錦屏一級水電站左岸1885 m 高程以上邊坡開挖施工規(guī)劃

喬介平，殷本林，劉進春

(1.二灘水電開發(fā)有限責任公司，四川 成都610051;2.中國水利水電第七工程局有限公司 第二分局，四川成都 611730)

1 概述

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江干流河段大河灣，該工程采用壩式開發(fā)，以發(fā)電為主，結合汛期蓄水兼有防洪功能。電站裝機6臺，單機容量600 MW，樞紐建筑物主要由混凝土雙曲拱壩、右岸泄洪洞、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及開關站等組成，雙曲拱壩最大壩高305 m。錦屏一級水電站樞紐平面布置情況見圖1。

圖1 錦屏一級水電站樞紐平面布置圖

雅礱江流域地處青藏高原東側邊緣地帶，屬川西高原氣候區(qū)，主要受高空西風環(huán)流和西南季風影響，壩址區(qū)干、濕季分明。每年11月至次年4月為旱季、降雨很少，日照多、濕度小，日溫差大。每年5～10月為雨季，降雨集中，氣候濕潤，日照少，濕度較大，日溫差小，降雨量約占全年雨量的90%～95%。多年平均氣溫17.2℃，歷年極端最高氣溫39.7℃，極端最低氣溫-3℃。多年平均降雨量792.8 mm，降雨日數(shù)116.1 d;多年平均相對濕度67%，多年平均水溫12.2℃，最大風速13 m/s。

左岸1885 m 高程以上開挖工程施工邊坡最大開挖高程為2105 m，分別在高程2080 m、高程2050 m、高程2020 m、高程1990 m、高程1945 m 和高程1915 m 設置馬道，馬道寬3 m，開挖坡比為1∶0.5，纜機平臺高程為1959.36 m，土石方開挖總量178.16萬m3。

出露基巖巖性主要為中上三疊統(tǒng)雜谷腦組第三段(T2～3Z3)砂板巖，其中第1、3、5層以薄～中厚層狀粉砂質(zhì)、泥質(zhì)板巖為主，夾少量厚層狀變質(zhì)砂巖，第2、4、6層以厚～巨厚層狀變質(zhì)砂巖為主，夾少量薄層狀粉砂質(zhì)、泥質(zhì)板巖。局部可見后期侵入的煌斑巖脈，一般寬2～3 m，局部脈寬可達7 m，總體產(chǎn)狀N50°～80°E，SE∠70°～80°，延伸長度多在1000 m 以上。標段區(qū)內(nèi)煌斑巖脈松弛、拉裂較明顯，巖脈多呈弱至強風化狀。

2 施工難點和重點分析

(1)自然邊坡陡峻，場地狹窄，施工道路、施工風、水、電布置困難。

左岸1885 m 高程以上部位山體雄厚，谷坡陡峻，基巖裸露，相對高差千余米，為典型的深切“V”型谷。巖層走向與河流流向基本一致，岸坡為反向坡，自然坡度為50°～60°，地形完整性較差，呈山梁與淺溝相間的微地貌特征。

由于臨時施工道路只能布置在開挖區(qū)內(nèi)，且只能滿足履帶式設備行走，故施工風、水、電布置困難。

(2)支護工程量大，施工難度高，工期緊，施工強度高，開挖和支護施工工序穿插多。

根據(jù)施工總進度，本標應于2005年6月1日開工，2006年7月31日完工，總工期14個月。但是，由于現(xiàn)場的6#路和8#路在2005年8月初才形成且限時通行，8月份才具備施工道路修筑條件，且2005年12月開挖體形調(diào)整設計藍圖才下發(fā)，根據(jù)調(diào)整后的開挖圖，開挖量約為178.16萬m3，施工工期不變。

開口線外除主動防護網(wǎng)外，其它工程量均有增加，其中錨索增加188束，危巖體開挖增加3萬m3;開挖區(qū)內(nèi)錨索增加2016束，較投標階段增加623束;邊坡土石方開挖由投標時的140.18萬m3增加到178.16萬m3。

