張勁青，劉 剛

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610072)

1 工程概況

1.1 溪洛渡水電站概況

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)金沙江干流上，電站攔河大壩為雙曲混凝土拱壩，壩頂高程610.0m，建基面高程324.5m，最大壩高285.5m。電站水庫正常蓄水位高程600m，總庫容126.7億m3，調(diào)節(jié)庫容64.6億m3，電站總裝機容量13 860MW。

溪洛渡水電站于2003年開始籌建，2005年12月26日主體工程開工，2007年11月實現(xiàn)大江截流，計劃于2013年首批機組發(fā)電，2015年竣工投產(chǎn)，總工期約13年。

溪洛渡水電站拱壩左右岸壩肩槽分別由水電四局、水電八局承擔(dān)開挖施工，四川二灘國際咨詢有限責(zé)任公司承擔(dān)施工監(jiān)理，長江科學(xué)院承擔(dān)拱壩壩基開挖爆破振動監(jiān)測和聲波檢測。

1.2 壩區(qū)基本地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌

電站拱壩壩址位于豆沙溪溝口至溪洛渡溝口全長約4km的溪洛渡峽谷中段，河道順直、谷坡陡峻、地形完整。河谷斷面呈較對稱的“U”形，谷底較寬闊平緩，兩岸山體雄厚，臨江坡高370～430m，河谷寬高比約為2.0。

兩岸高程420m以下總體呈25°～40°的 緩坡，高程420～680m為50°～80°的陡壁；兩岸高程680～860m以上為第四紀堆積緩坡平臺，地形寬闊平緩，緩傾下游。

1.2.2 地質(zhì)條件

左、右岸高程400～610m以上壩基巖性均為P2β12～ P2β6層角礫熔巖和含斑玄武巖、斑狀玄武巖、致密狀玄武巖。

壩區(qū)為緩傾下游偏左岸的單斜地層，無斷層分布，主要結(jié)構(gòu)面為層間錯動帶(C)、層內(nèi)錯動帶(Lc)、擠壓帶(g)和基體裂隙(l)。

(1)層間錯動帶(C)：610～400m高程建基面左岸共揭示層間錯動帶5條，C11、C9、C8、C7、C6；右岸揭示層間錯動帶6條，C11、C10、C9、C8、C7、C6。400～324.5m高程左、右岸建基面分別揭示3條層間錯動帶C5、C4、C3。

(2)層內(nèi)錯動帶(Lc)：610～400m高程建基面左岸揭露層內(nèi)錯動帶73條，優(yōu)勢方位為N65°～85°E/NW∠8°～13°，緩傾上游；次為N40°～50°E/SE∠11°～16°，緩傾下游。右岸揭露層內(nèi)錯動帶105條，優(yōu)勢方向不明顯， N15°～30°W /NE∠3°～8°組分布稍多，緩傾下游。

(3)610～400m高程建基面左岸揭露擠壓帶96條，擠壓帶的主要優(yōu)勢方位為N45°～65°W/SW∠72°～76°，與建基面呈30°～50°左右斜交；右岸揭露擠壓帶54條，主要優(yōu)勢方位為N24°～44°W/NE∠67°～80°，與建基面呈17°～36°左右斜交。兩岸的擠壓帶的延伸長度以5～10m為主(約58%)，次為小于5m(約18%)，大于15m的所占比例較小。

(4)基體裂隙：主要有E W/S(N)∠75°～85°、N40°～60°W/SW(NE)∠70°～80°、N20°～30°W/SW(NE)∠75°～82°、N60°～80°E/SE(NW)∠65°～85°、N20°～40°E/SE∠5°～20°、N15°～35°W/NE(SW)∠5°～20°，共6組。

2 質(zhì)量控制標準及質(zhì)量檢測方法

2.1 建基面開挖質(zhì)量控制標準

《壩肩開挖及纜機平臺工程第Ⅰ和Ⅱ標段施工招標文件》、SL/47-94《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》、業(yè)主頒發(fā)的《溪洛渡水電站壩肩開挖施工技術(shù)要求及質(zhì)量檢測、評定標準》和《金沙江溪洛渡水電站大壩壩肩建基面開挖及槽挖施工技術(shù)要求》都明確了建基面開挖質(zhì)量控制標準：

