向家壩水電站右壩肩邊坡預(yù)裂成型質(zhì)量控制

劉儒

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，西安，710016)

1 工程概況

向家壩水電站為一等大(一)型工程，工程樞紐建筑物主要由混凝土重力擋水壩、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)、左岸壩后廠房及左岸河中垂直升船機(jī)等組成。右壩肩邊坡開(kāi)挖高度66.0m，在高程351m、318m處設(shè)有兩個(gè)臺(tái)階，沿水流方向最大開(kāi)挖長(zhǎng)度約123m。

右壩肩自然邊坡高陡，無(wú)沖溝切割，出露地層巖性以厚至巨厚層砂巖為主，夾少量薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。壩肩部位主要結(jié)構(gòu)面為層間錯(cuò)動(dòng)帶、層面和節(jié)理裂隙，出露有2級(jí)軟弱夾層。岸坡卸荷裂隙最大長(zhǎng)度可達(dá)30m左右，張開(kāi)較明顯并夾泥。

右壩肩開(kāi)挖應(yīng)滿足以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):局部超欠挖，允許偏差范圍±15cm;面不平整度，允許偏差范圍≤15cm;坡腳及建基面標(biāo)高，允許偏差范圍0～+15cm;開(kāi)挖巖面外觀樣板要求巖面清潔、輪廓清晰平整，坡面殘留半孔對(duì)齊偏差≤5cm，且應(yīng)平直呈直線順接，節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖體半孔率＞90%，節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體半孔率＞60%，節(jié)理裂隙極十分發(fā)育的巖體半孔率＞30%。

2 質(zhì)量控制措施

2.1 “一超一欠”設(shè)計(jì)預(yù)裂施工邊線

右壩肩邊坡開(kāi)挖梯段高度33.0m，坡比1∶0.3，采用一次性預(yù)裂到底，結(jié)構(gòu)面超欠挖程度難以控制。為達(dá)到嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)梯段分三層開(kāi)挖，將33m層高邊坡劃為10m+10m+13m型多級(jí)預(yù)裂。同時(shí)，為滿足鉆孔設(shè)備操作技術(shù)要求，相鄰兩級(jí)坡面按一超一欠相結(jié)合方式(單級(jí)坡面超欠挖均在20cm以內(nèi))形成40cm寬小平臺(tái)。

2.2 通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化爆破參數(shù)

根據(jù)右壩肩爆破試驗(yàn)，結(jié)合邊坡實(shí)際地質(zhì)情況，邊坡預(yù)裂孔按80cm間距布置，線裝藥密度360g/m，主藥卷采用φ25mm乳化炸藥，堵塞長(zhǎng)度0.8m，底部設(shè)φ32mm加強(qiáng)藥卷，加強(qiáng)裝藥段控制在700g。為減小主爆區(qū)爆破對(duì)預(yù)裂面的破壞，距離預(yù)裂面1.8m布設(shè)一排緩沖孔，孔間距1.8m，按2.0kg/m線裝藥密度控制。

局部有夾層穿過(guò)部位需進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，線裝藥密度控制按300g/m～330g/m，堵塞長(zhǎng)度0.6m，底部φ32mm加強(qiáng)藥卷500g～650g效果較理想。

2.3 預(yù)裂孔樣架搭設(shè)質(zhì)量控制

預(yù)裂孔采用QZJ－100E潛孔鉆造孔。鉆機(jī)導(dǎo)向架采用外徑φ48mm壁厚3.5mm鋼管搭設(shè)，為提高導(dǎo)向架剛度，增強(qiáng)穩(wěn)固性，與鉆機(jī)連接的水平鋼管采用壁厚5mm長(zhǎng)3m或6m鋼管，避免在鉆孔過(guò)程中因?qū)蚣茏冃螌?dǎo)致鉆機(jī)位移，影響預(yù)裂巖面平整度。導(dǎo)向架形式根據(jù)開(kāi)挖面現(xiàn)場(chǎng)條件確定。

開(kāi)口線布置在平臺(tái)面施鉆情況下，搭設(shè)三角型導(dǎo)向架。地面按2m間距布置兩排錨筋，樣架水平桿將錨筋連接成內(nèi)外兩排，樣架內(nèi)外斜桿底部與水平桿連接牢固，外側(cè)斜桿上部水平桿連接，上下兩水平桿作為鉆機(jī)固定桿。地面錨筋參數(shù)φ25mm，L=1m，外露20cm。

開(kāi)口線在馬道面施鉆情況下，搭設(shè)梯型導(dǎo)向架。馬道坡面按2m間距布置兩排插筋，樣架豎桿直接固定在坡面錨筋上，水平桿將豎桿連接成一個(gè)整體，上下兩水平桿作為鉆機(jī)固定桿，坡面錨筋參數(shù)φ25mm，L=1.5m，外露1m。

