澤城西安水電站（二期）溢洪道挑流段開挖方案

趙 鵬

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

澤城西安水電站（二期）工程溢洪道，布置于水庫右岸大壩與泄洪洞之間的啞口內，軸線方向為北81.01°西，與壩軸線成18.22°角。進口位于大壩上游約200m 處，出口距大壩下游壩腳約1.5km。由引渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流消能段組成，總長300.31m。

引渠段底高程843.00m，向上游呈喇叭形擴散布置，渠底寬度為85～70m，兩側設20.92m 長的扭面導水翼墻。閘室段寬70m，寬頂堰的堰頂高程844.0m，設5 孔弧形工作閘門，每孔凈寬12m；工作閘門前，設一道檢修疊梁閘門；閘室上部布置交通橋、工作橋；啟閉機室和門庫布置于閘室右岸平臺。

泄槽段包括收縮段、拋物線連接段和陡坡段。泄槽收縮段長50m，寬度由70m 收縮為60m，底坡1∶20；拋物線連接段長6.12m，寬60m；陡坡段分兩段，連接段上游側陡坡段長20m，坡度為1∶20，下游側陡坡段長92.29m，坡度為1∶4，寬度均為60m。

挑流消能段長12.48m，寬60m，反弧半徑18m，挑角25°。挑流消能段下游接出水渠段，長45m，寬61.2m，底坡1∶100，末端高程為813.55m，高差30.45m。

本區(qū)地處太行山中南段，山頂高程最高2125m，一般在1260～1860m，相對高差大致500m，是構造剝蝕中山地貌，地形起伏大，山勢陡峭，河谷發(fā)育。底板巖體為含鐵質長石石英砂巖、長石石英砂巖、石英巖狀砂巖和條帶狀石英砂巖，巖石堅固強度8～10 級，強風化厚度0.8～3.0m，巖體中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，常形成裂隙密集帶，局部巖體破碎。

2 石方爆破

2.1 施工準備

20m3鐵皮水箱1 個，DN 50mm 膠管若干，2 臺12m3油動空壓機，1 臺QCM-358 液壓鉆機，8 臺TY-28 手持風鉆，1 臺2m3反鏟挖掘機，3 臺20 t 自卸汽車，1 臺80 kW 柴油發(fā)電機。

施工布置：使用2 臺12m3油動空氣壓縮機進行建筑供氣；施工用水，在溢洪道上游設置一個20m3的水箱，并采用自流水進行維修，通過灑水器，從儲水區(qū)中抽水，以補充維護水箱；建筑用電，該項目的供電方式，主要是國家電網和自備電源（柴油發(fā)電機）。

2.2 深孔臺階的爆破參數(shù)選擇

2.2.1 深孔梯段爆破參數(shù)選定

深孔爆破是指，鉆孔直徑大于75mm、孔深大于5m 的炮孔爆破技術。深孔爆破具有單位鉆孔量小和炸藥單位耗量低、生產效率高和便于采用綜合機械化施工進行爆破、挖裝、運輸作業(yè)等優(yōu)點，廣泛應用于露天和地下開挖工程。

（1）爆破鉆孔孔徑的確定：孔徑d 為100mm。

（2）爆破臺階高度的確定：梯段（臺階）高度是石方開挖的重要參數(shù)，直接影響鉆孔的數(shù)量和爆破的效果，應該根據石方開挖的實際情況及鉆機鉆孔的能力選定。根據邊坡石方開挖深度及馬道設計高程，梯段的高度H=6～15m。

（3）底盤抵抗線的確定：緊臨臨空面第一排爆孔根部，到臨空面的距離，是底盤抵抗線W1取2.0m。

（4）孔距、排距的確定：按照地質資料，大壩石方開挖初步擬定孔距a=3.0m，排距b=2.0m。

（5）單位耗藥量的確定：根據地質資料，巖石的堅硬度系數(shù)為f 在8～10 級之間，選取q 范圍為0.53～0.60 kg/m3。

（6）超鉆孔深的確定：h=（0.10～0.25）W1

（7）單孔裝藥量計算，采用單排或者多排布孔，第一排孔每孔裝藥量計算公式（1），第二排及以后各排孔每孔裝藥量計算公式（2）如：

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——單位耗藥量，kg；

a——爆破孔孔距，m；

W1——底盤抵抗線，m；

H——鉆孔深度，m；

k——克服前排孔巖石阻力的增加系數(shù)，一般取1.1～1.2；

b——爆破孔排距，m。

每三至四排設一排加強孔，以克服巖石阻力，增強爆破效果。深孔梯段的爆破參數(shù)見表1。

表1 深孔梯段爆破參數(shù)表

2.2.2 淺孔爆破及保護層一次性開挖參數(shù)選定

淺孔爆破，是指巖礦等開挖、二次破碎大塊時采用的炮孔直徑小于50mm、深度不大于5m 的爆破作業(yè)。它是工程爆破中的主要方法之一，應用范圍廣泛。

（1）孔徑的確定：淺眼爆破，采用鉆孔的機械是手持式風鉆，鉆頭直徑38mm。鉆孔孔徑d=38mm。

（2）孔距、排距的確定：根據工程地質確定孔距a，排距b，一般淺孔爆破?。篴=1.2～1.5m，b=1.0～1.2m。保護層一次性開挖：a=1.0m，b=0.8m。