(1)殘孔率檢測標準。殘留炮孔壁面不應(yīng)有明顯的爆破裂隙，除在明顯的地質(zhì)缺陷處外，不得產(chǎn)生裂隙張開、錯動及層面抬動現(xiàn)象。對節(jié)理裂隙不發(fā)育的Ⅱ級巖體，炮孔痕跡保存率應(yīng)達到80%以上；對節(jié)理裂隙較發(fā)育和發(fā)育的Ⅲ級巖體，炮孔痕跡保存率應(yīng)達到50%～80%；對節(jié)理裂隙極發(fā)育的Ⅳ級巖體，應(yīng)達到50%～10%。

(2)平整度檢測標準。相鄰兩殘留炮孔間的不平整度不應(yīng)大于15cm。

(3)超欠挖檢測標準。有結(jié)構(gòu)配筋要求及埋件的部位不允許有欠挖，無結(jié)構(gòu)配筋要求及埋件的部位欠挖不大于10cm、超挖不大于20cm。

(4)爆前爆后聲波檢測標準。爆前爆后垂直建基面1.0m處的法線方向的聲波波速的衰減率不大于10%。

(5)質(zhì)點安全振動速度控制標準。建基面上的安全質(zhì)點振動速度不大于10cm/s。

(6)爆破影響深度。爆破影響深度不大于1.0m。

2.2 建基面超欠挖和平整度檢測

《溪洛渡工程拱壩建基面平整度及超欠挖檢測實施細則》明確：

(1)拱壩建基面超欠挖檢測

①按高程布設(shè)檢測斷面，高程間距2.0m。

②斷面上測點間距50～100cm，遇地形變化處加密測點。

③按1∶200比例尺繪制測量斷面圖(A3圖幅)。

④根據(jù)斷面測點的測量資料，統(tǒng)計、計算建基面的超欠挖成果。

(2)拱壩建基面平整度檢測

①開挖梯段高度上布設(shè)三條水平檢測斷面，斷面位于距開口線、坡腳1.0m處和開挖梯段中部。

②沿檢測斷面采用2.0m直尺連續(xù)檢測。

③直尺緊靠開挖面，量取直尺與相鄰炮孔間巖面間的最大間隙，即為開挖面不平整度讀數(shù)。

④統(tǒng)計、計算開挖面的不平整度成果。

在進行建基面超欠挖、平整度成果統(tǒng)計時，對于經(jīng)業(yè)主、設(shè)計人和監(jiān)理工程師聯(lián)合確定的建基面地質(zhì)缺陷區(qū)域內(nèi)的超欠挖和平整度超限測點和測值均應(yīng)剔除。

3 左右岸壩肩槽開挖施工方案簡介

左右岸壩肩開挖程序：采取先進行高程400m低線集渣平臺開挖，其后對高程400～610m分層分塊逐層開挖下降的方式。

壩肩槽前緣塊按10～15m高差分層開挖，各開挖層由外至里分開挖塊，各開挖塊開挖方量控制在2萬m3以內(nèi)，爆破總裝藥規(guī)模在6～8t左右(巖石炸藥單耗0.4～0.45kg/m3)。

壩肩槽典型分層、分塊開挖見圖1、2。

圖1 右壩肩高程400～610m分層開挖示意

圖2 典型(右岸壩肩高程490～475m)開挖層分塊

4 開挖過程質(zhì)量控制

4.1 建基面開挖施工質(zhì)量控制中的難點

(1)建基面體型自上而下發(fā)散呈“扇形”分布，坡面形狀不規(guī)則，預(yù)裂孔既不在同一平面內(nèi)，又不互相平行，對預(yù)裂孔的鉆孔要求高。

(2)兩岸的地質(zhì)條件都很復(fù)雜，高程440～610m建基面巖體以Ⅱ類～Ⅲ2類為主，局部Ⅳ1～Ⅳ2類，下游半幅巖石局部較破碎；高程440m以下緩坡段開挖巖體以Ⅲ2類為主，少量Ⅱ類，局部Ⅳ1類，整體較破碎；建基面層間、層內(nèi)錯動帶分布較廣泛。在如此復(fù)雜的地質(zhì)條件下，易出現(xiàn)成孔困難(卡鉆、斷鉆頭)、“飄鉆”等現(xiàn)象，如何確保造孔精度、保證預(yù)裂面質(zhì)量是施工的最大難題。

(3)建基面開挖高度大，如何降低爆破對建基面的影響深度、減小爆破振動對邊坡的影響，滿足質(zhì)點振動速度和巖石松弛深度要求，以保證開挖邊坡的穩(wěn)定和建基面開挖質(zhì)量是施工的一個重大難題。