樣架搭設(shè)過(guò)程中用水平尺檢測(cè)，確保臨近預(yù)裂孔側(cè)水平連接桿的水平度。樣架搭設(shè)完成后，測(cè)量使用全站儀校核樣架工作面豎向傾角和水平連接桿的水平度，微調(diào)處理后加固連接扣件，在上下兩排水平桿上測(cè)量放出鉆機(jī)固定點(diǎn)位。樣架搭設(shè)完畢后，測(cè)量人員對(duì)導(dǎo)向架逐一檢查、校正，確保樣架導(dǎo)鉆方向和斜度與預(yù)裂孔一致。導(dǎo)向架搭設(shè)穩(wěn)固后方可擺放鉆機(jī)，鉆機(jī)擺放位置由鉆工用吊錘將中心點(diǎn)放于導(dǎo)向架底部橫桿上。鉆機(jī)擺放完畢后，檢查鉆機(jī)傾角并進(jìn)行調(diào)整，確定與設(shè)計(jì)傾角相符后，使用扣件將鉆機(jī)固定于導(dǎo)向架上安裝鉆桿，采用坡度尺檢查鉆桿傾角。

2.4 造孔質(zhì)量控制

2.4.1 鉆機(jī)架設(shè)完畢后，測(cè)量檢查、校核，確保鉆機(jī)開(kāi)孔方向、點(diǎn)位與爆破設(shè)計(jì)一致。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基巖面情況，個(gè)別開(kāi)孔部位基巖面不平整，采用人工鑿孔。

2.4.2.鉆機(jī)開(kāi)孔前，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)鉆工進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，每個(gè)孔的孔深、孔斜及鉆孔責(zé)任人實(shí)行掛牌標(biāo)示。

2.4.3 在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆桿容易發(fā)生偏移，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，QZJ－100E鉆機(jī)增加限位擋板和加裝孔內(nèi)扶正器等，能有效縮小鉆桿偏移幅度。為保證鉆孔質(zhì)量，要求鉆孔人員用地質(zhì)羅盤精確檢查樣架、鉆桿的角度，檢查樣架與鉆機(jī)連接的牢固性。當(dāng)鉆桿傾角偏差大于0.3°、方位角偏差大于0.5°或鉆機(jī)固定卡松動(dòng)時(shí)，必須停鉆采取措施糾偏。在開(kāi)孔1m范圍內(nèi)，每鉆進(jìn)20cm對(duì)鉆桿傾角進(jìn)行檢查，之后每1m檢查一次。

2.4.4 鉆進(jìn)深度接近設(shè)計(jì)孔深時(shí)，在最后一根鉆桿上用油漆或線做出記號(hào)，待鉆到設(shè)計(jì)孔深后即停止鉆孔，終孔后檢查孔深、孔向。若孔深超出設(shè)計(jì)10cm，超鉆孔段用砂子或砂漿回填，保證預(yù)裂孔底落在同一高程點(diǎn)上。若傾角偏差大于0.3°、方位角偏差大于0.5°、孔深偏差大于5cm，不合格，孔砂漿回填，重新開(kāi)孔。

2.5 預(yù)裂孔裝藥及網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)施工控制

2.5.1 預(yù)裂孔線裝藥密度，嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)參數(shù)控制。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)狀況，對(duì)局部巖層較差部位預(yù)裂孔線裝藥密度，采取在孔口2m段范圍內(nèi)按正常裝藥量的10%裝藥，以改善預(yù)裂面孔口成型質(zhì)量。為避免預(yù)裂孔裝藥出現(xiàn)錯(cuò)裝，在每個(gè)孔位樹(shù)立標(biāo)示牌，注明孔號(hào)、孔深及線裝藥密度。

2.5.2 預(yù)裂孔竹片裝藥，竹片的寬度為3cm～4cm，人工削除竹片中間的竹節(jié)。預(yù)裂藥卷現(xiàn)場(chǎng)綁扎，為保證綁扎藥卷的線裝藥密度與孔位一一對(duì)應(yīng)，在竹片上注明其孔號(hào)與線裝藥密度。

2.5.3 裝藥前檢查預(yù)裂孔內(nèi)是否有塌孔、堵孔現(xiàn)象，裝藥過(guò)程中做出裝藥記錄，裝藥完畢后逐孔檢查，排查漏裝、漏堵現(xiàn)象。

2.5 爆破網(wǎng)絡(luò)根據(jù)邊坡及附近受保護(hù)質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度要求設(shè)計(jì)，控制最大單響藥量在規(guī)定范圍以內(nèi)。右壩基預(yù)裂爆破按邊坡質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度5cm/s進(jìn)行控制。

3 預(yù)裂效果

根據(jù)邊坡預(yù)裂面成型情況，在軟弱夾層或?qū)娱g結(jié)合帶半孔率偏低，孔位偏差最大為8cm，不平整度最大為11cm。節(jié)理、軟弱夾層在很大程度上影響了爆炸應(yīng)力波以及爆生氣體對(duì)巖石的作用，使預(yù)裂爆破抵抗線以及巖石裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不規(guī)整的爆破輪廓線。邊坡開(kāi)挖面其余炮孔均可見(jiàn)半孔，半孔率達(dá)100%，孔位偏差在3cm以內(nèi)，坡面不平整度在8cm以內(nèi)。根據(jù)爆破振動(dòng)檢測(cè)結(jié)果，右壩肩開(kāi)挖導(dǎo)致的保留邊坡巖體爆破影響深度在1m范圍以內(nèi)，且多數(shù)情況下巖體爆后波速變化率較小，屬甚微爆破破壞或未破壞。 ■