構皮灘電站右岸大壩鉆爆施工及質量控制

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

構皮灘水電站位于貴州省余慶縣構皮灘口上游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。工程開發的主要目的是發電，兼顧航運、防洪及其他綜合利用。水庫總庫容64.51億 m3，調節庫容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、引水系統進水口、上下游圍堰堰肩。該項目于2002年11月中標，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以下水墊塘基礎和霧化區清理三部分；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坡積體層、風化層、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30～40m。帶內與岸坡夾角較小的NW－NWW向陡傾角結構面較發育，且多溶蝕填泥，對岸坡穩定極為不利。邊坡開挖時必須高度重視邊坡穩定問題。

電站進水口雖然邊坡穩定條件相對較好，但巖溶現象發育，溶蝕填泥現象普遍，巖溶洞穴、溶溝、溶槽規模大，數量多；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。造孔布置及裝藥結構應充分考慮這一不良地質條件。

3 開挖爆破施工過程

3.1 施工設計

施工組織設計圖紙和文件是指導施工的核心，是施工控制的依據，現場施工根據施工組織設計進行施工。

爆區鉆孔設計是指導施工的基本依據，爆區鉆孔設計有平面圖及剖面圖，圖內基本內容包括：爆區范圍、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、爆破方量及鉆孔數量及堵塞長度。

爆破網絡設計是指導爆破施工的基本依據，爆破網絡設計的基本內容包括：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、起爆網絡圖、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。

現場按設計分層分塊組織施工。當出現需要調整或地形出現變化的情況時，需測量出平面地形，經技術辦審核重新進行爆區鉆孔設計。

3.2 工作面清理

爆破工作面清碴工作完成后，現場施工人員及時通知測量人員檢查超欠挖情況，經質量辦質檢人員檢查合格后，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，技術辦根據現場地形，作出鉆孔設計圖樣。測量人員嚴格按爆區鉆孔設計圖放樣，作好孔號牌，并按設計圖編寫孔號，再實測各鉆孔孔口高程，計算實際孔深。預裂孔放樣前，用人工沿預裂線將基巖面扒出，以便放樣定點，放樣后用紅油漆標出鉆孔方向線，方向線離預裂孔約2～3m。

測量放樣時，如發現現場實際情況與設計不符，需要增、減鉆孔數量，會同開挖隊放樣跟點技術員按設計孔、排距現場增、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，原設計孔號不變。

施工初期，預裂孔孔距1m，緩沖孔距預裂孔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，根據放爆效果，巖層好的地段，預裂孔孔距改成1.2m，主爆孔孔距為5m，排距為3.5m。

當min{intervali}= 100τ,150τ,200τ時，若S→∞，根據式(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)的仿真結果與定理2相吻合.

放樣過程中，開挖隊技術員現場跟點，了解現場情況。

3.4 鉆孔施工

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

鉆孔前，現場技術人員對鉆孔人員進行技術交底，鉆孔人員嚴格按測量放樣施工，不能隨便移動孔位，預裂孔控制移動范圍在±10cm內，主爆孔控制在±20cm內，并在施工日志中記錄清楚。

開鉆時，現場值班技術人員、施工員或質檢人員會同鉆孔施工人員用地質羅盤及吊垂線嚴格控制鉆孔角度及方向，在實際施工過程中，根據以往的經驗，鉆孔角度在施工過程中比設計值大1°左右。

為防止開孔時出現偏差，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，待鉆進一定深度穩定后，再加風壓，正常施工；在鉆進1～3m深度過程中，隨時檢查校正鉆孔角度，要求預裂孔鉆孔角度誤差控制在±1°范圍內，主爆孔鉆孔角度誤差控制在±3°范圍內。

施工過程中開挖隊技術員作為作業隊質檢員必須跟班作業，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檢員承擔復檢工作，對作業隊鉆孔質量進行督促、抽查，抽查率：預裂孔不得低于85%，爆破孔不得低于80%。對施工中出現的問題及解決方案等，均記錄于 《施工日志》之中備查。

施工過程中質量辦專職質檢員作為施工局質檢人員承擔終檢工作，對作業隊、兼職質檢員的工作進行檢查，同時也必須進行抽查，抽查率預裂孔不得低于75%，爆破孔不得低于70%，施工中發生的各種問題認真填寫 《質檢日志》。

