水電站導流洞開挖施工技術探討

杜曉虎

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

大崗山左岸導流洞工程主要項目包括左岸導流洞、主洞工程、101#支線公路、導流洞出口永久橋以及相關的圍堰工程、臨時工程等。

該導流洞布置于大渡河左岸和平溝與銅槽溝之間，沿線山體雄厚，谷坡陡峻，基巖裸露，自然坡度一般50°～65°，相對高差一般在600m以上。河谷呈“Ω”形嵌入河曲形態，和平溝與銅槽溝之間河水流向SSW，枯水期河水位約960～953m，水面寬40～70m，水深7～11m。其中，該標導流洞進口邊坡最大坡高超過120m、出口邊坡大于130m，分層馬道間的高差大于20m，且邊坡開挖面處于風化帶，圍巖較破碎，屬于強卸荷帶。

導流洞開挖施工期間，須加強邊坡的穩定監測，制定切實可行的應急處理措施，來保證邊坡的圍巖穩定和施工安全。該工程土石方明挖共214071m3，其中覆蓋層開挖 36103m3，石方開挖177968m3。

2 土石方開挖分層處理

針對該工程導流洞進口土石方明挖根據現場施工條件，將以導流洞左岸低線公路為前期開挖施工道路，將進口分為上、下兩大部分進行。970.0m高程以上的土石方開挖，待從970.0m高程低線公路分支修建的至開挖坡頂的A#道路形成后，即分層進行進口段邊坡的開挖作業。

根據招標文件和圖紙資料，為了便于開挖施工，擬按進口邊坡各馬道高程將進口上部邊坡開挖分為6大層:

▽1035.5m以上部分為第1層;

▽1035.5～▽1016.5m高程之間為第2層;

▽1016.5～▽995.5m高程為第3層;

▽995.5～▽975.5m高程為第4層;

▽975.5～▽970.0m高程為第5層;

▽970.0m以下高程為第6層。

在開挖作業中按10m左右厚度又將各大層分為幾個作業小層，自上而下逐層開挖。進口段▽970.0m以下開挖待導流洞進口上層洞挖完成，形成至進口支洞的出碴通道后，再分3小層進行開挖。

根據招標文件和圖紙資料，該工程出口段邊坡開挖可分為兩大部分進行:▽970.0m以上部分為第1層;▽970.0m高程以下段為第2層。

在開挖作業中按10m左右厚度又將各大層分為幾個作業小層，自上而下逐層開挖。出口下部邊坡開挖待導流洞出口上層洞挖完成，形成至出口支洞的出碴通道后，再分兩小層進行開挖。

3 開挖實施技術

3.1 覆蓋層、強風化巖開挖

針對該工程1045.50m高程以上開挖方量小，前期沒有施工道路進入施工部位，利用施工道路修筑的時間，擬采用人工開挖覆蓋層直接翻渣到低線公路積渣坑后再集中出渣，石方采用人工持手風鉆造孔，按3～5m一層進行光面爆破。邊坡開口線頂部截水溝的開挖應先于坡面開挖，由人工按設計結構撬挖成形。

3.2 石方開挖

為確保進(出)口邊坡的穩定和平整度，所有永久邊坡均采用預裂爆破。馬道和建基面采取水平預裂(或光面)爆破。當進出口部位覆蓋層挖完露出巖石后，在頂部鉆機無法到達的部位用YT-28手風鉆自上而下分層鉆孔爆破，形成5～10m寬的施工平臺。形成施工平臺后，CM351鉆機開至工作面進行鉆孔。人工裝藥，非電雷管微差深孔爆破。周邊預裂爆破，以控制邊坡開挖質量。

各層開挖爆碴由TY220推土機或PC400液壓反鏟自工作面直接翻渣至下部的低線公路積渣坑，由布置于該處的PC400型液壓反鏟裝15t自卸汽車運至渣場。梯段爆破以CM351鉆機造孔為主，輔以YT-28手風鉆進行保護層開挖;鉆孔孔徑Φ105～Φ165，梯段高度10m左右。接近設計面時預留保護層，保護層預留厚度為1.5m。在石方開挖前，應進行爆破試驗(包括預裂爆破試驗)，以取得合理的爆破參數。爆破石渣采用PC400挖掘機或CAT966F裝載機挖裝15t自卸車出渣。

3.2.1 預裂爆破

在石方開挖前采取爆破試驗，施工工藝流程見圖1所示。

圖1 預裂爆破施工工藝流程圖

預裂孔鉆孔前，先平整場地，測量準確放出設計開挖線，并灑白灰標示。鉆機就位后要用水平儀準確調平。進(出)口開挖邊坡分別為1∶0.3、1∶0.5和1∶0.75。鉆孔到達設計深度后吹孔2～3遍。藥卷綁扎在現場進行，在竹片上用膠布將炸藥、導爆索按設計間距綁扎牢固，為克服孔底夾制力，孔底藥量要適當加大，堵塞長度0.8m，藥卷布置見圖2所示。爆破完成后檢查爆破效果，邊坡開挖質量要滿足施工技術規范要求，欠挖小于15cm，超挖小于20cm，半孔保留率大于85%。

