度同梯段高度，每級(jí)馬道分2次預(yù)裂形成，臨近馬道預(yù)留2.5m～3m保護(hù)層，按保護(hù)層開(kāi)挖方法施工，馬道采取水平光面爆破。

2.2.4.1 梯段爆破施工

(1)鉆孔。鉆孔以CM-351高風(fēng)壓鉆機(jī)或D7液壓鉆機(jī)為主，QZJ-100B潛孔鉆機(jī)為輔，鉆孔孔徑φ90mm～φ115mm；

(2)裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破。采取人工裝藥，主爆破孔采用φ70mm乳化炸藥，連續(xù)裝藥；緩沖孔采用φ50mm乳化炸藥，連續(xù)裝藥；炸藥單耗0.4kg/m3～0.45kg/m3。梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡(luò)，1～15段非電毫秒雷管連網(wǎng)，非電起爆。

分段起爆藥量按招標(biāo)文件和技術(shù)規(guī)范控制，梯段爆破最大起爆藥量不大于300kg，臨近建基面和設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，最大起爆藥量不大于100kg。

根據(jù)規(guī)范以上標(biāo)準(zhǔn)所述炸藥用量，以2#巖石硝銨炸藥為基準(zhǔn)，而實(shí)際使用2#巖石乳化炸藥，其用量應(yīng)通過(guò)爆力或猛度進(jìn)行換算。換算公式如下：

采用爆力換算，2#巖石硝銨炸藥的爆力取320ml，2#巖石乳化炸藥的爆力取280ml，換算系數(shù)e=320/280=1.143，故臺(tái)階爆破最大一段起爆藥量，應(yīng)不大于300×1.143=343kg；鄰近設(shè)計(jì)建基面和設(shè)計(jì)邊坡臺(tái)階爆破以及緩沖孔爆破的最大一段起爆藥量，應(yīng)不大于100×1.143=114.3kg。

梯段爆破參數(shù)：梯段高度H=12.0m～13.0m，孔距a=4.5m，排距b=4.0m，超深L=0.5m，炸藥單耗q=0.4kg/m3～0.45kg/m3，采用孔內(nèi)延時(shí)、孔外分段、用非電雷管毫秒微差起爆。緊鄰邊坡預(yù)裂面的一排爆破孔作為緩沖爆破孔，其孔排距、裝藥量相對(duì)于主爆孔減少1/3～1/2，緩沖孔起爆時(shí)間遲于同一橫排的主爆孔，以減輕對(duì)設(shè)計(jì)邊坡的震動(dòng)沖擊。

2.2.4.2 預(yù)裂爆破施工

(1)鉆孔。預(yù)裂孔采用QZJ-100B潛孔鉆機(jī)造孔，孔徑φ89mm，預(yù)裂孔間距為0.8m，鉆孔深度按分級(jí)馬道高程和鉆機(jī)有效鉆孔深度控制。鉆孔時(shí)，搭設(shè)鉆機(jī)鉆孔樣架，鉆機(jī)就位后用地質(zhì)羅盤及坡度尺或自制量角器檢查鉆孔傾角和孔向，鉆孔過(guò)程中尤其是鉆進(jìn)1m左右時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查調(diào)校鉆孔偏差，確保鉆孔質(zhì)量。鉆孔完畢，用水泥紙堵好孔口，防石碴或雜物落入孔內(nèi)堵孔。

由于每級(jí)馬道邊坡分為2層開(kāi)挖，故為滿足下一臺(tái)階開(kāi)挖架鉆空間，邊坡進(jìn)行技術(shù)性超欠挖。技術(shù)性超欠挖方法為：由馬道結(jié)構(gòu)線開(kāi)口，上層邊坡底部超挖20cm，下層邊坡開(kāi)口欠挖20cm，底部至下一級(jí)馬道保護(hù)層結(jié)構(gòu)線，可保證最終開(kāi)挖結(jié)果不欠不超。

