蓋下壩水電站壩肩開(kāi)挖施工技術(shù)

王錦江，李明柱，范 永，楊讓全

（1.中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州310004；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春130021）

1 工程概況

蓋下壩水電站位于重慶市云陽(yáng)縣和奉節(jié)縣境內(nèi)的長(zhǎng)江一級(jí)支流長(zhǎng)灘河中上游河段。水庫(kù)正常蓄水位392.00 m，死水位352.00 m，水庫(kù)總庫(kù)容3.54×108m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.03×108m3。電站裝機(jī)容量132 MW，保證出力31 MW，多年平均發(fā)電量3.8×108kW·h。水電站大壩及泄水建筑物為1 級(jí)建筑物，消能建筑物為3 級(jí)建筑物，引水發(fā)電建筑物為3 級(jí)建筑物。拱壩頂高程394.00 m，最大壩高160.00 m（包括墊座），壩頂中心線弧長(zhǎng)(含溢流壩)153.31 m。拱冠梁處壩頂寬6.00 m，拱冠梁處壩底寬14.962 m，厚高比0.106。

該電站壩址區(qū)處于峽谷地段，基巖裸露，地形高聳陡峻，兩岸的谷坡坡度60°～80°，山體高程600～700 m，相對(duì)高差150～300 m，呈狹窄的“V”型河谷，施工場(chǎng)地條件較差。兩岸拱間槽開(kāi)挖為人工高邊坡，其中上游側(cè)為平行巖層走向的逆向邊坡，邊坡的穩(wěn)定條件較好；下游側(cè)為順向坡，邊坡的整體穩(wěn)定條件相對(duì)不利。

左壩頭開(kāi)挖邊坡較高，且陡峭，為了確保邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定，對(duì)原始邊坡擾動(dòng)較小，減少開(kāi)挖工程量，左岸邊坡采用洞挖形式進(jìn)行，并在對(duì)左壩頭大跨度的洞頂及邊墻進(jìn)行混凝土襯砌施工后，再進(jìn)行左岸進(jìn)行槽挖式作業(yè)，并注意控制爆破震動(dòng)對(duì)周邊的影響。受陡峭邊坡開(kāi)挖采用拱端開(kāi)槽形式影響，局部高程槽挖部位會(huì)出現(xiàn)倒坡，為保證大壩開(kāi)挖邊坡表層局部巖體穩(wěn)定，在施工時(shí)需對(duì)大壩巖體邊坡進(jìn)行加固和支護(hù)處理，以策安全。

2 壩肩開(kāi)挖施工方案

2.1 左岸壩肩開(kāi)挖

左岸壩肩施工前，先完成與其相結(jié)合的2 號(hào)永久交通洞施工，其施工完成后方可進(jìn)行拱肩開(kāi)挖施工。左岸拱肩槽開(kāi)挖采用拱端開(kāi)槽的開(kāi)挖方式，拱肩槽上游面與拱端成小于90°角，拱肩槽下游面與拱端成接近于90°角，拱肩槽接近于矩形狀。拱肩槽上、下游面對(duì)爆破制約較大，容易將上、下游面拉掉，況且開(kāi)挖斷面較小。為了減少對(duì)上部巖體穩(wěn)定的影響，394～375 m 高程的左岸拱肩槽開(kāi)挖分層厚度在4～5 m 之間，以減小爆破作業(yè)時(shí)對(duì)上部巖體的震動(dòng)影響。375～253 m 高程的拱肩槽開(kāi)挖分層厚度在10～15 m，為了減小爆破作業(yè)對(duì)上部巖體的震動(dòng)，394～375 m 高程的拱肩槽開(kāi)挖分層厚度控制在5 m 以內(nèi)。采用三向預(yù)裂爆破，鉆孔設(shè)備為YQ-100B 潛孔鉆。

出渣方式為小挖機(jī)翻渣到河床，河床裝運(yùn)。由于左岸拱肩槽是在隧洞端部與壩體連接位置的隧洞內(nèi)向下開(kāi)挖，有交通洞可以直接到達(dá)開(kāi)挖工作面頂部，通過(guò)一定的方法可以解決采用設(shè)備到達(dá)工作面出渣的問(wèn)題。在拱肩槽開(kāi)挖面上部的隧洞已襯砌混凝土的頂拱上安裝1 臺(tái)10 t 電動(dòng)葫蘆，其軌道延伸至拱肩槽開(kāi)挖面以外的隧洞內(nèi)。梯段爆破后，用電動(dòng)葫蘆將停放在隧洞內(nèi)（拱肩槽開(kāi)挖面邊上）的PC60 小挖機(jī)吊到爆破后的開(kāi)挖面進(jìn)行翻渣作業(yè)，翻渣完成后，再將PC60 小挖機(jī)吊回到原停放位置。此方法簡(jiǎn)單易行，節(jié)約成本，既提高了施工效率，有能有效出渣，值得在類似條件下推廣應(yīng)用。同時(shí)，電動(dòng)葫蘆可以將鉆孔設(shè)備、起爆物資進(jìn)行吊運(yùn)。

