論拱肩槽開挖施工的質(zhì)量控制

摘 要 大崗山水電站拱肩槽高差大、坡度上部較陡，往下逐漸變緩，整個(gè)坡面地質(zhì)條件復(fù)雜，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要以 Ⅲ、Ⅳ類巖體巖體，局部為Ⅱ類巖體巖體，邊坡的整體穩(wěn)定性好，但由于巖脈、斷層破碎帶和節(jié)理裂隙切割，且局部有覆蓋層，巖體質(zhì)量較差，拱肩槽邊坡存在局部不穩(wěn)定問(wèn)題。施工中要通過(guò)優(yōu)化爆破參數(shù)等方法降低對(duì)拱肩槽的破壞。

關(guān)鍵詞 水電站 拱肩槽 開挖 爆破

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Talking about the Quality Control of Spandrel Tank Excavation

LI Bo

(First Engineering Company of China Gezhouba Group， Yichang， Hubei 443002)

Abstract Dagangshan large hydropower spandrel slot height， steep upper slope， gradually slows down the entire slope complex geological conditions， fractured joints， mainly in Ⅲ， Ⅳ class rock rock， local rock for the Class Ⅱ rock， the overall slope stability is good， but because of dykes， faults and fracture zones cutting joined， and locally cover the rock quality is poor， there is partial spandrel groove slope instability. Construction blasting parameters through optimization methods to reduce damage to the arch of the shoulder slot.

Key words hydropower station; spandrel slot; excavation; blasting

1 概述

1.1 工程概況

大崗山水電站壩址位于四川省大渡河中游雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)；電站樞紐主要由攔河混凝土雙曲拱壩（壩后水墊塘和二道壩）、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成，大崗山水電站壩址區(qū)河谷狹窄，河谷呈 “V”形，兩岸谷坡陡峻，混凝土雙曲拱壩壩高210m，電站裝機(jī)容量2600MW（4€?50MW），保證出力636MW，年發(fā)電量114.30億kW.h。

1.2 工程地質(zhì)

大崗山水電站壩址區(qū)河谷呈“V”形峽谷，兩岸山體雄厚，谷坡陡峻，基巖裸露，自然坡度一般40€皛65€啊?

建基面及建基面以里巖體以Ⅱ類微新的黑云二長(zhǎng)花崗巖為主，Ⅲ1類鑲嵌結(jié)構(gòu)的微新花崗巖局部分布于建基面下游部位下部，弱風(fēng)化下段無(wú)卸荷花崗巖局部分布于建基面下游部位上部。該段壩基主要發(fā)育陡傾角的輝綠巖脈破碎帶，呈條帶狀分布，均為Ⅴ1類巖體。

2 拱肩槽開挖特性

（1）結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜。拱肩槽建基面自上而下由陡變緩，未設(shè)置馬道，為一坡到底結(jié)構(gòu)，頂部1135m高程寬度為14.5m，底部925m高程寬度為52.6 m，建基面呈斜坡扭面狀。

（2）開挖高差大。拱肩槽最大開挖高度為210m，上下游預(yù)裂梯段高度為15m。

（3）長(zhǎng)緩坡鉆孔角度控制難。拱肩槽建基面最緩坡度為1：2.47，且均為漸變坡，預(yù)裂鉆孔角度控制難度非常大。

（4）爆破振動(dòng)要求嚴(yán)格。預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)、壩基灌漿區(qū)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不大于1.5~2.5cm/s，新澆筑的混凝土質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度小于1.5~2.0cm/s，巖體振動(dòng)速度：距爆破梯段頂面10m處拱肩槽建基面小于10cm/s。

（5）開挖結(jié)構(gòu)輪廓要求嚴(yán)。建基面拱端徑向上下游輪廓線不允許欠挖，超挖控制在20cm以內(nèi)，平整度在15cm以內(nèi)。

總之，大壩拱肩槽開挖工程綜合特性為開挖高差大，地質(zhì)條件復(fù)雜，工程量大，開挖強(qiáng)度高，建基面體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉆爆難度大，質(zhì)量要求高。

3 爆破參數(shù)選取

3.1 參數(shù)確定

依據(jù)爆破試驗(yàn)，初步確定拱肩槽的爆破參數(shù)，然后根據(jù)拱肩槽開挖的實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化了爆破試驗(yàn)參數(shù)，從爆破效果看，爆破參數(shù)合理，其實(shí)際爆破開技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下：

預(yù)裂孔：孔距0.4m～0.7m，底部 32藥卷加強(qiáng)裝藥（600~1800g），上部采用 25藥卷間隔不耦合裝藥，線裝藥密度220~260g/m，堵塞長(zhǎng)度1.0m。緩沖孔：孔距2.0m，距預(yù)裂孔排距1.2m， 70藥卷間隔不耦合裝藥，單孔最大裝藥量22kg，堵塞長(zhǎng)度2.0m。主爆破孔：3.0m€?.0m， 70藥卷，單耗0.36~0.38kg/m3，堵塞長(zhǎng)度3.5m~4.0m。開挖梯段高度10m，采用2排主爆破孔、1排緩沖孔、1排預(yù)裂孔形式。預(yù)裂孔單孔單響最大藥量不大于25 kg，緩沖孔單響最大藥量不大于45kg（2孔一響），主爆破孔單孔單響最大裝藥量不大于35kg。

3.2 爆破的基本原則

為了取得較好的爆破效果，確保爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，在施工中采取了如下措施：

3.2.1 控制單響藥量

預(yù)裂孔采用5孔一響，緩沖孔兩孔一響，主爆破孔采用一孔一響；以確保爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

