立洲水電站雙曲拱壩拱肩槽開挖技術(shù)與質(zhì)量控制

邵 珠 玉

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

立洲水電站位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)的雅礱江一級(jí)支流木里河干流上。立洲水電站采用混合式開發(fā)，樞紐工程由碾壓混凝土雙曲拱壩、壩身泄洪系統(tǒng)、右岸地下長(zhǎng)引水隧洞及右岸龔家溝地面廠房組成。立洲水電站攔河大壩為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩頂高程2 092 m，壩底高程1 960 m，最大壩高132 m，壩頂寬7 m，壩底厚26 m，厚高比為0.197，壩頂中心弧長(zhǎng)為201.82 m。

立洲水電站大壩拱肩槽位于2 092 m高程以下，1 960 m高程以上為雙曲拱壩拱座，拱肩槽自上而下由7 m寬逐漸增寬至26 m，巖石以灰?guī)r為主。拱肩槽由若干扭面組成，拱肩槽坡面無馬道。拱肩槽上下游兩側(cè)邊坡每隔30 m布置一級(jí)馬道，馬道寬3 m，各級(jí)馬道高程分別為2 060 m、2 030 m、2 000 m、1 970 m，與拱肩槽相交的邊坡也由扭面組成，馬道以上邊坡坡比為1∶0.1。

2 拱肩槽開挖特點(diǎn)

拱肩槽作為拱壩的抗力體，是拱壩壩體能否穩(wěn)定的關(guān)鍵，壩肩槽的開挖對(duì)質(zhì)量要求很高，開挖特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)為減小爆破對(duì)拱肩槽巖面的破壞，需采用保護(hù)層開挖，而難以與大面梯段爆破同時(shí)開挖，須在大面與保護(hù)層之間形成施工預(yù)裂面。

左岸高程2 092 m以下壩肩開挖分層面積約為7 362～1 940 m2，開挖區(qū)順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)約56～43 m，開挖區(qū)外邊緣距拱肩槽最厚處約為53 m，大部分厚度在25 m左右；右壩肩開挖分層面積約為1 551～2 514 m2，拱肩槽上下游支護(hù)面積為3 123～6 079 m2，開挖區(qū)順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)50～75 m，開挖區(qū)外邊緣距拱肩槽最厚處約為65 m，大部分厚度為55 m左右。大面開挖須采用深孔梯段爆破，孔深一般為9～15 m。為了預(yù)留保護(hù)層且保護(hù)拱肩槽巖面，大面開挖與保護(hù)層之間須采用施工預(yù)裂方式。

(2)拱肩槽三面為扭面，開挖質(zhì)量不易控制。

拱肩槽槽面由相鄰4個(gè)拱端點(diǎn)形成的若干扭面組成，拱肩槽坡面無馬道，左岸拱肩槽坡面開挖坡比為1∶0.713～1∶0.461，右岸拱肩槽坡面開挖坡比為1∶0.648～1∶0.364。拱肩槽上下游兩側(cè)邊坡每隔30 m布置一級(jí)馬道，馬道寬3 m，各級(jí)馬道高程分別為2 060 m、2 030 m、2 000 m、1 970 m，與拱肩槽相交的邊坡由3個(gè)扭面組成，扭面坡比均在1∶0.17～1∶0.22左右，其它部位即馬道以上邊坡坡比為1∶0.1(圖1)。因此，拱肩槽面難以采用深孔控制爆破，而適宜采用手風(fēng)鉆淺孔控制爆破，拱肩槽扭面開挖質(zhì)量不易控制。

(3)拱肩槽開挖施工項(xiàng)目多，干擾大，施工組織難度大。

拱肩槽開挖包括拱肩槽保護(hù)層開挖、大面梯段爆破和上下游開挖口線的邊角區(qū)開挖。保護(hù)層開挖要滯后于大面梯段爆破，但不能高差過大，而保護(hù)層爆破出渣將影響下方大面梯段爆破，同時(shí)，已開挖面支護(hù)也與下方開挖相互影響。因此，保護(hù)層開挖在配備足夠資源的前提下及時(shí)跟進(jìn)大面梯段爆破，且兩者施工程序以及支護(hù)施工之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)，將相互影響程度降到最低，以達(dá)到良性循環(huán)、施工有序開展的目的。

圖1 左岸高程2 092～2 060 m拱肩槽平面圖

(4)開挖高差大，坡面陡。

拱肩槽頂部高程為2 092 m，底部高程為1 970 m，拱肩槽開挖高程達(dá)122 m且中間無馬道；左岸拱肩槽 坡 面 開 挖 坡 比 為1∶0.713～1∶0.461，右岸拱肩槽坡面開挖坡比為1∶0.648～1∶0.364，與拱肩槽相交的邊坡由3個(gè)扭面組成，扭面坡比均在1∶0.17～1∶0.22左右，坡面坡比較陡。

3 拱肩槽開挖技術(shù)