4.2 建基面開挖質(zhì)量控制(見圖3)

4.2.1 建基面開挖前質(zhì)量控制

4.2.1.1 建基面開挖開工前的質(zhì)量控制

左右岸高程610～400m建基面開挖前，監(jiān)理工程師的質(zhì)量控制工作：

(1)成立高程610～400m壩肩槽開挖質(zhì)量控制小組，安排專人專門負責(zé)建基面質(zhì)量開挖控制；

(2)審查壩肩高程670～610m邊坡的開挖爆破試驗，明確壩肩槽開挖爆破控制參數(shù)。

通過對左右岸高程610～670m邊坡開挖進行19次不同的爆破參數(shù)組合爆破試驗結(jié)果的統(tǒng)計和分析，經(jīng)長科院推薦和工程參建五方聯(lián)合審查，監(jiān)理工程師明確了左右岸壩基開挖的爆破參數(shù)：

預(yù)裂孔

①采用YQ-100B鉆機進行預(yù)裂孔造孔，孔徑φ90mm。

②孔距0.7～0.9m，主要根據(jù)地形地質(zhì)條件進行調(diào)整，建議孔距0.8m。

③裝藥結(jié)構(gòu)：底部1.0m雙節(jié)藥卷連續(xù)裝藥；上部間隔裝藥，線裝藥密度300～400g/m，堵塞1.0m。藥卷均為φ32mm。

④預(yù)裂爆破延時超前緩沖孔300ms以上，并保證整個網(wǎng)絡(luò)安全。

主爆孔

①采用CM351鉆機造孔，孔徑φ105mm。

②采用孔距3.0～4.5m、排距3.0m，單孔負擔(dān)面積9～14m2布孔；孔距根據(jù)地形地質(zhì)情況及巖體可爆性選取。

③裝藥結(jié)構(gòu)：采用φ70mm藥卷連續(xù)裝藥，堵塞2.0～3.0m；前沿個別底部抵抗線大的孔，采用φ80mm藥卷連續(xù)裝藥，堵塞2.0～3.0m。

緩沖孔

①采用CM351鉆機造孔，孔徑φ105mm。

②采用孔距2.0m、排距2.0m(前、后排)進行布孔。

③裝藥結(jié)構(gòu)：底部2.0m采用φ70mm藥卷連續(xù)裝藥，上部線裝藥密度2～3kg/m，堵塞1.5～2.5m。

爆破網(wǎng)絡(luò)

①孔內(nèi)采用MS15(爆破規(guī)?？偱艛?shù)不少于6排)或MS12(爆破規(guī)模總排數(shù)小于6排)非電雷管。

②孔間采用MS3非電雷管。如采用中間先起爆的網(wǎng)絡(luò)方式時，為使左右區(qū)爆破不重段，應(yīng)采用MS2非電雷管。

③排間采用MS5非電雷管。

④起爆網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點數(shù)不大于35個(主要受孔內(nèi)起爆雷管延時限制)。

⑤排數(shù)限制不大于15排。

⑥在爆破規(guī)模較小及無拋擲方向要求時，建議采用單側(cè)傳爆網(wǎng)絡(luò)。

爆破影響控制

①主爆孔單響藥量不大于70kg。

②預(yù)裂孔及其它孔單響藥量不大于40kg。

通過實踐，建基面開挖爆區(qū)的寬度以控制在16m左右為宜，起爆排數(shù)不宜超過7～8排，同時應(yīng)使預(yù)裂爆破提前最先起爆的主爆破孔100ms以上起爆；排間時差應(yīng)大于孔間分段時差；孔內(nèi)雷管段別應(yīng)保證其延時誤差不大于排間雷管延時時間。

(3)完成《溪洛渡水電站壩肩槽開挖前準備工作大綱》所要求的相關(guān)工作，具體如下：

圖3 建基面開挖質(zhì)量控制程序框圖

①明確壩肩槽開挖爆破監(jiān)測方案和聲波檢測方案。

②編寫了《建基面超欠挖、平整度檢測實施細則》、《金沙江溪洛渡水電站石方明挖質(zhì)量管理辦法》。

③完成測量控制網(wǎng)、點的精度校核。

④對承包人的質(zhì)量管理體系進行檢查，主要檢查：組織機構(gòu)是否完善、人員資質(zhì)是否滿足要求、崗位責(zé)任是否明確等。

(4)對承包人落實《溪洛渡水電站壩肩槽開挖前準備工作大綱》情況進行檢查，主要督促承包人完成如下工作：

①檢查建基面預(yù)裂孔YQ-100B鉆機落實和改造的完成情況;為防止開鉆時沖擊器擺動而增加了“U”形限位板。

②審查承包人提交的YQ-100B鉆機操作手和炮工的資質(zhì)。

③在高程610～400m壩肩槽開挖前，檢查承包人是否按“三定”原則(定人、定機、定孔)完成100B鉆機預(yù)裂孔實戰(zhàn)演練，保證每個操作手的鉆孔進尺不低于1 000m。