圖2 預裂爆破藥卷綁扎圖

3.2.2 深孔梯段爆破施工

根據起爆網絡先預裂后主爆的原則，主爆孔和預裂孔分段起爆，起爆時間間隔100ms。采用CM351高風壓鉆鉆孔，孔排距2.5～(3×2)m，鉆孔完畢后及時清孔，并注意孔口的保護，特別是雨季，防止塌孔。孔口堵塞段不小于1.9m，起爆采用非電毫秒微差擠壓爆破，嚴格控制爆破方向。

最后一層開挖時底部留足1.2～1.5m保護層，用手風鉆孔開挖。每次爆破施工作業，必須加強過程控制。對鉆孔質量、裝藥量等爆破參數嚴格控制。爆破后使用PC400挖掘機或裝載機裝15t自卸汽車出渣。

該工程所采取的鉆爆參數選擇見表1所示。

表1 進(出)口邊坡鉆爆參數表

3.2.3 保護層開挖

針對建基面以上預留1.2～1.5m保護層，保護層開挖應先進行爆破試驗，確定孔間排距、裝藥量及軟墊層長度等參數后，再進行實施。施工步驟如下:

根據爆破試驗，用手風鉆進行加密鉆孔，孔深1.2～1.5m，嚴格控制孔深(孔底不得進入建基面以下，應在建基面水平面上)，孔排距0.6m左右，間距0.5m左右，孔底30cm填軟墊層(鋸木屑、草團、小木塊)，孔間微差爆破后推土機集渣，液壓反鏟裝15t自卸汽車出渣。人工配合裝載機清除石渣。

3.2.4 鉆爆施工技巧

為了有效地確保鉆爆施工質量，對鉆爆施工相關參數合理選取是關鍵措施之一。

針對炮孔的孔徑、孔斜、孔深應符合經監理人批準的鉆爆設計要求，炮孔的孔底應落在爆破圖規定的平面上;炮孔經檢查合格后，方可裝藥爆破;炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯結，應符合報經監理人批準的鉆爆設計要求并由經考核合格的炮工負責。

光面爆破和預裂爆破效果應達到以下要求:

殘留炮孔痕跡應在開挖輪廓面上均勻分布。炮孔痕跡保存率:①光面爆破:弱風化巖體30%～50%，微風化和新鮮巖體≥80%;②預裂爆破:弱風化巖體40%～80%，微風化和新鮮巖體≥80%。

相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁不應有明顯的爆震裂隙。

相鄰兩茬炮之間的臺階或預裂爆破孔的最大外斜值，不應大于15cm;預裂爆破后，必須形成貫穿連續性的裂縫。

3.2.5 施工質量控制技術

對于鉆爆施工來說，其需要采取嚴格的安全措施以及質量控制技術。

該工程在實施爆破施工前，進行爆破試驗，合理選擇爆破參數。同時要求準確無誤的測量放線技術、鉆孔方向及角度滿足設計要求，施工時隨時檢查和調整。

采用預留巖體保護層的開挖方法時，其上部開挖的炮孔不得穿入保護層。開挖保護層時，無論采用何種開挖爆破方法，鉆孔均不得鉆入建基面巖體。

對于緊鄰水平建基面的爆破必須通過試驗證明可行，并經監理人批準后，才可在緊鄰水平建基面采用有巖體保護層或無巖體保護層的一次爆破法。

與預裂面相鄰的松動爆破孔，應嚴格控制其爆破參數，避免對保留巖體造成破壞，或使其間留下不應有的巖體而造成施工困難。

4 結語

針對水電站導流洞開挖施工中，其工作面大而且施工難度較大等特點。工程擬采用人工開挖覆蓋層直接翻渣到低線公路積渣坑后再集中出渣。石方采用人工持手風鉆造孔，按3～5m一層進行光面爆破;同時為確保進(出)口邊坡的穩定和平整度，所有永久邊坡均采用預裂爆破。

工程實踐效果表明，該工程所采取的導流洞開挖技術措施可以有效地確保工程施工質量以及安全性。

［1］杜鑫，劉小兵，劉曉輝，等．溪洛渡水電站導流洞開挖施工技術研究［J］．四川水利，2013(04):30-31．

［2］艾克熱木·霍加，古力帕熱·帕拉哈提．溪洛渡水電站導流洞開挖施工技術研究［J］．新疆水利，2010(07):28-34．

［3］陳澤鑫，黃獻新．珊溪水庫工程1號導流洞開挖施工［J］．內江科技，2011(03):28-34．