探究高拱壩拱肩槽開挖施工技術

馬云剛

摘 要：在高拱壩拱肩槽開挖期間，坡體地質環(huán)境、預裂縫方位、緩沖孔孔距等因素均會影響高拱壩拱肩槽最終的開挖效果?；诖?，文章以大崗山水電站工程為例，通過對大壩工程地質特性的分析，闡述了高拱壩拱肩槽開挖特點，對其爆破實驗及設計參數、施工工藝進行了具體的研究和探討，可為高拱壩拱肩槽開挖施工作業(yè)順利開展提供一定依據。

關鍵詞：高拱壩 拱肩槽 開挖爆破

中圖分類號：TV642

1.工程概況

大崗山水電站位于四川省大渡河中游雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內，壩體采用混凝土雙曲拱壩，最大壩高210.0 0m，總裝機容量為260 0M W，壩基兩岸河谷高約600m，河谷斷面呈V型。大崗山水電站左右岸邊坡、壩基以黑云二長花崗巖為主，局部穿插輝綠巖脈，斷層破碎帶多沿輝綠巖脈發(fā)育，壩肩、壩基巖體堅硬完整，大崗山拱壩基礎巖性較為均一，主要為花崗巖體，且大部為Ⅱ、Ⅳ類花崗巖體。由于拱肩槽開挖設計面積較大，上下層工程實施干擾因素較多，因此對該水電站工程開挖階段施工工藝進行適當分析非常必要。

2.高拱壩拱肩槽開挖特點

（1）結構復雜程度高。①由于高拱壩拱肩槽基面呈自上而下逐步變緩模式，且沒有馬道等中間過渡裝置，導致整體高拱壩拱肩槽開挖基面層呈斜坡狀扭曲狀態(tài)，整體結構復雜程度較高；②大崗山水電站拱肩槽開挖基面地質條件較復雜，總土石方開挖量在300萬m3以上，開挖強度較高。

（2）開挖高程差距大。該工程高拱壩拱肩槽開挖最大高度在150m以上，上下面高程開挖差距較大。

（3）鉆孔爆破要求高。①由于該水電站工程為長緩坡鉆孔模式，而高拱壩拱肩槽開挖基面坡度最低在1/2.3之間，整體坡度變化趨勢不夠明顯，對預裂鉆孔角度控制提出了較大的難題；②在工程施工期間，要求預應力錨固區(qū)質點振動速率在1.5～2.0cm/s之間，而巖體振動速度應在9.0cm/s以下，對振動爆破要求較高。

3.高拱壩拱肩槽開挖爆破試驗設計3.1爆破實驗設計

為了保證高拱壩拱肩槽開挖爆破效果，在2 0 0 9年1 0月 20日至20 0 9年11月15日期間，選取壩頂以上開挖區(qū)域高程EL.1135～EL.1120m位置進行了8次爆破試驗。通過對最終試驗檢測結果分析，獲得了精確的開挖爆破數據，如巖體松動應變測試數據、已成型巖體爆破影響深度、邊坡內預埋測點質點振動速度、邊坡表明質點振動速度等。

3.2高拱壩拱肩槽開挖爆破參數優(yōu)化

（1）依據階段梯度變化所獲得爆破效果，對不同類型巖體爆破炸藥單次損耗量進行分析。以爆破對巖體影響深度最小、爆破炸藥量使用最少為原則，得出最佳高拱壩拱肩槽開挖爆破數值如表1所示。

（2）依據設計規(guī)范規(guī)定，合理設置緩沖孔可以最大限度減小主爆破對預裂面影響。即在緩沖孔與預裂面距離為2.0m時，預裂面底部會發(fā)生炸藥緊貼面底的情況；而在緩沖孔與預裂面距離1.0m時，預裂面孔底部會發(fā)生拉裂情況。通過后續(xù)實驗，得出采用φ65mm藥卷，且藥卷與底部距離為1.2m時，可以獲得較為良好的預裂面爆破效果。

（3）由于高拱壩拱肩槽開挖位置與上下游邊坡軸線具有一定距離，因此在縱向爆破期間，需要進行一定爆破區(qū)域的劃分。即在爆破塊分界邊位置，設置孔距在2.50～3.00m；線裝藥密度為250g/m；φ35mm藥卷孔底連續(xù)裝藥；堵塞長度為3.1m，導爆索起爆。結合中部起爆的塑料管寬V網路設置，可獲得良好的爆破效果。

