兩河口水電站深孔泄洪洞出口槽開挖施工方法

蘇 海

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概況

深孔泄洪洞出口泄槽段最高高程為EL.

2 643.13 m，最低高程為EL.2 628.5 m，槽底寬15 m，長133 m，按0.11的坡比下降。槽身左側(cè)為坡比1∶0.3的邊坡，上接EL.2 650 m馬道，右側(cè)為坡比1∶0.5的邊坡，上接EL.2 640平臺。EL.2 640 m外側(cè)為1∶0.5邊坡接EL.2 627平臺。

2 地質(zhì)情況

泄洪建筑物出口為T3lh2(5)、T3lh2(4)粉砂質(zhì)板巖和絹云母板巖，邊坡多以弱風(fēng)化、弱卸荷巖層為主，上下游側(cè)存在強(qiáng)卸荷巖體，主要發(fā)育兩組主要裂隙：①N55～90°W/SW(NE)60～80°②N35～45°W/SW(25～45°。巖體結(jié)構(gòu)為塊裂～碎裂結(jié)構(gòu)，類別為IV2～V1類。

3 施工方式

深孔泄洪洞出口槽開挖區(qū)域開挖線外主要采用反鏟進(jìn)行清理，外側(cè)邊坡采用預(yù)裂爆破，內(nèi)側(cè)槽挖采用一次性開挖爆破，左側(cè)預(yù)裂爆破，右側(cè)光面爆破，中間部分采用“梯”型起爆的方式。

3.1 分層分區(qū)

深孔泄洪洞出口槽開挖共分為8個區(qū)，分別為泄槽右側(cè)邊坡A～E區(qū)及泄槽段I～Ⅲ區(qū)，程序?yàn)橄劝丛O(shè)計(jì)坡比依次進(jìn)行A～E區(qū)開挖，然后進(jìn)行泄槽I～Ⅲ區(qū)開挖。根據(jù)深孔泄洪洞出口泄槽段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將邊坡分層如下表1：

深孔泄洪洞出口槽挖底板按0.11坡比開挖，底板預(yù)留保護(hù)層。開挖分區(qū)及開挖程序圖見圖1、2。

3.2 施工程序

表1 深孔泄洪洞出口泄槽開挖分層表

3.2.1 泄槽外側(cè)區(qū)域

(1)A區(qū)：按1∶0.5坡比與上游側(cè)一起開挖至EL.2 627 m；

(2)B區(qū)：(泄邊)0+00.00～(泄邊)0+18.00按1:1坡比向下游開挖至EL.2 640 m，將(泄邊)0+18.00～(泄邊)0+70.44開挖至EL.2 642 m平臺，預(yù)留2 m保護(hù)層最后施工；

(3)C區(qū)：將(泄邊)0+18.00～(泄邊)0+70.44從EL.2 642 m按1∶0.5坡比向外側(cè)開挖至EL.2 627 m平臺；

(4)D區(qū)：將(泄邊)0+70.44～(泄邊)0+133.00按1∶0.5坡比向外側(cè)開挖至EL.2 627 m平臺。

(5)E區(qū)：將(泄邊)0+70.44～(泄邊)0+133.00從EL.2 642 m按1∶5.44坡比向下游側(cè)開挖至EL.2 630.5 m，預(yù)留2 m保護(hù)層，與B區(qū)保護(hù)層一起開挖。

3.2.2 內(nèi)槽區(qū)域

具體分層情況見表2。

3.3 分區(qū)施工方式

圖1 深孔泄洪洞出口槽挖平面圖

圖2 A-A剖面圖

表2 深孔泄洪洞出口內(nèi)槽區(qū)域開挖分層表

3.3.1 外側(cè)邊坡開挖

外側(cè)邊坡按A～D區(qū)順序開挖成型，完成后進(jìn)行內(nèi)槽開挖。

3.3.2 內(nèi)部槽挖段開挖

內(nèi)槽區(qū)域先進(jìn)行Ⅰ-1、Ⅱ-1及Ⅰ-2常規(guī)邊坡開挖，完成后按順序開挖Ⅰ-3→Ⅱ-2→Ⅲ-1。

泄槽Ⅰ-3、Ⅱ-2及Ⅲ-1開挖時采用左側(cè)邊坡打預(yù)裂孔和緩沖孔，右側(cè)邊坡打光爆孔和輔助孔，中間部分爆破孔采用“梯”型起爆的方式，故開挖最高高度為8.71 m，采用1次爆破成型，棄渣采用1.6 m3反鏟配合20 t自卸汽車進(jìn)行出渣，內(nèi)槽開挖完成后再進(jìn)行保護(hù)層開挖。