3.2.2 限定爆破規(guī)模

建基面每個(gè)梯段限定寬度在10m左右，布設(shè)一排預(yù)裂孔，一排緩沖孔和兩排爆破孔；一次爆破的總裝藥（下轉(zhuǎn)第145頁(yè)）（上接第113頁(yè)）量控制在2.0t以內(nèi)，為避免爆破抵抗性過(guò)大，在爆破前將爆破區(qū)域外側(cè)臨空面的石渣清理干凈。

4 施工方法

4.1 爆破分層、分區(qū)

根據(jù)設(shè)計(jì)體型，大壩拱肩槽建基面開挖梯段分層按不大于10m高差控制，根據(jù)邊坡設(shè)計(jì)坡比情況，分為10m/5m兩種，除1125m~1120m高程為5m外，其它均為10m一層。上下游邊坡開挖分層：1135m以下邊坡馬道的設(shè)計(jì)高差除1135m~1100m外其余均為30m，每個(gè)梯段分層高度為10m~15m，因邊坡上下游方向的開挖范圍相對(duì)較長(zhǎng)，在施工時(shí)共分4~5個(gè)施工區(qū)實(shí)施爆破作業(yè)。

4.2 測(cè)量放樣、布孔

在測(cè)量放樣前，將預(yù)裂線前后1~1.5m范圍的基巖面清理干凈，逐孔測(cè)放出預(yù)裂孔的孔位和方位點(diǎn)，用紅油漆標(biāo)識(shí)并逐孔編號(hào)。方位點(diǎn)用油漆標(biāo)識(shí)在距預(yù)裂線3~5m處固定好的鋼管上，并與預(yù)裂孔相對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)孔的編號(hào)。預(yù)裂孔的樣架由測(cè)量人員放樣。現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員按照爆破設(shè)計(jì)的間排距進(jìn)行緩沖孔和爆破孔的放樣，并依據(jù)高程、角度計(jì)算出孔深。

4.2.1 預(yù)裂孔

預(yù)裂孔開鉆前根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝好鋼管樣架，再安裝固定鉆機(jī)。鋼管樣架采用插筋固定，并保證樣架穩(wěn)固，鉆孔方向與設(shè)計(jì)方向一致，孔位偏差不大于5%，孔深允許超欠誤差深度€?cm。由于拱肩槽的設(shè)計(jì)體型基本為“上寬下窄”，建基面預(yù)裂布孔均按扇形布置，采用孔底距為65~75cm向上確定開孔孔距為40~70cm。拱肩槽范圍內(nèi)的壩前壩后預(yù)裂孔與建基面上下游輪廓線預(yù)裂孔相交，在實(shí)際施工時(shí)，壩前壩后預(yù)裂孔孔底距建基面上下游輪廓線預(yù)留30cm的距離，以避免預(yù)留孔超深破壞建基面。

4.2.2 緩沖及爆破孔

建基面緩沖孔采用發(fā)散式的布孔方式，孔口間距1.8m左右，孔底間距2.2m左右，造孔角度與其對(duì)應(yīng)的預(yù)裂孔一致，拱肩槽建基面范圍內(nèi)上下游邊坡緩沖孔采用等差布孔。爆破孔間排距3.0*3.0m。

4.3 設(shè)備選型及鉆孔

在大崗山水電站大壩拱肩槽建基面開挖過(guò)程中采用100B鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)裂造孔；緩沖孔及主爆破孔采用液壓鉆和CM351鉆機(jī)，邊坡傾角采用角度尺來(lái)控制，以滿足施工需要。

開孔時(shí)遵循小沖擊慢鉆進(jìn)的方法，當(dāng)鉆進(jìn)到20cm左右時(shí)，進(jìn)行第一次預(yù)裂孔鉆孔傾角、方位校核和糾偏，鉆進(jìn)1m時(shí)進(jìn)行第二次校核，鉆孔過(guò)程中前三根鉆桿每換一次校核一次，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，鉆孔角度采用角度尺控制（誤差€?.1?），方位采用線錘與鉆桿中心線確定的平面來(lái)控制，線錘尖端與方位點(diǎn)重合，目測(cè)線錘與鉆桿中心線重合。

4.4 開挖施工方法

拱肩槽建基面在1135~970m高程為陡坡段，坡比1：0.79 ~1：2.03 ，每一梯段按10m一層施工，施工過(guò)程中采用“超欠平衡法”，即開口按法向欠挖20cm，孔底按法向超挖20cm，且為下層開挖創(chuàng)造上鉆平臺(tái)。拱肩槽建基面在970m高程以下部位坡比較緩（坡比由1：2.03 ~1：2.47），采用5m一層“超欠平衡法”預(yù)裂爆破一次到位的方法進(jìn)行施工；由于存在“飄鉆”現(xiàn)象，在開挖鉆孔時(shí)采用調(diào)整鉆孔傾角及嚴(yán)格控制鉆孔過(guò)程，一次開挖（5m梯段）滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。爆破孔孔底預(yù)留1m厚左右的保護(hù)層，以防孔超深破壞建基面。

5 開挖成果

大崗山拱肩槽建基面1135~970m高程各項(xiàng)指標(biāo)匯總?cè)缦拢撼谧畲笾?6.5cm，最小值1.3cm，平均值15.03cm，合格率80.2%；欠挖最大值-34.4cm，最小值-0.5cm，平均值-10.9cm，合格率80.6%；平整度最大值26cm，最小值1cm，平均值6.82cm，合格率93.0%，半孔率93.8%。通過(guò)對(duì)拱肩槽17個(gè)梯段的建基面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

大崗山水電站拱肩槽建基面共計(jì)完成 17 個(gè)梯段的開挖，通過(guò)一系列技術(shù)措施的實(shí)施和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝的控制，質(zhì)量等級(jí)達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

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