4.高拱壩拱肩槽開挖施工技術

4.1高拱壩拱肩槽開挖施工流程

在大崗山高拱壩拱肩槽開挖階段，主要施工程序為爆破設計、開挖區(qū)域平整處理及清理、測量放線及布孔、技術交底、插筋搭設、鉆機就位、鉆孔及清孔、鉆孔質量核查及保護、裝藥及網路連接、網路檢查、起爆及爆后檢查、邊坡開挖、爆破效果評價。

4.2高拱壩拱肩槽開挖施工工藝應用

（1）依據前期爆破試驗結果，可將高拱壩拱肩槽基面1135～1030m高程設置為陡坡段，陡坡比為1/1.01，階段梯度以10m為分界線。整體施工階段可以超欠平衡法作為主要開挖方法。即沿開口方向欠挖18cm，沿孔底方向超挖18cm；在高拱壩拱肩槽基面1030以下位置，由于坡度較緩，可采用6m一層預裂爆破一次性施工的方法。同時考慮到漂鉆情況，可在鉆孔開挖階段，依據設計技術要求合理調整鉆孔傾角、鉆孔階段保護層預留厚度，保證高拱壩拱肩槽基面完整性。

（2）在開挖區(qū)域平整處理后，施工人員可在預裂線前后1.2m范圍內進行基巖面清理作業(yè)。在基巖面清理完畢后，工程監(jiān)理人員可依據設計方案，對放線點測量坐標進行再次審核。隨后進行逐孔測量。并采用顏色鮮艷的油漆進行孔位標注及編號。需要注意的是，在方位點標注階段，需要選擇距離預裂線3.5m位置，在已固定鋼管上進行預裂孔方位點設置。并控制預裂孔孔位偏差在5.0%孔距以下，孔深超欠誤差在±4.5cm之間，孔傾角偏差在±1.0%孔深左右；而在爆破孔設置期間，由于該高拱壩拱肩槽開挖方式為發(fā)散式布孔模式?？卓陂g距及孔底間距應在1.8～2.0m之間。

（3）依據前期設計要求，在確定爆破孔及預裂孔位置無誤后，可進行鉆孔設備合理選擇。為保證鉆孔精度，本次工程選擇110B型潛孔鉆機作為預鉆機，其具有鉆孔基面小、精度高、操作便捷等優(yōu)點；而在緩沖孔、主爆破孔鉆孔設備選擇時，則主要采用CM353型鉆機。結合角度尺的應用，可以保證緩沖孔坡度的有效控制。

（4）在鉆孔期間，初始鉆孔方式為小沖擊力、緩慢鉆進的方式；在鉆進深度到達18cm后，可進行首次預裂孔傾角方位校正；在鉆進深度到達1.8m時，可進行預裂孔傾角再次校核糾偏。一般來說，在預裂孔鉆設期間，需要每更換一次鉆桿進行一次校核。并采用線錘、角度尺對鉆孔角度進行合理控制。在線錘工具應用期間，需要控制線錘尖端與方位點重合、線錘與鉆孔中心線水平重合。

4.3高拱壩拱肩槽開挖施工加固

為避免高拱壩拱肩槽開挖開裂，在高拱壩拱肩槽開挖期間進行合理加固措施非常必要。因此，在高拱壩拱肩槽開挖工程實施過程中，可在高拱壩拱肩槽開挖前期，采取錨桿束預灌漿的方式，提高基層巖體穩(wěn)定效力。

在具體施工作業(yè)中，需要在開挖巖面布設一排錨桿束（3φ32mm），在兩層高拱壩拱肩槽上布設一排預灌漿孔。在平面布置模塊，控制巖面錨桿束與高拱壩拱肩槽基面距離1.8m，間距2.0m；在立面布置模塊，沿鉛垂線與巖體內偏斜12°，長10m。錨桿束孔徑為18mm，開孔孔位偏差應在8cm以下。

5.結束語

綜上所述，由于該水電站拱壩巖石為Ⅱ、Ⅳ巖體，從開挖預裂面結果層面進行分析，應保證大崗山水電站拱肩槽開挖半孔率在85%以上。因此，在實際高拱壩拱肩槽開挖階段，施工人員可依據工程地質條件，進行爆破試驗的試點設計分析。以最終設計結果為依據，合理設置爆破孔方位及孔距。結合鉆孔期間鉆孔傾角的審核糾正，可以保證最終高拱壩拱肩槽開挖質量與設計標準一致。

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