（3）單位耗藥量q，根據地質情況?。簈=0.53～0.60 kg/m3。

（4）臺階高度H：開挖層厚度是石方開挖的重要參數(shù)，直接影響鉆孔數(shù)量及爆破效果，根據實際地形條件、工程特點和鉆機鉆孔能力合理選定。手風鉆鉆孔淺層爆破的部位主要為底部保護層開挖及局部厚度小于5m 的石方明挖。

（5）單孔裝藥量Q：

利用商業(yè)保險分擔農業(yè)風險，發(fā)揮市場對災后可持續(xù)經營的補償作用；對于安全要求和生產水平高的農業(yè)經濟作物，應讓市場多多參與，加快經濟作物的農業(yè)保險商業(yè)化進程；減少政府干預，分清公共資源與私人物品的界限，提高政府工作效率，發(fā)揮市場在資源配置中的基礎作用［3］。

式中：a——淺孔爆破孔距，m；

b——淺孔爆破排距，m；

q——單位耗藥量，kg/m3；

H——臺階高度，m。

（6）柔性墊層：根據保護層開挖施工經驗，取柔性墊層的厚度在20～30 cm 時，能有效保護建基面，同時欠挖較少。淺孔爆破及保護層一次性開挖參數(shù)見表2。

2.2.3 預裂爆破參數(shù)選定

預裂爆破，是進行石方開挖時，在主爆區(qū)爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫。以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓。

（1）孔距：預裂孔的孔距a，根據鉆孔機械的性能和施工經驗，a 為（1～12）D。其中D 是預裂孔成孔孔徑。經計算，本工程的深孔預裂爆破孔距a 為1.0m，淺眼爆破孔距a 為0.5m。

（2）線裝藥密度：線裝藥密度是指預裂孔的每米裝藥量，堵塞長度除外，計算公式如（4）：

式中：Qx——計算線裝藥密度，g/m；

［σ壓］——巖石抗壓強度，kg/cm3；

［a］——預裂孔的孔距，cm。

（3）不偶合系數(shù)：預裂爆破采用不偶合裝藥結構。即在孔壁和藥卷之間存在著環(huán)狀間隙，炮孔直徑與藥卷直徑之比，稱為不偶合系數(shù)（一般采用2～4）。預裂爆破鉆孔的直徑采用100mm，藥卷的直徑采用32mm，不偶合系數(shù)符合要求。

表2 淺孔梯段爆破參數(shù)表

（4）堵塞長度L2，根據工程經驗取1.0～1.5m。

（5）底部加強藥長度：為了保證底部預裂效果，一般的預裂孔在底部設加強藥量，應在底部1～2m 范圍內增加3～5 倍的線裝藥密度。

3 石方開挖

3.1 清表剝離

根據設計圖，在傾斜段和流出通道段的開口線放好后，用PC-400 反鏟挖掘機與手動儀器結合使用進行棄渣清理，運至棄渣場堆積，然后使用PC-400 反鏟挖掘機或TY-220 推土機收集、裝載至卡車，傾倒至指定的存儲地進行存儲、填埋。

3.2 石材開挖

清理完畢后，開始挖掘石材。開挖采用自上而下的分層（梯形截面）施工。

3.2.1 石方開挖

CM-358 液壓鉆機用于鉆探溢洪道的傾斜段和出口通道段，并進行了深孔階梯段和周圍的光面爆破。PC-400 反鏟挖掘機和TY-320 推土機將少量殘余壓載物向上和向下推向溢洪道。在爆破開挖過程中，安排兩個YT-28 手鉆第二次對大型爆破石進行爆破，然后將反鏟挖掘機裝入自卸車運到指定的垃圾場。

3.2.2 開挖和去除壓載物的保護層

為了避免基礎巖石表面的爆破和開裂，基礎表面的結構裂縫和巖體的自然狀態(tài)不會惡化，或者發(fā)生過度的過挖。在靠近基礎表面的上層中應保留一個水平保護層。

在水平基礎表面上保留一個2.0m 厚的保護層。用手動鉆機鉆出保護層，并在底部添加柔性開挖。爆破壓艙物用TY-220 推土機壓艙物或PC-220 反鏟挖掘機清潔。PC-400 反鏟挖掘機配備15 t～20 t 自卸車，通過10 號道路，直接運至廢棄的壓載場或堆石壩。

4 結語

溢洪道石方開挖應采用適當?shù)氖┕こ绦蚝头椒?。文章通過施工排布，資源配置，爆破參數(shù)選擇，質量，安全性以及該項目溢洪道開挖的其他問題，簡要說明了溢洪道開挖。通過合理的施工方法和施工程序的安排，既可以保證工程的開挖質量和施工安全，又可以保證施工期目標的實現(xiàn)。