豐寧電站下庫一、二期進出水口導(dǎo)流墩開挖爆破施工

劉麗娟

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

豐寧電站下庫一、二期進出水口導(dǎo)流墩開挖爆破施工

劉麗娟

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

本文主要對河北豐寧抽水蓄能電站下庫一、二期進出水口導(dǎo)流墩爆破質(zhì)量控制重點和難點以及施工過程中需要注意的事項進行了闡述，為豐寧電站下庫進出水口導(dǎo)流墩爆破開挖提供依據(jù)和支撐，對其它類似工程實踐有一定的指導(dǎo)意義。

導(dǎo)流墩 開挖 爆破 豐寧電站

1 工程概況

河北豐寧抽水蓄能電站下庫一、二期進出水口分別布置有2個導(dǎo)流墩，導(dǎo)流墩之間是6個尾水隧洞進口，導(dǎo)流墩設(shè)計輪廓為一等腰三角形棱臺，導(dǎo)流墩設(shè)計頂部高程為1037.5m，底部高程為1024.5m。每個導(dǎo)流墩長為38m，導(dǎo)流面長38.96m，每個導(dǎo)流墩面積為935.04m2，兩個導(dǎo)流墩之間和導(dǎo)流墩和左右側(cè)的豎直邊墻之間，爆破總方量為9000m3。

2 施工布置及作業(yè)方法

2.1 主要施工布置

2.1.1 施工用電

本工程施工用電采用三相五線制，主要用于抽排基坑水用電、施工照明用電等，總體用電量約580kW。

2.1.2 集水坑及抽排水布置

施工排水主要對高程1042.0m以下土石方開挖過程滲水、雨水和施工廢水進行匯集、抽排。斜坡段開挖時利用自然形成的坡腳基槽進行匯水，開挖至1023.5m底板部位時，在左側(cè)底板處開挖1.5m×1.5m×1.0m集水井，按照6～9月份最大月降雨量562mm計算，施工期匯水面積約10000m2，采用BQS50-20-7.5污水泵進行抽排，需配置：0.562×10000/25/8/50=0.6臺，一、二期進出水口集水井內(nèi)各安裝1臺BQS50-20-7.5潛水泵即可滿足施工期正常排水。

2.1.3 施工供風(fēng)

本工程施工用風(fēng)主要是石方開挖鉆機用風(fēng)，鉆爆造孔鉆機選用高風(fēng)壓CM-351潛孔鉆機，保護層及導(dǎo)流墩尖腳部位造孔選用YT-28手風(fēng)鉆、CM-351潛孔鉆機鉆孔。鉆爆供風(fēng)設(shè)備利用設(shè)備自帶空壓機供風(fēng)。

2.2 作業(yè)方法

2.2.1 爆破施工質(zhì)量控制重點

結(jié)合本工程實際情況，為保護導(dǎo)流墩尖角部位巖體不因?qū)Я鞫涨懊娉椴郾茀^(qū)域振動影響受到破環(huán)，在導(dǎo)流墩前順?biāo)鞣较蝾A(yù)留2m保護層，并在保護層前采用一排施工預(yù)裂孔，將前部巖體和導(dǎo)流墩巖體進行分割。下庫一、二期進出水口導(dǎo)流墩開挖輪廓線為等腰三角形棱臺，由于三角棱臺頂部尖角非常單薄，爆破開挖難度大。導(dǎo)流墩墻體越往尖角處墻體越薄。特別是尖角處，開挖爆破中施工難度大，容易造成尖角破壞。從尖角處往里面推進2m的小三角體積共計13m3，這部分在爆破開挖中很難保留。如采用特殊措施強行進行保留，可以采取纖維錨桿進行預(yù)加固，由于投標(biāo)時石方開挖單價已經(jīng)確定，業(yè)主方也不會再增加投資，因此增加部分完全由項目部自行承擔(dān)，直接造成施工成本大大增加，同時也影響整體開挖支護進度。鑒于這種情況，在實際施工過程中，根據(jù)導(dǎo)流墩開挖揭露的實際地質(zhì)情況，需要對導(dǎo)流墩圍巖破碎處進行局部加強支護，為保證導(dǎo)流墩爆破后體形完整，預(yù)裂爆破施工質(zhì)量和最大一段起爆藥量的控制是確保下庫進出水口導(dǎo)流墩施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

2.2.2 導(dǎo)流墩爆破開挖作業(yè)方法

導(dǎo)流墩爆破開挖分層布置以一期進出水口為例，先進行一期進出水口兩個導(dǎo)流墩中間的2#隧洞洞臉部位爆破開挖，再進行兩側(cè)的隧洞洞臉開挖，爆破孔施工前需將全部輪廓線上的預(yù)裂爆破施工完畢，導(dǎo)流墩預(yù)裂孔一次鉆爆到設(shè)計建基面高程，中間主爆孔和緩沖孔分三層進行開挖，導(dǎo)流墩開挖第一層分層高度為6m，第二層分層高度為6m，第三層預(yù)留保護層2m。

