卡洛特水電站溢洪道底板保護(hù)層開挖施工方法及質(zhì)量控制

徐 偉

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)易普力股份有限公司，重慶 400000）

1 工程概述

卡洛特水電站是巴基斯坦境內(nèi)吉拉姆河規(guī)劃的第4級(jí)電站，位于巴基斯坦旁遮普省與AJK特區(qū)交界處。該地區(qū)屬中低山地貌，巖性以砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖為主，地下水量充沛，巖體受風(fēng)化程度影響透水性較強(qiáng)。溢洪道建基面總面積約5.8萬(wàn)m2，為控制溢洪道底板超欠挖量，使其滿足開挖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，底板大面預(yù)留1m左右?guī)r層作為保護(hù)層單獨(dú)開挖。

2 保護(hù)層開挖施工重難點(diǎn)和技術(shù)要求

2.1 施工重點(diǎn)

利用鉆爆技術(shù)完成底板保護(hù)層開挖，通過(guò)優(yōu)化鉆孔工藝、精確控制鉆孔質(zhì)量和裝藥聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高建基面平整度，減少超欠挖工程量。

2.2 施工難點(diǎn)

（1）溢洪道地質(zhì)屬不均質(zhì)巖層，底板保護(hù)層開挖受地質(zhì)情況影響較大。

（2）溢洪道地下水量充沛，底板保護(hù)層易受滲水影響，造成鉆孔施工困難。

（3）溢洪道底板建基面開挖面積大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在保證開挖平整度的同時(shí)還需保證結(jié)構(gòu)面的完整性，過(guò)程控制難度較大。

（4）施工區(qū)域靠近混凝土澆筑區(qū)，這對(duì)爆破震動(dòng)和飛石控制要求較高。

2.3 技術(shù)要求

（1）混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)面不允許欠挖，超挖不大于20cm。

（2）無(wú)混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)面開挖偏差規(guī)定：①高程開挖偏差，不大于±20cm。②對(duì)破碎、極破碎和較軟巖、軟巖及極軟巖等不良地質(zhì)地段的巖體，其開挖偏差不得超過(guò)±50cm。

（3）爆破振動(dòng)速度安全允許標(biāo)準(zhǔn)：混凝土初凝3d以內(nèi)不超過(guò)3.0cm/s，1周以內(nèi)不超過(guò)7.0cm/s，1個(gè)月以內(nèi)不超過(guò)12.0cm/s。

3 保護(hù)層開挖方案

底板保護(hù)層開挖主要采用小孔徑、小藥卷、小規(guī)模爆破方式，可采用一次性豎直孔爆破和光面爆破開挖方式。兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。

表1 兩種保護(hù)層開挖方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4 施工方法和技術(shù)

4.1 一次性豎直孔爆破開挖

（1）鉆孔作業(yè)。一次性豎直孔鉆孔作業(yè)工序較為簡(jiǎn)單，孔深設(shè)定和鉆孔精度將直接決定建基面的超欠挖程度和平整度。以1m保護(hù)層厚度為例進(jìn)行說(shuō)明，具體如下：①底板保護(hù)層開挖采用小孔徑爆破更利于底板平整度控制。②鉆孔設(shè)備及參數(shù)選擇：采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑為Ф42mm，正三角形布孔，巖石硬度系數(shù)較高時(shí)超深0.1～0.15m，鉆孔深度為1.1～1.15m，裝藥單耗0.4kg/m3，孔排距1m。③采用正三角形布孔，孔位分布更均勻。④測(cè)量員精確測(cè)定孔深。⑤溢洪道巖性多變，地質(zhì)條件較差，合理選擇超深對(duì)于底板超欠挖的控制顯得尤為重要。⑥泥巖抗拉強(qiáng)度較大，但遇水易變軟，且容易風(fēng)化。為此泥巖巖性下的保護(hù)層開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留10～20cm保護(hù)層，以防止因地下水浸泡而造成嚴(yán)重超挖現(xiàn)象，也可為清基作業(yè)預(yù)留一定空間。

（2）爆破作業(yè)。①采用Φ32mm乳化炸藥不耦合連續(xù)裝藥。在炮孔底部用鋸末等柔性材料做墊層（5～8cm）。爆破時(shí)通過(guò)柔性墊層的可壓縮性及對(duì)沖擊波的阻滯作用，可顯著減小爆破對(duì)炮孔底部的沖擊壓力，從而保護(hù)炮孔底部巖石的完整性[1]。②根據(jù)設(shè)計(jì)單耗0.4kg/m3計(jì)算單孔裝藥量為0.4kg，取堵長(zhǎng)0.7m，符合爆破飛石控制要求。③網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)以控制爆破震動(dòng)為原則，控制單響藥量，采用排間多孔一響的微差爆破網(wǎng)絡(luò)。④充分考慮爆破對(duì)結(jié)構(gòu)面的破壞性，臨近結(jié)構(gòu)面邊緣時(shí)預(yù)留1m以上的保護(hù)距離，爆破作業(yè)后采用人工或者機(jī)械進(jìn)行鑿除。