確因特殊地質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、質量辦或現場技術負責人會同監理工程師協商認可后方能進行裝藥及爆破。

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

3.5 爆破前的準備

爆破前開挖隊列訓練將整理好的鉆孔資料及開挖隊技術員設計的爆破網絡資料提交技術辦1份，經總工程師審核后由技術辦按以下業主規定的時間前報送監理部 《爆破設計》4份。由監理工程師簽字認可后才能進行爆破，并將監理工程師簽字認可后的資料歸檔保存。

3.6 爆破裝藥和網絡聯接

進入爆破現場的人員嚴禁攜帶煙、火，經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。嚴禁在現場隨意增、減裝藥量；若有必要修改時，應征得技術辦同意。其堵塞長度經質量辦專職質檢員檢查合格后，方可用粘土進行封口，并封堵密實，決不允許有沖天炮出現。堵塞長度為2.5m。

爆破網絡的聯接嚴格按監理工程師審批的爆破設計進行，由專業炮工操作。當有預裂孔與主爆孔同在一個網絡內時，預裂孔先于主爆孔75ms以上的時差起爆。

非電雷管與導爆索的聯接必須牢固，非電雷管尾引與導爆索的聯接必須垂直。

爆破網絡的聯接按爆破設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《規范》所限定的單響最大藥量300kg（特殊部位按專門的爆破設計要求進行）。根據具體情況可采用孔間、排間微差的爆破網絡，以滿足單響起爆藥量的限值。

為了保證爆破網絡的準確無誤，施工中采用復式加強網絡進行聯網。

為了確保爆破網絡的安全、準確，防止產生拒爆現象，爆破網絡設計人員 （即爆破現場負責人）必須在起爆前對已聯接好的起爆網絡進行最終檢查，檢查合格后符合要求方可按起爆程序進行爆破。

施工初期，爆破網絡設計采用導爆索下孔，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，在施工過程中經常出現瞎炮現象，為此，在后來網絡設計中，主爆孔采用非電雷管直接下孔，采用孔間微差爆破法。網絡改進后，效果明顯。

3.7 爆破施工及爆破安全

爆破網絡驗收合格后，由開挖隊通知總調和安全辦，按照業主規定的爆破時間進行爆破。爆破前由安全辦負責督促和檢查工地各施工單位的爆破安全警戒工作。

爆破施工人員嚴格按爆破設計裝藥、堵塞、聯網，并由質量辦專職質檢員現場監督，對不按設計施工的人員要提出警告，并通知有關部門作出嚴肅處理。

爆破施工時，現場設置明顯的標志 （用插紅旗標示）和安全辦專職安全員，嚴禁非生產人員及車輛進入警戒范圍內。

技術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。警戒點設置明顯的標識。

整個爆破施工過程由總調配合安全辦做好警戒及協調工作。

3.8 質量控制及技術措施

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。現場施工員隨時進行檢查，質檢人員在造孔完后進行抽檢。裝藥聯網時，技術質檢進行質量控制。

為控制預裂孔的角度及方向，采用的技術措施為：用地質羅盤控制角度，用吊垂線控制孔的方向。

根據現場情況，改變孔網參數及起爆網絡。

4 邊坡開挖質量情況及分析

為切實搞好邊坡鉆爆開挖施工質量，現場嚴格按施工局制定的各類作業指導書組織施工。從施工放樣、鉆孔、裝藥、聯網等全過程進行質量監控，并詳細地填寫表格進行記錄。同時各協作隊伍也配備專職技術員及專職質檢員，嚴格執行 “三檢制”，上道工序不合格嚴禁進入下道工序。施工局還成立了大壩拱肩槽開挖QC小組進行攻關，進行施工技術方案調整和優化，對拱肩槽開挖質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量。

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

邊坡坡面開挖采用預列裂爆破或光面爆破技術一次成型、馬道部位預留保護層采用手風鉆削挖施工方法成型，總體開挖質量較好。

但由于局部邊坡巖體破碎、溶蝕強烈，溶洞、溶縫發育，斷層、錯動、夾泥軟弱帶等情況較多，加之受不利結構面組合切割，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個單元優良，單元工程優良率達90.9%，殘孔率平均86.4%。