2.2.3 導(dǎo)流墩總體爆破開挖順序

導(dǎo)流墩周邊預(yù)裂孔鉆爆施工——第一層導(dǎo)流墩中間抽槽孔鉆爆施工——爆破區(qū)域開挖出渣——第二層導(dǎo)流墩中間抽槽孔鉆爆施工——第二層爆破區(qū)域開挖出渣——建基面保護層鉆爆施工。

2.2.4 導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆施工方法和順序

以一期進出水口為例，導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆順序原則為從兩側(cè)到中間，先進行1號平洞右側(cè)豎直邊墻預(yù)裂爆破施工——3號平洞左側(cè)豎直邊墻預(yù)裂孔鉆爆施工——1#隧洞左側(cè)導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆施工——3#隧洞右側(cè)導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆施工——2#隧洞右側(cè)導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆施工——2#隧洞左側(cè)導(dǎo)流墩預(yù)裂孔鉆爆施工——最后進行三個洞臉部位的預(yù)裂爆破施工。為保證導(dǎo)流墩在尖角部位不因爆破振動破環(huán)，在導(dǎo)流墩尖角部位的預(yù)裂孔，一側(cè)裝藥，另一側(cè)預(yù)留4個孔不裝藥，做為導(dǎo)向孔，使預(yù)裂爆破成縫效果延伸至導(dǎo)流墩尖角處，如下圖1所示。

圖1 預(yù)裂孔布置與分布

2.2.5 導(dǎo)流墩中間槽段爆破開挖順序

導(dǎo)流墩預(yù)裂爆破施工完成后，先對兩個導(dǎo)流墩中間部位進行掏槽爆破，使導(dǎo)流墩邊坡兩側(cè)各預(yù)留4m～5m保護層，待掏槽孔鉆爆完成形成臨空面后再進行緩沖孔區(qū)域保護層的鉆爆施工，如下圖2所示。

圖2 中間槽孔鉆爆施工布置

2.3 導(dǎo)流墩爆破開挖施工技術(shù)參數(shù)

2.3.1梯段爆破孔技術(shù)參數(shù)

(1)鉆孔

導(dǎo)流墩區(qū)域爆破孔，采用CM351鉆孔，鉆孔直徑φ90mm，鉆孔深度按照開挖分層高度控制。

(2)裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破

掏槽爆破孔采取人工裝藥，以乳化炸藥為主，采取直徑φ70mm的藥卷連續(xù)裝藥，炸藥單耗根據(jù)巖石堅硬程度，控制在0.3kg/m3～0.35kg/m3。梯段爆破采用孔外微差，孔內(nèi)延時的單孔單響網(wǎng)絡(luò)，非電雷管引爆。

(3)最大單響藥量計算

(4)爆破網(wǎng)絡(luò)

爆破網(wǎng)絡(luò)采用單孔單響非電網(wǎng)絡(luò)，孔內(nèi)采用高段位雷管延時，孔間采用低段位雷管分段接力。因?qū)Я鞫罩虚g槽段開挖分層第一層和第二層厚度相同，因此導(dǎo)流墩第二層梯段爆破孔施工可采用與第一層梯段爆破孔同樣的爆破參數(shù)進行施工。

2.3.2 預(yù)裂爆破施工

導(dǎo)流墩預(yù)裂爆破鉆孔深度為14m，不進行分層，一次鉆爆到設(shè)計建基面高程。

(1)預(yù)裂孔鉆孔

采用CM351造孔，孔徑選用φ90mm，為確保預(yù)裂孔的鉆孔精度，現(xiàn)場在每個預(yù)裂孔前設(shè)置方向控制點，采用控制點垂線法進行控制，在預(yù)裂孔方向點上架設(shè)三角架，吊垂球使垂球中心對準(zhǔn)該孔位的方向點，在鉆孔過程中，不斷校驗鉆機鉆桿在方向點上的垂直度，并結(jié)合坡度尺不斷校驗預(yù)裂孔的鉆孔傾角。

(2)裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破

選用φ25mm的乳化炸藥，采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場巖石抗拉強度，線裝藥密度取200g/m～300g/m，聯(lián)網(wǎng)中控制預(yù)裂孔最大一段單響藥量不超過15kg。

(3)導(dǎo)流墩緩沖爆破鉆爆參數(shù)