4.2 光面爆破開挖

（1）鉆孔作業(yè)。光面爆破法施工底板平整度較好，且對(duì)建基面擾動(dòng)較小，根據(jù)施工條件和要求的不同可選擇YT-28手風(fēng)鉆或YQ-100B潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表2所示。①YT-28手風(fēng)鉆光爆孔鉆孔施工方法。受鉆具結(jié)構(gòu)厚度限制，鉆具平放在地面時(shí)鉆桿與地面無(wú)法完全貼合，故鉆孔無(wú)法在同一平面內(nèi)連續(xù)作業(yè)。如果考慮鉆具厚度及超欠挖技術(shù)要求，將開孔部位較設(shè)計(jì)開挖線抬高10cm，并使鉆桿與建基面呈4°交角，則在鉆孔深度為3m的情況下，孔底部位會(huì)侵入建基面，并形成10cm超挖。利用一超一欠所形成的20cm錯(cuò)臺(tái)空間可滿足鉆孔施工條件，每3m一個(gè)循環(huán)，形成的開挖面理論上為鋸齒狀，但可基本實(shí)現(xiàn)單次循環(huán)的超欠平衡，同時(shí)滿足技術(shù)要求的±20cm偏差[2]。鉆孔進(jìn)行第一個(gè)循環(huán)前應(yīng)通過(guò)一次性豎直孔爆破開挖方法為光爆孔鉆孔作業(yè)制造作業(yè)空間，鉆孔時(shí)鉆機(jī)底部放墊板，并用石渣墊穩(wěn)，相對(duì)固定于地面，用其作為鉆具滑道；光爆孔鉆孔完成后可視情況進(jìn)行垂直主爆孔鉆孔，主爆孔用于破碎上部巖石，孔底距離光爆孔預(yù)留約50cm厚度，如圖1所示。②YQ-100B潛孔鉆機(jī)光爆孔鉆孔施工方法。YQ-100B潛孔鉆機(jī)適用于深孔鉆孔作業(yè)，受鉆機(jī)結(jié)構(gòu)厚度（0.4m）及鉆機(jī)伸長(zhǎng)長(zhǎng)度（2.5m）限制，鉆孔作業(yè)時(shí)需提前通過(guò)一次性豎直孔爆破開挖的方法。在橫斷面方向進(jìn)行拉槽爆破，槽底應(yīng)低于設(shè)計(jì)開挖線0.4m，槽寬不小于2.5m，使鉆桿中心線與設(shè)計(jì)開挖面在同一平面，鉆機(jī)通過(guò)鋼管支架固定，保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性，一次鉆孔深度以10～20m為準(zhǔn)，完成后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，如圖2所示。

表2 兩種鉆孔方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

圖1 YT-28手風(fēng)鉆光爆孔鉆孔施工示意圖

圖2 YQ-100B潛孔鉆機(jī)光爆孔鉆孔施工示意圖

（2）爆破設(shè)計(jì)。①抵抗線確定。光面爆破孔的抵抗線按式（1）進(jìn)行估算：

式中：Wmin為光面爆破孔抵抗線；D為光面爆破孔直徑（YT-28手風(fēng)鉆機(jī)為42mm，YQ-100B潛孔鉆機(jī)為90mm）。計(jì)算結(jié)果：YT-28手風(fēng)鉆施工Wmin取值范圍為42～84cm、YQ-100B潛孔鉆機(jī)施工Wmin取值范圍為90～180cm，結(jié)合溢洪道施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)值取50cm和100cm。②光面爆破孔孔距確定?？拙喟词剑?）進(jìn)行估算：

式中：a為光面爆破孔間距，計(jì)算結(jié)果：Φ42mm孔徑時(shí)為30～40cm，Φ90mm孔徑時(shí)為60～90cm，結(jié)合溢洪道施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)值取50cm和90cm。③裝藥量的確定。單孔裝藥量按式（3）進(jìn)行估算：

式中：Q線為光面爆破孔裝藥線密度；q為光面爆破炸藥單耗，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)取值為0.4kg/m3，經(jīng)過(guò)計(jì)算，光面爆破孔線裝藥密度Φ42mm孔徑時(shí)取100g/m3、Φ90mm孔徑時(shí)取360g/m3。

5 質(zhì)量控制措施

（1）光面爆破每個(gè)循環(huán)開孔點(diǎn)由專業(yè)測(cè)量人員準(zhǔn)確測(cè)量，逐孔放點(diǎn)，以確保開孔點(diǎn)的精準(zhǔn)性[3]。

（2）光面爆破孔鉆孔時(shí)用坡度尺比量鉆桿角度，深孔鉆孔時(shí)設(shè)方向照準(zhǔn)點(diǎn)，控制鉆桿方向。

（3）手風(fēng)鉆光面爆破鉆孔時(shí)鉆機(jī)底部應(yīng)放墊板，坡度與鉆機(jī)、鉆桿一致，用石渣墊穩(wěn)，相對(duì)固定于地面，用其作為鉆具滑道，降低操作強(qiáng)度和控制難度。

（4）YQ-100B鉆孔時(shí)用鋼管做支架固定于地面，確保支架的絕對(duì)穩(wěn)定性，鉆孔過(guò)程中隨時(shí)檢查角度和方向。

（5）在鉆孔深度達(dá)20cm、50cm、1m時(shí)分別用坡度尺校正角度鉆孔方向，并校正鉆孔方向。

6 結(jié)束語(yǔ)

一次性豎直孔爆破開挖方法和光面爆破開挖方法對(duì)水平建基面和斜面建基面均適用，具體作業(yè)根據(jù)建基面角度和保護(hù)層厚度調(diào)整鉆孔角度和孔深?；炷两Y(jié)構(gòu)處的基礎(chǔ)面采用YT-28手風(fēng)鉆進(jìn)行光爆孔鉆孔時(shí)以設(shè)計(jì)開挖線為開口點(diǎn)，造成孔底處20cm的超挖空間，不但滿足施工條件，而且滿足技術(shù)要求。作業(yè)時(shí)應(yīng)提前考慮地下水影響，及時(shí)疏導(dǎo)地下水或者改變施工方法，避免因地下水影響導(dǎo)致施工困難，延誤施工進(jìn)度。