投標階段開挖區(qū)內(nèi)主要控制性項目施工高峰強度為:土石方開挖20.31萬m3/月;錨索173根/月。調(diào)整后的施工進度計劃中，左岸1885 m高程以上開挖工程完工日期為:2006年12月31日，其中土石方開挖高峰強度為:33.73萬m3/月;錨索高峰強度為:278根/月，施工高峰期強度大幅度增加。

(3)施工干擾大，開挖邊坡高，地形陡峭，施工安全問題突出，特別是雨季，對工程的安全生產(chǎn)要求高。

(4)地質(zhì)條件差，對開挖、支護程序的要求高。

3 施工道路布置

3.1 纜機平臺高程1959.36 m 以上施工道路布置

纜機平臺高程1959.36 m 以上共設計了兩條施工道路，兩條施工道路均與8#路交通洞出口1960 m 高程相接，上、下游各布置一條，分別為8-1#路和8-2#路。8-1#路和8-2#路上、下游施工道路在1960～1977 m 高程段考慮結合布置集渣平臺和擋渣墻，其中路基擋渣墻鋼筋石籠底寬3 m，道路坡比控制在12%～14%，該段主要作為左岸1960 m 高程以上石方開挖出渣運輸通道，總長約265 m。

3.2 纜機平臺高程1959.36 m 以下開挖施工道路布置

將纜機平臺高程1959.36 m 以下邊坡開挖施工道路布置在開挖區(qū)內(nèi)，“之”字形布置，道路寬度為8 m，最大縱坡i=12%，道路臨時邊坡坡比為1∶0.3，臨時邊坡最大高度為15 m。高程1959.36～1945 m 邊坡開挖石渣運輸由“之”字形施工道路經(jīng)8S2洞口外運至渣場;高程1945～1885 m 邊坡開挖石渣運輸由“之”字形施工道路經(jīng)上壩交通洞外運至渣場。

4 集渣平臺和擋渣墻布置

為防止施工過程中的石渣下江，對于左岸高程1885 m 以上邊坡開挖在高程1960 m 處設擋渣墻和集渣平臺，根據(jù)地形和開挖區(qū)特點分為Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)兩個集渣平臺;Ⅰ區(qū)集渣平臺布置在上游沖溝高程1970 m，Ⅲ區(qū)集渣平臺布置在下游沖溝高程1975 m。集渣平臺的擋渣墻為底寬3 m、頂寬1.5 m、高4 m 的鋼筋石籠，在該擋渣墻外再增設一道工字鋼加固網(wǎng)，在鋼筋石籠底部布置錨桿，間距1.5 m，深入基巖4 m，外露1 m 與鋼筋石籠焊接。集渣平臺平面布置見圖2。

5 施工風、水、電系統(tǒng)

5.1 施工供風系統(tǒng)規(guī)劃

由于工作面場地狹窄，開挖區(qū)附近無場地布置壓氣站，故根據(jù)施工強度和用風資源的配置，邊坡開挖共設置了兩座壓氣站，其中1#壓氣站布置在8S1隧洞明線段2#水池上方平臺，規(guī)模為60 m3/min;2#壓氣站布置在高程1960 m 開挖區(qū)下游沖溝附近，規(guī)模為80 m3/min。

5.2 施工供水系統(tǒng)規(guī)劃

錦屏一級水電站左岸1885 m 高程以上開挖工程施工供水系統(tǒng)共布置四級泵站，由雅礱江取水提升至邊坡開挖工作面高位水池高程2125 m處，取水高差487 m。供水系統(tǒng)配置情況見表1。

5.3 施工供電系統(tǒng)規(guī)劃

錦屏一級水電站左岸高程1885 m 以上開挖工程供電系統(tǒng)的布置所處部位地形起伏懸殊，溝壑縱橫，孤峰矗立，山勢陡峭，經(jīng)實地勘察和經(jīng)濟比較、分析后認為，高壓供電線路的架設采用10 kV 架空線和10 kV 高壓電纜相結合的方式最為經(jīng)濟合理。供電系統(tǒng)根據(jù)施工安排分階段進行布置。

第一階段供電系統(tǒng)規(guī)劃:

圖2 集渣平臺平面布置圖

表1 施工供水系統(tǒng)配置表

2005年10月31日前，根據(jù)招標文件可提供用電負荷1500 kW，布置四所變電站以滿足現(xiàn)場施工供電要求。

第二階段供電系統(tǒng)規(guī)劃:

