柬埔寨桑河水電站廠房基坑開挖淺析

楊成剛

[摘 要]：本文從多次爆破試驗確定相關(guān)參數(shù)，采用預(yù)裂爆破、預(yù)留保護層進行沖擊錘開挖、中部拉槽擴大臨空面等方式，對廠房基坑多點快速開挖，為工程整體進度如期實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)；質(zhì)量保障中在平整度、半孔率等方面達到了較好的水平，超欠挖也得到很好控制。

[關(guān)鍵詞]廠房基坑；開挖；平整度；論證

中圖分類號：TV551.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0183-02

引言：柬埔寨桑河水電站廠房基坑開挖范圍較廣，深度較大，建基面臺階、不同坡度邊坡較多，在較短的時間內(nèi)完成達到比較理想的開挖效果，存在一定難度。

一、工程概況

桑河二級水電站位于柬埔寨東北部上丁省西山區(qū)境內(nèi)，桑河二級水電站裝機容量為400MW，樞紐主要有左右岸均質(zhì)土壩、河床泄洪壩段、混凝土擋水壩段、河床式廠房等，壩頂全長6540m，其中混凝土壩段長464m（不含側(cè)墻），擋水建筑物最大壩高59.0m。電站主要為柬埔寨國家電網(wǎng)提供電源。

廠房布置在主河床的左側(cè)，主廠房總長為191.0m，包括主機間、安裝間和裝卸間。主機間段沿水流方向依次布置攔沙坎、進水渠、攔污柵、壩頂交通、檢修閘門、主機間、下游副廠房、尾水平臺、事故閘門、尾水渠。

二、地質(zhì)條件及工程任務(wù)

樞紐區(qū)處于桑河與斯雷波克河交匯處下游約1.5km處的平緩開闊河谷段，枯水期河水位高程約48.5m，水深1～3m。河床地形整體平緩，局部分布淺薄沖積層，厚度一般0～1m，揭露條件普遍為基巖裸露，兩岸地形坡度一般1～3°。

廠房主機壩段建基高程22.50m～27.8m，安裝間壩段建基高程47.0m。壩基巖體為多為微風(fēng)化狀安山巖，巖體中硬較完整，呈次塊狀～鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體工程地質(zhì)類別主要為Ⅲ類，巖石單軸抗壓強度為53～74MPa。

廠房壩段處于電站施工的關(guān)鍵線路上，石方開挖量51萬m3，占開挖總量71萬m3的71.8%。

三、施工總體方案及土石方平衡規(guī)劃

基坑在全年圍堰保護下施工，上下游圍堰閉氣抽水前，根據(jù)廠房壩段水深在1～3m，河床覆蓋層較少等特點，沿廠房壩段適當(dāng)位置布置子圍堰，填筑“堰中堰”，將廠房壩段形成小基坑，抽水提前進入廠房基坑開挖；上下游圍堰閉氣抽水后，全面開始基坑開挖。開挖前，先修施工道路至槽挖區(qū)域，然后按平面分塊，立面從上至下分層開挖，石方開挖分層高度按10m左右控制。尾水渠被下游圍堰占壓部分隨下游圍堰拆除時，采用機械為主輔助鉆孔爆破方法施工。

基坑開挖采用深孔梯段爆破，建基面合理分層，控制爆破，挖掘機結(jié)合自卸汽車運輸。開挖邊坡的支護在分層開挖過程中緊跟開挖面進行，上層的支護保證下一層的開挖安全順利進行，隨機支護隨開挖及時進行。

49m高程以上土方開挖，利用上下游圍堰合龍后，利用圍堰上游道路、圍堰下游道路進入施工。基坑抽水后，廠房壩段35m高程以上利用基坑4#道路、基坑5#道路、基坑6#道路進入施工；廠房壩段27.8m高程以上利用基坑10#道路、基坑11#道路進入施工；廠房壩段27.8m高程以下利用基坑1#道路、基坑12#道路進入施工。

本標(biāo)基坑土石方開挖總量約90萬m3，除16萬m3石方運往圍堰填筑，基坑石方由于壓碎指標(biāo)不合格不能作為毛料均運往2#棄渣場。

四、施工方法及過程控制

基坑開挖首先進行中部拉槽爆破，再分塊進行擴挖的程序施工。2m厚保護層以上部分采用CM351鉆主爆孔，梯段爆破。2m厚保護層采用手風(fēng)鉆孔；邊坡預(yù)裂采用YQ-100B鉆預(yù)裂孔。

開挖區(qū)立面分層、平面分塊，初步擬定保護層分塊尺寸為20m×10m（長×寬），常規(guī)梯段分塊尺寸為40m×20m（長×寬），分塊尺寸根據(jù)施工實際進行調(diào)整。平面分塊順序一每層立面掏槽后，平面能快速擴展工作面，同時方便進入下一層施工，充分利用施工資源為原則進行編號。

為控制建基面超欠挖、確保建基面開挖質(zhì)量。采用CM351鉆主爆孔至建基面、梯段控制爆破，一次性破除；預(yù)留2.0m厚保護層，保護層采用沖擊錘無爆破開挖。

建筑物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)槽開挖在達到邊坡設(shè)計輪廓面或水平建基面后進行，采用分層爆破，沿輪廓面按孔深1.2～2.5m、φ40mm炮孔，輪廓面采用光面爆破，其間采用拉槽輔助爆破，每層進尺深度控制在4～6m以內(nèi)，槽底建基面以上0.2m采用液壓破碎錘清理，輔助人工撬挖。