(2)裝藥。選用φ32mm乳化炸藥，采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)。預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，導(dǎo)爆索傳爆，起爆方式為與梯段爆破同時(shí)起爆或提前進(jìn)行預(yù)裂爆破；預(yù)裂爆破與梯段爆破同時(shí)起爆時(shí)，起爆時(shí)間超前相臨主爆孔75ms以上。預(yù)裂孔孔距0.8m，線裝藥密度280g/m左右。

(3)預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)。預(yù)裂孔均使用間隔不耦合裝藥。由于預(yù)裂孔較深底部夾制嚴(yán)重，其底部線裝藥密度加大為正常段的4～5倍，孔底1/10～1/12孔深段為加強(qiáng)段。

在裝藥前逐孔檢查孔深，若不滿足要求則要及時(shí)處理合格。根據(jù)最終所檢查的孔深，在平地上將炸藥按設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥要求，先將導(dǎo)爆索附在準(zhǔn)備好的竹片上，φ32mm乳化炸藥分成半節(jié)按裝藥結(jié)構(gòu)間隔綁在竹片和導(dǎo)爆索上，竹片和藥串一同放入預(yù)裂孔內(nèi)，竹片背靠保留巖體一側(cè)。

(4)堵孔。藥串到位后，用紙團(tuán)等松軟物質(zhì)壓在藥柱上，孔口段采用巖粉逐層堵塞搗實(shí)，堵塞長(zhǎng)度為1.5m～2.5m。

(5)連線。按照爆破理論，同一預(yù)裂面的各預(yù)裂孔同時(shí)起爆，預(yù)裂效果最好。但在施工中，為避免過(guò)大的爆破振動(dòng)影響，預(yù)裂分組爆破，11或12個(gè)孔用導(dǎo)爆索連成一組，各組之間用非電毫秒導(dǎo)爆管引爆。邊坡預(yù)裂一般在相鄰梯段爆破施工前完成，在和邊坡梯段爆破同時(shí)施工時(shí)，預(yù)裂孔先于梯段爆破孔起爆時(shí)差不少于75ms。

2.2.4.3 保護(hù)層開(kāi)挖

馬道預(yù)留2.5m～3.0m保護(hù)層。預(yù)留保護(hù)層水平光面爆破開(kāi)挖，先在相鄰低塊抽槽形成工作槽，工作槽高程低于高塊建基面30cm～50cm時(shí)，即可在槽內(nèi)用鉆機(jī)沿高塊馬道造水平孔。具體施工方法如下：

(1)豎直爆破孔。采用YT-28型氣腿鉆造孔，孔徑42mm，藥卷直徑φ32mm。根據(jù)臨空面坡度情況，使抵抗線均勻，鉆孔傾角與坡度角一致，孔底距馬道設(shè)計(jì)邊線30cm，爆破孔孔距0.8m，排距0.8m，爆破炸藥單耗0.40kg/m3～0.45kg/m3，在保證安全的前提下，減少堵塞長(zhǎng)度，以減少大塊率。

(2)水平光爆孔。采用YT-28型氣腿鉆造孔，孔徑φ42mm，孔深2.7m(馬道保護(hù)層開(kāi)挖孔深根據(jù)馬道寬度確定，孔底距馬道30cm)，孔間距50cm～60cm，線裝藥密度150g/m。

2.3 爆破避炮措施

根據(jù)開(kāi)挖工作面特點(diǎn)及進(jìn)展，合理選擇避炮點(diǎn)。工作面狹窄或剛開(kāi)的工作面，在工作面向上游側(cè)修筑一條便道作為設(shè)備的避炮點(diǎn)；隨著工作面向前開(kāi)挖，設(shè)備避炮點(diǎn)選擇在有足夠安全距離的已施工完成的工作面。

2.4 出渣

泄洪建筑物進(jìn)口邊坡采用翻渣至慶大河1#渣場(chǎng)，再轉(zhuǎn)運(yùn)至2#渣場(chǎng)。其中，有130萬(wàn)m3渣料用于填筑場(chǎng)地，不轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.5 支護(hù)施工