2.2 右岸壩肩開(kāi)挖

右岸受地形限制，施工機(jī)械無(wú)法到達(dá)開(kāi)挖工作面，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)察看，在右岸導(dǎo)流洞進(jìn)口下游72 m 高程處開(kāi)始修建人工棧道到達(dá)右壩頭開(kāi)挖邊坡開(kāi)口線，作為施工人員工作通道進(jìn)行右岸壩肩開(kāi)挖。風(fēng)、水、電沿人工棧道布設(shè)，直通作業(yè)面。利用左岸已有道路，先將潛孔鉆、部分設(shè)備、材料運(yùn)輸至左岸，再通過(guò)大壩兩岸布設(shè)的簡(jiǎn)易跨河纜索將其運(yùn)輸至右岸，人工搬運(yùn)至開(kāi)挖工作面。右岸壩肩開(kāi)挖梯段高度為10～15 m，采用自上而下，分層梯段爆破的方法，邊坡采用光面爆破。鉆孔設(shè)備為YQ-100B 潛孔鉆。

出渣方式為人工翻渣和斜坡溜渣到河床，河床裝運(yùn)。由于翻渣設(shè)備無(wú)法到達(dá)右岸作業(yè)面，需人工進(jìn)行翻渣。為了減小人工翻渣強(qiáng)度，采用控制爆破，將每一開(kāi)挖梯段的底板爆破成斜坡面，同時(shí)控制好起爆的順序及爆破方向，每次梯段爆破后，大部分石渣均能通過(guò)斜坡面拋灑或滑落出去，再通過(guò)人工將剩余渣子翻至斜坡面上溜出去。采用這種辦法開(kāi)挖溜渣，溜渣效果好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，效果明顯。

2.3 爆破方式及爆破參數(shù)選擇

左岸及右岸330 m 以下主要采用三向預(yù)裂爆破，以盡量保證拱肩槽上、下游面不被爆破拉掉。右岸330 m 以上主要是采用光面爆破，以利于拋渣、溜渣。爆破參數(shù)通過(guò)爆破試驗(yàn)及根據(jù)實(shí)際爆破效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整確定。

1）三向預(yù)裂爆破：鉆孔機(jī)具為YQ-100B 潛孔鉆；孔徑D=90 mm；孔距a=80 cm；臺(tái)階高10 m；鉆孔角度嚴(yán)格按設(shè)計(jì)角度，由測(cè)量放樣控制定位；藥卷，φ32 防水乳化炸藥，單只長(zhǎng)22 cm，重200 g；線裝藥密度K=（300～350）g/m；不偶合系數(shù)為2.8；孔底裝藥加強(qiáng)；堵塞長(zhǎng)1.0 m；起爆網(wǎng)路采用導(dǎo)爆索加毫秒導(dǎo)爆雷管。

2）光面爆破：鉆孔機(jī)具為YQ-100B 潛孔鉆；孔徑D=90 mm；孔距a=80 cm；臺(tái)階高10～15 m（以10 m 為主）；鉆孔角度嚴(yán)格按設(shè)計(jì)角度，由測(cè)量放樣控制定位；藥卷，φ32 防水乳化炸藥，單只長(zhǎng)度22 cm，重200 g；線裝藥密度K=（400～450）g/m；不偶合系數(shù)為2.8；孔底裝藥加強(qiáng)；堵塞長(zhǎng)1.0 m；起爆網(wǎng)路采用導(dǎo)爆索加非電毫秒導(dǎo)爆雷管；緩沖孔孔距為200 cm；緩沖孔與光爆孔距離為150 cm；緩沖孔堵塞長(zhǎng)2.5 m。