對于開挖揭示的斷層、軟弱夾層及其它地質(zhì)缺陷按施工圖紙要求和監(jiān)理人的指示進行清理，監(jiān)理人認(rèn)為需補充開挖的，進行補充開挖。一般在基礎(chǔ)開挖至建基面后進行處理，盡可能不放炮而采用人工開挖處理；須放炮開挖時，在監(jiān)理人的同意下，采用手風(fēng)鉆造密孔，小藥量進行爆破開挖，并盡可能減少對開挖線以外保留巖體的影響和擾動。

壩基開挖通過施工道路直接進入工作面采用1.8、1.6m3反鏟挖機裝25t、20t自卸汽車運渣。

廠房集水井共2個，廠房集水井頂高程為27.8m，底部高程為12.8m，開挖高差15m，開挖尺寸為13m×9m（長×寬），廠房大面開挖至22.5m高程后，即進行集水井井挖；為節(jié)約施工工期，兩個集水井交替開挖。為避免相鄰集水井的爆破振動影響，必須支護好上一層后再進行下一層開挖。

集水井自上而下分六層開挖，分層高度2.5m，均采用Y28手風(fēng)鉆鉆孔。第一層、第二層利用上游側(cè)臨空面，分9m×6.5m兩塊，中部拉槽，兩側(cè)光面爆破施工；開挖渣料采用PC400挖掘機結(jié)合20t自卸汽車運輸出渣。第三層以下，先在中部2.5m×2m（長×寬）的爆塊進行掏槽開挖，然后沿上下游方向拉通一條寬2m的槽，兩側(cè)分4塊進行擴挖；開挖渣料采用PC400LC長臂反鏟結(jié)合20t自卸汽車運輸出渣。

五、爆破設(shè)計

（1）梯段爆破

基坑開采采用梯段爆破法，邊坡開挖采用預(yù)裂爆破法。鉆孔采用CM351型鉆機（孔徑φ110）。各項爆破參數(shù)如下：

鉆孔直徑為φ110時，孔間距為a×b=5×4m，布孔方式采用矩形或梅花型，鉆孔角度一般為90°，其余根據(jù)地形需要進行角度調(diào)整。裝藥采用φ90乳化炸藥藥卷，鉆孔超深按1.0m計算，則標(biāo)準(zhǔn)孔深為11m，堵塞長度2.0m。

梯段爆破采用孔間微差順序爆破網(wǎng)路，這種塑料導(dǎo)爆管毫秒雷管接力起爆網(wǎng)路，能有效地將多孔齊爆變?yōu)槎嗫追侄位騿慰捉恿ζ鸨?，且前爆孔為后爆孔提供新的臨空面，能充分利用爆破能量，爆破時增加巖石相互之間碰撞次數(shù)，爆破巖塊的塊度小，單段起爆藥量少，極大減小了爆破振動對保留巖體的影響。導(dǎo)爆索直接下至孔底作為起爆體，采用排間微差時同段起爆的炮孔用導(dǎo)爆索連接，段間采用MS-2非電雷管接力或者采用MS-1～MS-10非電雷管控制起爆順序和時差。

施工過程中根據(jù)實際爆破效果和爆塊位置采用孔間微差、寬孔距小排距等起爆方式，以達到改善爆破效果和降低炸藥單耗的目的。

（2）預(yù)裂爆破

①孔距：a=（8～12）D，其中a——炮孔孔距（mm）D——孔徑（mm）

預(yù)裂爆破區(qū)的寬度范圍一般應(yīng)控制在11m左右，爆區(qū)包括預(yù)裂孔在內(nèi)不多于6排炮孔，也不少于4排，全部采用CM351鉆機鉆φ110的孔。第一排為預(yù)裂孔，孔距為1.0m，第二排為緩沖孔，孔距3.0m，第三排以上為主爆孔，孔距為3.5m。預(yù)裂孔需超深0.5m減小地震波對邊坡和馬道的破壞，第二、三排孔不超深，第四、五排超深1.0m。主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)同梯段爆破方案，預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示，緩沖孔裝藥采用φ50乳化炸藥藥卷，裝藥形式同主爆孔。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接時保證預(yù)裂孔先于其他孔的起爆時差不小于75ms。

②線裝藥密度。通過工程類比，并根據(jù)經(jīng)驗公式計算，本合同潛孔鉆造孔預(yù)裂爆破線裝藥密度為300～350g/m，孔底1.5m范圍內(nèi)裝藥為上述值的2～3倍，距離孔口位置線裝藥密度適當(dāng)減小，需根據(jù)試驗情況作調(diào)整。

預(yù)裂爆塊第一排孔（預(yù)裂孔）兩端加兩個導(dǎo)向空孔。預(yù)裂孔采用φ32乳化炸藥間隔裝藥，導(dǎo)爆索串接，堵塞段先用編織袋與裝藥段隔開，再用濕巖粉或砂土堵塞，減弱段線裝量為210g/m，長度1.28m，次減弱段線裝量為270g/m，長度2.59m，正常段線裝量為330g/m，長度7.26m，加強段線裝量為2.0kg/m，長度0.9m。非標(biāo)準(zhǔn)孔深的正常段隨孔深變化而變化。

六、爆破效果檢測

驗收組對開挖體形進行檢測，同時也對壩基進行波速檢測，具體成果表如下：

七、總結(jié)

在項目部的精心策劃和組織下，廠房壩段基礎(chǔ)開挖2015年4月10日基本完成，通過爆破開挖工藝性試驗總結(jié)出最佳開挖施工參數(shù)，并在監(jiān)理、項目部的嚴(yán)格控制和不斷改進、提高下，開挖工程未發(fā)生質(zhì)量事故，開挖質(zhì)量受控，對地質(zhì)缺陷均按設(shè)計要求進行了處理，并經(jīng)驗收合格，基礎(chǔ)檢測各項指標(biāo)均滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

參考文獻

[1] 《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》.

[2] 《水利水電工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5135-2001.

[3] 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002.