3.3.3 保護(hù)層開挖

Ⅰ-3、Ⅱ-2及Ⅲ-1區(qū)泄槽開挖完成后進(jìn)行B、E區(qū)保護(hù)層光面爆破開挖。保護(hù)層光面爆破后，棄渣采用1.6 m3反鏟配合20 t自卸汽車進(jìn)行出渣。

4 施工方法

采用分區(qū)域開挖，泄槽外側(cè)區(qū)域按照設(shè)計(jì)坡比分別進(jìn)行預(yù)裂爆破。泄槽內(nèi)側(cè)區(qū)域采用左側(cè)邊坡打預(yù)裂孔和輔助孔，右側(cè)邊坡打光爆孔和輔助孔，中間部分梯段孔采用“梯”型起爆的方式開挖具體方式見表3。

表3 槽挖各區(qū)開挖方式表

4.1 預(yù)裂爆破施工

4.1.1 鉆孔

預(yù)裂孔采用QZJ-100B潛孔鉆機(jī)造孔，孔徑89 mm，預(yù)裂孔間距為0.8 m，鉆孔深度按分級馬道高程和鉆機(jī)有效鉆孔深度控制。預(yù)裂爆破質(zhì)量好壞關(guān)鍵是鉆孔質(zhì)量的好壞，因此要嚴(yán)格控制好鉆孔質(zhì)量，為防止鉆桿的漂移造成預(yù)裂面不平整度增大，鉆孔前必須準(zhǔn)確放樣。鉆孔時，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，鉆孔過程中尤其是鉆進(jìn)1 m左右應(yīng)及時檢查調(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，防石渣或雜物落入孔內(nèi)堵孔。如出現(xiàn)塌孔嚴(yán)重而無法成孔現(xiàn)象，則在監(jiān)理工程師同意后進(jìn)行換位鉆孔，或?qū)變?nèi)進(jìn)行固壁施工，再進(jìn)行掃孔。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1)孔位偏差：不大于5%孔距；

(2)傾角與方向偏差：預(yù)裂爆破孔不宜大于1°；

(3)終孔高程偏差：±5 cm。

4.1.2 裝藥

選用φ32mm的乳化炸藥，采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度根據(jù)爆破效果及現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件及時調(diào)整。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，起爆方式為提前進(jìn)行預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破孔先于相鄰梯段爆破孔起爆的時間，不應(yīng)小于75～100 ms。

預(yù)裂爆破鉆爆參數(shù)：

(1)孔距：

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)公式孔距a=(7～12)d

式中d為孔徑,m， 故孔距為0.8 m。

(2)線裝藥密度Q

根據(jù)該處地質(zhì)情況，并結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，孔距取為0.8 m，線裝藥密度為180 g/m。

4.1.3 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；孔口堵塞長度取0.5～2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整堵塞長度。

在裝藥前逐孔檢查孔深，若不滿足要求則要及時處理到合格。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，φ32 mm乳化炸藥分成小節(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)。

4.1.4 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)，堵塞長度為0.5～2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整堵塞長度。

4.1.5 連線

按照爆破理論，同一預(yù)裂面的各預(yù)裂孔同時起爆，預(yù)裂效果最好。但在施工中，為避免過大的爆破振動影響，預(yù)裂分組爆破，10個孔用導(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施工時，預(yù)裂孔先于梯段爆破孔起爆時差不少于75～100 ms。

4.2 光面爆破施工

4.2.1 鉆孔

光爆孔采用QZJ-100B潛孔鉆機(jī)造孔，孔徑89 mm，光爆孔間距為0.8 m，鉆孔深度按分級馬道高程和鉆機(jī)有效鉆孔深度控制。光面爆破鉆孔質(zhì)量控制、搭設(shè)鉆機(jī)方法等可參考5.1預(yù)裂爆破施工中鉆孔方法。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1)孔位偏差：不大于5%孔距，并不大于5 cm；

(2)傾角與方向偏差：光爆爆破孔不宜大于1°；

(3)終孔高程偏差：±5 cm。

4.2.2 裝藥

選用φ32 mm的乳化炸藥，采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度根據(jù)爆破效果及現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件確定。光面爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，導(dǎo)爆索傳爆。

