尾水渠爆破開挖技術(shù)與工藝控制

楊秀凱

摘 要：尼日利亞宗格魯水電站尾水渠開挖工程量大，設(shè)計(jì)自然方約650萬方，是為了保障廠房發(fā)電機(jī)組出力而對原河道進(jìn)行的永久工程開挖，為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度，對巖質(zhì)基礎(chǔ)、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破開挖，同時(shí)對弱風(fēng)化層以下的千枚巖爆破后有粒徑要求，用于右岸堆石壩的填筑，故尾水渠爆破開挖的技術(shù)及工藝控制尤為重要。

關(guān)鍵詞：宗格魯水電站；尾水渠；爆破開挖；技術(shù)控制

1 尾水渠工程概況

宗格魯水電站尾水渠長度5km，渠底寬65m（前800m寬105m），渠道邊坡坡比1：0.25和1：0.75。尾水渠底板起始高程EL132m，縱坡i=0.0014）。尾水渠前1.6km和后0.8km（K0+0～K1+600，K4+200～K5）為半河床半河岸段布置，中部2.6km（K1+600～K4+200）為河床外布置。

尾水渠沿線的地形是平坦的，右岸河灘覆蓋層薄，厚0.50 m～3.80 m的粉質(zhì)細(xì)砂。河床上主要為沖積層。分布均勻，厚度一般為0～5m，部分厚度較厚。裸露基巖為千枚巖，少量石英片巖。裸露基巖該巖體由中度風(fēng)化巖體組成，大部分為相對完整的巖體。千枚巖巖石單軸抗壓強(qiáng)度（濕）范圍為14.4MPa～81.3MPa，平均值為35.55MPa。

根據(jù)前期鉆孔資料，尾水渠區(qū)基巖完全風(fēng)化層埋深下限一般為0～2.5 m，強(qiáng)風(fēng)化層埋深下限一般為0～5m；弱風(fēng)化層埋深下限一般為5.50～13.10 m，微風(fēng)化～新鮮巖體埋深低于弱風(fēng)化層。全風(fēng)化巖體為松散結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化巖體以碎裂構(gòu)造為基礎(chǔ)，大多數(shù)中度風(fēng)化巖體為薄層～層間結(jié)構(gòu)，RQD值為3.20%～61.80%；微風(fēng)化、新鮮的巖體大多為中厚層厚層狀結(jié)構(gòu)，RQD值為36.1%～93.9%。

尾水渠開挖有用料直接上壩，用于堆石壩填筑。

尾水渠開挖過程中，需滿足下游河道生態(tài)供水要求。流量不小于8m3/s，具體以尼日利亞環(huán)保部批準(zhǔn)的流量為準(zhǔn)。

1.1 尾水渠工程量

尾水渠開挖設(shè)計(jì)總量649萬m3（自然方），2016年汛前已完成尾水渠有效開挖50萬方，剩余599萬m3。由于現(xiàn)場鉆孔勘察尚未完成，土石比暫按主合同尾水渠土石比計(jì)算1：5考慮，石方為499.17萬方。

1.2 開挖時(shí)段、強(qiáng)度

2018年4月中旬～5月底覆蓋層已完成約30萬m3，2018年6月～2019年10月石方開挖河床外段和半河床半河岸段水面線以上部分（半河床半河岸段在旱季開挖），17個(gè)月工期，高峰開挖強(qiáng)度30萬m3/月（開挖強(qiáng)度大于填筑強(qiáng)度，滿足直接上壩要求）；

2019年11月蓄水后，開挖半河床半河岸段（K0+0～K1+600，K4+200～K5）水面線以下部分，約150萬m3，2019年11月～2020年8月，月平均開挖強(qiáng)度15萬m3（開挖強(qiáng)度與填筑強(qiáng)度匹配，滿足填筑要求）。

1.3 尾水渠開挖程序

尾水渠開挖總的施工程序是自上而下施工，先覆蓋層，后石方無用料開挖，再進(jìn)行石方有用料（用于堆石壩填筑）分層開挖。半河床半河岸段，逆水流方向分段開挖。分段長度約200m。各級開挖邊坡形成之前完成相應(yīng)高程的地表及生態(tài)放流的引排水施工。

覆蓋層開挖采用液壓反鏟、推土機(jī)、裝載機(jī)清理表面，石方開挖用CM351高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)、D7鉆機(jī)或其他由甲方認(rèn)可的鉆機(jī)，采用自上而下分層開挖，梯段爆破，梯段高度不大于15m。開挖渣料采用液壓反鏟或裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸出碴。開挖順序?yàn)椋簻y量放線→覆蓋層清理→石方無用料開挖→石方有用料開挖。石方開挖方法如下：