(1)開挖分區(qū)與分層。

根據(jù)開挖設(shè)計(jì)坡面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)，主要分為三大區(qū)：一是保護(hù)層開挖區(qū)；二是邊角開挖區(qū)；三是主爆開挖區(qū)。以左岸高程2 092～2 060 m開挖分區(qū)為例說明分區(qū)(圖2)。

保護(hù)層開挖區(qū)位于拱肩槽及兩側(cè)的邊坡，預(yù)留巖層厚度為3 m。邊角開挖區(qū)位于上下游開口線，原則上順地形沿馬道方向約5 m范圍的三角體為邊角開挖區(qū)。主爆區(qū)為除保護(hù)區(qū)及邊角開挖區(qū)以外的區(qū)域，每層主爆區(qū)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分區(qū)爆破。

每個(gè)分區(qū)有不同的分層。保護(hù)層開挖分層高度為2.5 m，邊角區(qū)開挖分層高度為3 m，主爆區(qū)分層高程為6～15 m。

(2)保護(hù)層開挖。

保護(hù)層開挖始于臨近的拱肩槽部位主爆區(qū)爆破一層后進(jìn)行。保護(hù)層厚度為3 m，采用人工手風(fēng)鉆鉆爆，φ42，分層高度為2.5 m。開挖坡面采用光面爆破，光面孔間距0.4 m，孔深2.5 m，裝藥線密度為300～350 g/m，光面爆孔采用竹片進(jìn)行φ32乳化炸藥分隔裝藥。主爆孔間排距為(1～1.2)m×(1～1.2)m(根據(jù)巖石情況適當(dāng)調(diào)整)，孔深3 m，主爆孔鉆孔方向平行于內(nèi)側(cè)光爆孔方向，單孔裝藥1.6 kg，單耗藥量控制在0.4～0.5 kg/m3范圍內(nèi)，采用φ32乳化炸藥連續(xù)裝藥。爆破采用非電雷管引爆、電雷管起爆的方式進(jìn)行。拱肩槽部位主爆區(qū)已開挖石渣隨保護(hù)層開挖面下降，高差控制在4 m左右，保護(hù)層石渣應(yīng)盡量采用液壓反鏟扒渣，人工輔助清面工作。

圖2 左岸高程2 092～2 060 m拱肩槽開挖分區(qū)圖

(3)拱肩槽部位主爆區(qū)。

拱肩槽部位主爆區(qū)系指在拱肩槽上方的區(qū)域，三面與保護(hù)層相接。主爆區(qū)主要采取6 m梯段爆破，并在與保護(hù)層分界處布置施工預(yù)裂孔，以保護(hù)內(nèi)側(cè)巖體基本完整并利于手風(fēng)鉆施工，施工預(yù)裂孔間距為1.5 m。在臨近施工預(yù)裂面布置緩沖孔，該區(qū)所有爆破孔孔向均與臨近的開挖坡面坡比一致，以確保保護(hù)層厚度并保護(hù)設(shè)計(jì)開挖面。ROCD7液壓鉆施鉆，孔徑100 mm。

4 質(zhì)量控制

(1)超欠控制。

由于機(jī)具體形原因，邊坡開挖必然存在鋸齒狀。為了減少超欠挖，采取了超欠平衡原則進(jìn)行控制。對(duì)于所形成的鋸齒狀小臺(tái)階采用風(fēng)鎬或手風(fēng)鉆鑿巖順接。針對(duì)手風(fēng)鉆鉆爆情況，按照超欠10 cm控制；針對(duì)100 B鉆鉆爆情況，按照超欠25 cm控制。

(2)爆破藥量控制。

表1 壩肩邊坡開挖最大允許單響藥量表

在拱肩槽開挖前，針對(duì)壩肩開挖進(jìn)行了開挖爆破振動(dòng)試驗(yàn)，拱肩槽開挖爆破藥量控制主要依據(jù)該試驗(yàn)成果報(bào)告提出了開挖最大允許單響藥量。

(3)開展高拱壩拱肩槽開挖質(zhì)量控制QC小組活動(dòng)。

由于拱肩槽面由多個(gè)扭面組成，作為拱座建基面，質(zhì)量要求高，質(zhì)量控制難，項(xiàng)目部針對(duì)該部位開展了QC小組質(zhì)量管理活動(dòng)。立洲水電站大壩拱肩槽開挖質(zhì)量QC小組獲得中國電力建設(shè)優(yōu)秀QC小組二等獎(jiǎng)。

5 結(jié) 語

經(jīng)采取合理的施工技術(shù)措施及質(zhì)量控制方法，拱肩槽開挖質(zhì)量得到了很好的保證，拱肩槽坡面爆破半孔率達(dá)95%以上，有效地控制了剪刀孔、交叉孔的出現(xiàn)。拱肩槽坡面超欠控制在±10 cm范圍內(nèi)。作為非常重要的控制開挖坡面，開展QC小組活動(dòng)是非常必要的，通過制定獎(jiǎng)罰細(xì)則并著重于落實(shí)，是控制開挖質(zhì)量的重要輔助手段。通過筆者的介紹和總結(jié)，希望能給類似工程提供一定的借鑒。