光面爆破鉆爆參數(shù)：

(1)孔距：

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)公式孔距a=(9～20)d

式中d為孔徑,m，故孔距為0.8 m～1.78 m，取0.8 m。

(2)線裝藥密度Q

根據(jù)該處地質(zhì)情況，并結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，線裝藥密度為120 g/m。

4.2.3 光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)

光爆孔均使用間隔不耦合裝藥，由于光爆孔較深底部夾制嚴(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；孔口堵塞長度取0.5～2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整堵塞長度。

在裝藥前逐孔檢查孔深，若不滿足要求則要及時處理到合格。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，φ32 mm乳化炸藥分成小節(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光爆孔內(nèi)，竹片背靠保留巖體一側(cè)。

4.2.4 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)，堵塞長度為0.5～2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整堵塞長度。

4.2.5 連線

按照爆破理論，同一光爆面的各光爆孔同時起爆，光爆效果最好。但在施工中，為避免過大的爆破振動影響，光爆分組爆破，10個孔用導(dǎo)爆索連成一組，各組之間用非電毫秒導(dǎo)爆管引爆。

4.3 梯段孔施工

鉆孔采用CM-351高風(fēng)壓鉆機(jī)，鉆孔孔徑φ115 mm。

采取人工連續(xù)裝藥，梯段孔采用φ32乳化炸藥，采取炸藥單耗為0.45 kg/m3。梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡(luò)，采用3～15段非電毫秒雷管連網(wǎng)，非電起爆。

梯段孔間距3 m，排距2.5 m，單孔藥量5～25 kg，孔深0.69～7.38 m，采用“梯”型聯(lián)網(wǎng)，向下游側(cè)起爆。

4.4 保護(hù)層開挖

B、E區(qū)預(yù)留2 m保護(hù)層，預(yù)留保護(hù)層采用水平光面爆破的開挖方法。先在相鄰低塊抽槽形成工作槽，即可在槽內(nèi)用鉆機(jī)造水平孔。具體施工方法如下：

4.4.1 水平光爆孔

水平光爆孔采用YT-28型氣腿鉆造孔，孔徑φ42 mm，孔深3 m，孔間距50 cm，線裝藥密度120 g/m。

4.4.2 水平爆破孔

保護(hù)層水平爆破孔采用YT-28型氣腿鉆造孔，孔徑42 mm，藥卷直徑φ32 mm。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，爆破孔間排距1.0 m，與光爆孔距離0.8 m，爆破炸藥單耗0.45 kg/m3，在保證安全的前提下，減少堵塞長度，以減少大塊率。

爆破后，采用反鏟迅速將爆渣清理干凈，為相鄰區(qū)域的水平造孔提供工作面。待保護(hù)層開挖達(dá)到一定面積后，即可進(jìn)行石渣的清理工作，石渣清理完畢后，用高壓風(fēng)(水槍)進(jìn)行基礎(chǔ)面的沖洗，直至滿足建基面終驗(yàn)要求。

根據(jù)施工技術(shù)要求及《水電水利工程邊坡施工技術(shù)規(guī)范規(guī)范》(DL/T 5255-2010)，鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：

(1)孔位偏差：不大于5%孔距；

(2)傾角與方向偏差：光面爆破孔不宜大于1°；

(3)孔高程偏差：±5 cm。

5 爆破效果

(1)相鄰兩殘留炮孔間的不平整度最大值為13 cm，平均值為8 cm，小于規(guī)范15 cm。

(2)炮孔痕跡保存率

該區(qū)域巖體為IV2～V1類，炮孔痕跡保存率為48%，大于規(guī)范20%。

(3)超欠挖情況

該區(qū)域?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)接觸面：允許偏差：欠挖0 cm，超挖20 cm。經(jīng)質(zhì)量檢查實(shí)際無欠挖，超挖最大為18 cm，平均約14 cm。

(4)該區(qū)域爆破后殘留炮孔壁面無明顯爆破

裂隙，無裂隙張開、錯動及層面抬動現(xiàn)象。

6 結(jié) 語

兩河口水電站深孔泄洪洞出口為三面“坡”狀結(jié)構(gòu)，立體層次分明，相對其他部位空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開挖難度大，為保證開挖質(zhì)量，經(jīng)研究，采用“化整為零”的方式進(jìn)行施工，將該區(qū)域分層分區(qū)，逐個開挖，并強(qiáng)調(diào)施工程序，嚴(yán)格執(zhí)行，同時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整爆破參數(shù)，降低單孔藥量及單耗，從而使各項(xiàng)質(zhì)量檢查項(xiàng)均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求及規(guī)范要求。