梯段>5m的深孔爆破，設(shè)1排緩沖爆破孔，其孔徑為φ90mm、排距為1.5m～2m、孔距2.5m～3m，其它均與梯段爆破參數(shù)相同。爆破參數(shù)將在施工現(xiàn)場，根據(jù)地質(zhì)情況和爆破試驗成果及時修正。

2.3.3 導(dǎo)流墩區(qū)域保護層開挖方法

導(dǎo)流墩之間爆破區(qū)域底板建基面之上預(yù)留2m厚保護層。基礎(chǔ)開挖前，選擇典型地段進行保護層開挖爆破試驗3次，試驗成果報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，用以指導(dǎo)建基面保護層開挖。

爆破開挖的方法：采用CM351潛孔鉆機垂直爆破一次性至建基面高程，孔底設(shè)置柔性材料進行爆破，柔性材料采用泡沫、鋸沫或鉆孔起來的巖沫，局部欠挖的部位采用YT-28手風(fēng)鉆進行檢底爆破。

(1)鉆孔

保護層開挖采用CM351或YT-28手風(fēng)鉆鉆設(shè)垂直孔，CM351孔徑為φ76mm，手風(fēng)鉆鉆孔直徑為φ42mm，垂直孔孔間排距為1.0m，孔深1.5m。

(2)裝藥

采用φ32藥卷，爆破孔連續(xù)裝藥，孔底設(shè)置柔性墊層0.3m，初步擬定炸藥單耗0.35kg/m3，實際參數(shù)根據(jù)爆破試驗確定。

(3)爆破

保護層開挖爆破采用毫秒分段起爆方法，控制其最大段起爆量不大于10kg；對于軟弱、破碎巖基，最后一層留足20cm～30cm的撬挖層。

(4)撬挖與建基面的清理

基礎(chǔ)開挖后表面因爆破震松(裂)的巖石，表面呈薄片狀和尖角狀的突出巖石，及裂隙發(fā)育或具有水平裂隙的巖石均需采用人工清理干凈。

開挖保護層的工藝流程：測量放樣——造垂直孔——設(shè)置柔性材料——裝藥爆破——出渣——基礎(chǔ)面清理——基礎(chǔ)面驗收。

2.4 導(dǎo)流墩尖角部位爆破施工措施

導(dǎo)流墩墻體越往尖角處墻體越薄，特別是尖角處。開挖爆破中施工難度大，容易造成尖角破壞。從尖角處往里面推進2m，小三角體積共計13m3，這部分在爆破開挖中很難保留。

針對此種情況，在進行該區(qū)域爆破時，在尖角部位2m范圍內(nèi)，預(yù)裂孔施工中適當(dāng)加密布置預(yù)裂孔間距，爆破時導(dǎo)流墩外側(cè)的預(yù)裂孔進行正常裝藥，先進行爆破后，再施工導(dǎo)流墩內(nèi)側(cè)的預(yù)裂爆破孔，導(dǎo)流墩內(nèi)側(cè)的預(yù)裂爆破孔不進行裝藥，做為導(dǎo)向空孔，利用預(yù)裂爆破成縫機理，利用導(dǎo)向空孔設(shè)置，控制預(yù)裂孔成縫方向，并使其盡量延伸至導(dǎo)流墩三角形頂部。采用此種方法的優(yōu)點是，導(dǎo)流墩預(yù)裂面可一次成型，便于施工組織，對工程造價和工期有利。采用此種方法的弊端是無法預(yù)知預(yù)裂孔成縫效果，如預(yù)裂孔成縫效果不好，在開挖此區(qū)域時容易將尖角巖體破壞。如在導(dǎo)流墩開挖爆破過程中，因各種原因，導(dǎo)致導(dǎo)流墩尖角部位損壞造成超挖，后期在進行導(dǎo)流墩兩側(cè)邊墻混凝土施工過程中，將該區(qū)域超挖部分，采用混凝土進行回填。

3 結(jié)語

工程地質(zhì)特性及周邊環(huán)境要求決定爆破開挖施工技術(shù)方案，通過對下庫進出水口導(dǎo)流墩的爆破施工技術(shù)優(yōu)化，確保施工質(zhì)量的同時，減少了投資，加快了施工進度。目前下庫進出水口正在按照上述爆破施工技術(shù)方案組織施工，從已經(jīng)開挖出來的效果來看，本爆破技術(shù)方案完全適合導(dǎo)流墩的開挖，開挖體型完全滿足設(shè)計要求和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，同時從已經(jīng)支護完成邊坡錨索的監(jiān)測儀器分析，最大一段的起爆藥量也能滿足錨索的安全穩(wěn)定要求。

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TV542∶TV743

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2095-1809(2017)03-0093-03

劉麗娟(1984-)女，漢族，四川成都人，本科，工程師，從事水利施工工作。