2005年10月31日，右岸35 kV 變電所形成后增容了一臺10 kV/0.4 kV/800 kVA 變壓器，以滿足施工高峰期用電負荷為2300 kW 的要求。

根據(jù)施工總布置和施工用電負荷要求，10 kV電源接線點由左岸3#鐵塔接取，第一階段共布置四所變電站，總容量1760 kVA。

第二階段共布置五所變電站，其中在高程1960 m 纜機平臺下游側馬道增容一臺10 kV/0.4 kV/800 kVA 變壓器為5#變電站，總容量為2560 kVA。

10 kV 供電線路布置:

10 kV 電源接線點位于左岸3#鐵塔處。1#變電站至10 kV 接線點間架設3×110 mm2架空高壓線和3×70 mm2凱裝高壓電纜沿山間人行小道至開挖區(qū)下游沖溝1#變壓器處;2#變壓器10 kV 電源由1#變壓器分線桿接取，采用3×35 mm2凱裝高壓電纜繞邊坡設計開挖邊線區(qū)外至8-1#洞口;3#變壓器10 kV 電源由2#變壓器分線桿接取，采用3×25 mm2凱裝高壓電纜;4#變壓器10 kV 電源由3#鐵塔10 kV 接線點間架設3×35 mm2架空高壓線;5#變壓器10 kV 電源由1#變壓器分線桿接取，采用3×35 mm2凱裝高壓電纜。

6 邊坡開挖施工

6.1 施工程序

1885 m 高程以上邊坡開挖總的施工程序為從上至下分層施工，分層高度為5 m/層。

每層(5 m)施工工序為:巖石面清理→測量放線→錨桿束施工→爆破造孔→裝藥→連線→爆破→上一層錨索造孔→出渣→下一開挖循環(huán)。

設計邊坡開挖前，先進行開口線外的場地清理、危石處理和開挖區(qū)上部地表截、排水溝施工。

開挖采取自上而下分層進行，馬道間設計邊坡按10 m 一層進行預裂施工，大面開挖梯段高度為5 m，每層邊坡開挖完成后及時申請初驗并經(jīng)驗收合格后進行支護作業(yè)。開挖邊坡的支護在分層開挖的過程中及時跟進。

6.2 邊坡開挖施工規(guī)劃分區(qū)

根據(jù)自然邊坡地形及施工需要，將纜機平臺以高程1959.36 m 為分界線進行了整體規(guī)劃:高程1959.36 m 以上邊坡開挖規(guī)劃為3個區(qū)進行開挖施工，高程1959.36 m 以下邊坡開挖規(guī)劃為2個區(qū)進行開挖施工。

6.3 邊坡開挖采用的施工方法

設計邊坡開挖坡比為1∶0.5，邊坡開挖每30 m 高設置一層馬道，馬道寬3 m;坡面預裂孔分三層鉆爆，每層鉆爆高度為10 m;梯段臺階爆破5 m/層。設計邊坡采用XZ-30型潛孔鉆造預裂孔(手風鉆輔助)進行預裂爆破，各級馬道及平臺預留1.5～2 m 的保護層，保護層開挖采用TAMROCK700液壓鉆機造水平預裂孔進行水平預裂爆破，梯段開挖采用TAMROCK700液壓鉆機鉆孔進行梯段微差擠壓松動爆破;各梯段層爆渣采用CAT330液壓反鏟、日立230H 液壓反鏟和TY220、D8R 推土機進行翻渣，待將渣翻到高程1975 m 集渣平臺后采用CAT330液壓反鏟、日立450H 液壓反鏟挖裝20 t 自卸汽車進行出渣。

7 結語

錦屏一級水電站左岸1885 m 高程以上邊坡開挖和支護工程被稱之為世界級難題，主要是由于其地質(zhì)條件復雜，自然邊坡陡峻，施工場地狹窄，施工及輔助設施布置困難，而邊坡開挖施工中輔助設施——風水電、施工道路、集渣平臺和擋渣墻的合理布置對施工順利進行起著關鍵作用，合理的開挖分區(qū)、分層有利于提高施工進度和經(jīng)濟效益。