泄洪建筑物進(jìn)口支護(hù)形式有錨桿、排水孔、錨索、框格梁、柔性防護(hù)網(wǎng)等。邊坡支護(hù)均需搭設(shè)施工平臺(tái)進(jìn)行，施工平臺(tái)采用鋼管扣件式搭設(shè)排架形成。

2.5.1 錨桿(錨桿束)施工

泄洪建筑物出口邊坡砂漿錨桿，分為普通砂漿錨桿、自進(jìn)式錨桿和錨桿束三類。其中，普通砂漿錨桿按桿徑分為φ32mm、φ28mm、φ25mm三種，長(zhǎng)度4.5m～9m；錨桿束采用3φ28mm、3φ32mm集束，長(zhǎng)度9m、12m。由于錨桿垂直坡面，且均具有向下的傾角，錨桿施工優(yōu)先選用先注漿后插桿的工藝進(jìn)行。同時(shí)，我部已進(jìn)行本工程適用的各種角度的錨桿注漿試驗(yàn)，該角度采用此工藝注漿密實(shí)度滿足要求。

2.5.2 自進(jìn)式錨桿施工

自進(jìn)式錨桿小于5.0m的淺孔，采用YTP-28型氣腿鉆機(jī)造孔；大于5.0m的深孔，采用QZJ-100B型潛孔鉆機(jī)造孔。邊坡錨桿安裝前，檢查錨桿體和鉆頭的水孔是否暢通，若有異物堵塞，及時(shí)清理。

錨桿體鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，采用水和高壓風(fēng)洗孔，直至孔口返水或返氣，方可將鉆機(jī)和連接套卸下，并及時(shí)安裝墊板及螺母，臨時(shí)固定桿體。

錨桿灌漿料宜采用純水泥漿或1∶1水泥砂漿，水灰比為0.4～0.5；采用水泥砂漿時(shí)，砂子粒徑≤1.0mm。

灌漿料由桿體中孔灌入，水泥漿體強(qiáng)度達(dá)5.0MPa后，可上緊螺母。

2.5.3 噴混凝土施工

噴護(hù)施工程序：巖面驗(yàn)收→初噴3cm～5cm混凝土→錨桿施工→噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度→養(yǎng)護(hù)。

2.5.4 框格梁施工

在邊坡自上而下開(kāi)挖及支護(hù)結(jié)束后，即展開(kāi)坡面清理、驗(yàn)收工作，進(jìn)行框格梁混凝土的鋼筋模板施工，待混凝土工序施工完成并驗(yàn)收合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。

3 結(jié)語(yǔ)

兩河口水電站Ⅱ標(biāo)泄洪建筑物進(jìn)口邊坡開(kāi)挖，為大規(guī)模傾倒變形體高陡邊坡開(kāi)挖，施工難度大。通過(guò)施工技術(shù)的研究，開(kāi)挖施工中的大部分問(wèn)題已得到解決，但在后續(xù)施工中可對(duì)以上方式繼續(xù)優(yōu)化，以期得到更好的處理。在施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度方面如何進(jìn)一步保證與提升，將成為后續(xù)施工中的研究方向。

通過(guò)對(duì)本工程高陡邊坡大規(guī)模傾倒變形體處理的研究，泄洪建筑物進(jìn)口邊坡施工中未發(fā)生質(zhì)量、安全問(wèn)題。上述施工措施可為后續(xù)類似工程提供借鑒。

TV542.7

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2095-1809(2016)06-0025-03

李 軒(1987.4-)，男，黑龍江嘉蔭人，助理工程師，葛洲壩集團(tuán)兩河口開(kāi)挖工程II標(biāo)技術(shù)部副部長(zhǎng)，主要從事水利水電施工技術(shù)工作。

駱訓(xùn)煒(1982.9-)，男，湖北省陽(yáng)新縣人，大專學(xué)歷，助理工程師，主要從事水利水電工程專業(yè)工作。

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