3）深孔梯段爆破：鉆孔機(jī)具為YQ-100B 潛孔鉆；孔徑D=100 mm；梯段高度H=10～15 m（以10 m 為主）；第一排最小抵抗線W=1.8～2.4 m；炮孔孔距a=3.0～3.5 m（左岸高程310 m 以上a=2.8～3.0 m）；炮孔排距b=2～2.5 m；前排孔裝藥量A=K·H·W·a，后排孔裝藥量A=K·H·b·a，K=0.4～0.45 kg/m3；炮孔堵塞長(zhǎng)2.5 m；起爆網(wǎng)路采用非電毫秒導(dǎo)爆管微差起爆網(wǎng)路；起爆方式為“V”型起爆。

3 施工方法

兩岸壩肩開(kāi)挖的施工程序?yàn)椤白陨隙?，開(kāi)挖一層，支護(hù)處理一層”。施工步驟為：

3.1 施工準(zhǔn)備

開(kāi)挖施工前，所需風(fēng)、水、電管線安裝完成并進(jìn)行測(cè)試。施工道路（棧道）完成，施工用各類設(shè)備準(zhǔn)備齊全，開(kāi)挖工作面已進(jìn)行測(cè)量放樣。

3.2 植被清除

拱槽開(kāi)挖植被清除主要是右岸，左岸無(wú)植被，采用人工方法進(jìn)行,根據(jù)要求施工場(chǎng)地地表的植被清理范圍為施工圖所示最大開(kāi)挖邊線外側(cè)至少10 m 的距離。

3.3 石方（砂礫石）開(kāi)挖

壩肩開(kāi)挖總的施工程序是自上而下分臺(tái)階開(kāi)挖，全徑向，為了保證兩岸拱槽和拱肩的平整度和整體性，上下游邊坡和建基面巖壁采用光面爆破或三向預(yù)裂爆破，中部采用深孔微差梯度爆破。爆破參數(shù)通過(guò)爆破試驗(yàn)及根據(jù)實(shí)際爆破效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整確定。

1）預(yù)裂孔的布置：預(yù)裂孔沿設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊線布置，孔距為80～100 cm。

2）緩沖孔布置：為確保預(yù)裂面的爆破質(zhì)量，在預(yù)裂孔與主爆孔之間增設(shè)一排緩沖孔，緩沖孔的孔距為1.2～1.8 m，排距為1.5 m，緩沖孔與預(yù)裂孔的距離為1.2～1.5 m。

3）主爆孔的布置：主爆孔布置在緩沖外側(cè)，第一排主爆孔與緩沖孔之間的距離為2 m 左右。主爆孔的排距為2 m 左右，孔距為3～3.5 m。

4）為降低人工翻渣強(qiáng)度，首層開(kāi)挖時(shí)，要形成一個(gè)傾向河床的斜坡面，便于石渣的滾落和人工溜渣。

基坑為砂礫石，采用挖掘機(jī)和ZL-50 裝載機(jī)裝20 t 自卸車，運(yùn)至渣場(chǎng)。

3.4 邊坡支護(hù)

邊坡支護(hù)緊隨開(kāi)挖施工工作面施工，邊坡處理按照“開(kāi)挖一層、處理一層”的原則進(jìn)行組織施工，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一層開(kāi)挖。

鉆孔機(jī)具按深度選用：孔深在5.0 m 以內(nèi)時(shí)采用YT—28 型手風(fēng)鉆，若孔深大于5.0 m 則采用YQ-100B 潛孔鉆。錨桿采用φ22，φ25，φ28 的螺蚊鋼，錨桿制作在鋼筋廠內(nèi)統(tǒng)一加工、處理、保管，運(yùn)至安裝工作面后直接安裝。錨桿的施工程序?yàn)椤跋茸{后安裝錨桿”。

由于右岸邊坡支護(hù)設(shè)備無(wú)法運(yùn)至工作面，且支護(hù)工作面狹小，支護(hù)工作很難全面展開(kāi)，為確保施工安全和加快施工進(jìn)度，右岸采用了錨桿加主動(dòng)安全網(wǎng)的支護(hù)形式，即對(duì)于部分位置采用錨桿支護(hù)，對(duì)于巖石破碎及有斷層、裂隙通過(guò)部位采用掛設(shè)SNS 主動(dòng)安全網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

蓋下壩水電站開(kāi)挖施工根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同部位的實(shí)際情況，分別采用了電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)小挖機(jī)、纜索運(yùn)送開(kāi)挖設(shè)備，各類器材，錨桿加主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的支護(hù)形式，通過(guò)爆破試驗(yàn)及實(shí)際施工中對(duì)爆破參數(shù)的調(diào)整，精心施工，最終取得了好的爆破效果，爆破成型的建基面平整、平順，半孔率高。