（1）河床外段尾水渠開挖2.6km（K1+600～K4+200）。分2～3層進(jìn)行，第1層為土石分界線～弱風(fēng)化無用料開挖，第2～3層為弱風(fēng)化以下有用料開挖，梯段為不大于15m，單個(gè)爆破塊的寬度為不宜大于30.0m，根據(jù)現(xiàn)場地形情況適當(dāng)調(diào)節(jié)。

（2）半河岸半河床段水面線（旱季）以上開挖（尾水渠前16km和后0.8km）。水面線以上開挖，沿水流方向逆向進(jìn)行分段進(jìn)行施工，分2層進(jìn)行，第1層為土石分界線～弱風(fēng)化，第2層為弱風(fēng)化至河床大面以下2m（用于導(dǎo)水）。

（3）水面線以下開挖（蓄水后）。尾水渠水面線以下開挖，沿水流方向逆向進(jìn)行分段進(jìn)行施工，分1～2層進(jìn)行，梯段小于10m，單個(gè)爆破塊的寬度不宜大于50.0m，施工時(shí)先順?biāo)鞣较虺橐粋€(gè)先鋒槽，讓地表水及下泄生態(tài)流量順利過流，保證開挖在干地進(jìn)行，先鋒槽完成后，兩邊同時(shí)開挖，開挖渣料采用液壓反鏟挖裝，自卸汽車運(yùn)輸直接上壩或運(yùn)往渣場備料。

2 爆破開挖技術(shù)及控制要求

2.1 鉆孔和爆破

2.1.1控制爆破

（1）為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度，對巖質(zhì)基礎(chǔ)、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破。

（2）鉆孔爆破的梯段高度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，以及設(shè)計(jì)要求的開挖深度與寬度、鉆具設(shè)備等因素確定。緊鄰設(shè)計(jì)建基面、邊坡面、建筑物和防護(hù)目標(biāo)，不應(yīng)采用大孔徑爆破方法。其開挖爆破應(yīng)采用毫秒延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò)。

（3）鉆孔孔徑應(yīng)符合下列要求：梯段爆破不大于150mm；緊鄰保護(hù)層的梯段爆破及預(yù)裂爆破、光面爆破不宜大于110mm；保護(hù)層爆破不大于50mm。

（4）臺階爆破的最大一段起爆藥量，除有特殊要求外應(yīng)不大于300kg；鄰近設(shè)計(jì)建基面和設(shè)計(jì)邊坡的臺階爆破以及緩沖孔爆破的最大一段起爆藥量，應(yīng)不大于100kg。

（5）預(yù)裂爆破、梯段爆破和特殊部位的爆破，其參數(shù)和裝藥量應(yīng)遵守DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》第8章規(guī)定的要求。

（6）對爆破空氣沖擊波和飛石應(yīng)做好控制防護(hù)措施，以免危及機(jī)械設(shè)備和人身安全。

（7）開挖必須進(jìn)行爆破試驗(yàn)選定爆破參數(shù)。開挖爆破塊石最大粒徑800mm，滿足堆石壩填筑要求，堆石料級配曲線如下：

2.1.2尾水渠邊坡開挖

（1）邊坡石方開挖應(yīng)遵守DL/T5389-2007第7章和第8章的規(guī)定。

（2）邊坡采用預(yù)裂爆破成型，施工馬道底部1.5～2m預(yù)留保護(hù)層，手風(fēng)鉆開挖。

（3）邊坡開挖偏差控制：

①超挖≤20cm，欠挖≤10cm；不平整度≤15cm；

②設(shè)計(jì)邊坡輪廓面的開挖偏差：在一次鉆孔條件下開挖時(shí)，不應(yīng)大于其開挖高度的±2%，在分臺階開挖時(shí)，其最下部一個(gè)臺階坡腳位置的偏差，以及整體邊坡的平均坡度，均應(yīng)符合施工圖紙要求。

（4）邊坡開挖預(yù)裂孔殘留孔率控制：①在開挖輪廓面上，殘留孔痕跡應(yīng)均勻分布；殘留孔痕跡保存率，對完整的巖體，應(yīng)達(dá)到85%以上；對較完整和較破碎的巖體，應(yīng)達(dá)到60%以上；對破碎的巖體，應(yīng)達(dá)到20%以上。

②相鄰兩殘留孔間巖面的不平整度不大于15cm。殘留孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙。

2.1.3尾水渠基礎(chǔ)開挖

尾水渠的基礎(chǔ)開挖應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)和要求：

1）水平建基面高程的開挖允許超挖20cm、欠挖10cm。

2）基礎(chǔ)面采用預(yù)留保護(hù)層開挖時(shí)，保護(hù)層厚度和爆破參數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

3）開挖到位的基礎(chǔ)面應(yīng)符合施工圖紙要求的巖體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因爆破震松（裂）的巖石、裂隙發(fā)育或具有水平裂隙的巖石、反坡、倒懸坡、陡坎尖角等均應(yīng)清除。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》.