④檢查承包人制定的《100B鉆機操作手冊》、《SM351鉆機操作手冊》、《壩肩開挖鉆工獎勵細則》等質(zhì)量控制文件和激勵文件。

(5)組織工程參建各方召開了高程610～400m壩肩槽施工準備驗收會議，檢查承包人準備完成情況。

4.2.1.2 建基面開挖過程的質(zhì)量控制

在建基面開挖過程中，監(jiān)理工程師對質(zhì)量的控制：

(1)根據(jù)批準的壩肩槽開挖方案和推薦的爆破參數(shù)，審查承包人提交的爆破設(shè)計。

(2)檢查預(yù)裂孔孔位處1.0m寬條帶的清基情況是否滿足要求，浮渣和松動巖塊必須清除干凈，防止預(yù)裂孔開鉆時飄孔。

(3)對于建基面預(yù)裂孔、方向控制點要求采用測量逐孔放樣，監(jiān)理工程師復(fù)核預(yù)裂孔放樣資料。

(4)檢查鉆機固定是否牢固、鉆機傾角(采用定制的量角器和電子量角器檢查)和方向角(采用吊錘法檢查)、操作人是否按“三定”要求到位，簽署“準鉆證”，同意開鉆。

(5)檢查承包人的“三檢”人員是否到位、是否嚴格履行“三次校鉆”制度(鉆進0.2m、1.0m、2.0m時分別校鉆，檢查鉆孔方向、傾角，及時糾偏)，要求承包人嚴格控制鉆進速度(前三根鉆桿鉆進速度1根/每小時，每班完成1孔)，并對已成孔的預(yù)裂孔逐孔驗收，保證預(yù)裂孔鉆孔質(zhì)量。

(6)檢查鉆機和鉆桿的情況，要求承包人及時更換陳舊鉆機和變形鉆桿。

(7)通知長科院進行穿爆堆的爆前聲波測試。

(8)根據(jù)建基面預(yù)裂孔鉆孔施工情況、設(shè)計人提供的地質(zhì)簡報(預(yù)報)，以及建基面前緣塊開挖揭露的實際地質(zhì)情況，組織召開長科院、設(shè)計人、承包人四方參與的爆破參數(shù)優(yōu)化會議，對原爆破設(shè)計的裝藥參數(shù)進行適當調(diào)整。

(9)監(jiān)理工程師簽署“準裝藥證”和“炸藥領(lǐng)用單”，裝藥聯(lián)網(wǎng)過程旁站檢查，進行裝藥結(jié)構(gòu)和參數(shù)、聯(lián)網(wǎng)等符合性檢查。

(10)監(jiān)理工程師簽署“準爆證”和“環(huán)保許可證”同意爆破作業(yè)；同時，通知長科院進行爆破振動監(jiān)測。

(11)與長科院、承包人聯(lián)合進行建基面開挖質(zhì)量調(diào)查。

(12)要求承包人精心組織建基面清渣，加強現(xiàn)場指揮，臨近建基面時采用人工配合反鏟清渣。

(13)與承包人聯(lián)合進行建基面超欠挖、平整度、殘孔率檢查，通知長科院進行爆后聲波檢測。

(14)按要求完成現(xiàn)場標識(壩段分界線、大壩中心線等)和驗收資料整理，監(jiān)理工程師組織業(yè)主、設(shè)計人、長科院、承包人召開梯段開挖驗收和壩段建基面開挖單元工程驗收。

4.2.1.3 建基面開挖質(zhì)量總結(jié)

承包人在每10m梯段開挖完成后及時進行建基面開挖質(zhì)量總結(jié)。在左右岸建基面每完成3個梯段開挖(共30m高差)后，監(jiān)理工程師組織工程參建四方召開建基面開挖質(zhì)量總結(jié)會議，主要進行如下四方面的工作：

(1)對已開挖的建基面進行質(zhì)量評價。

(2)分析建基面開挖施工存在的不足和問題，研究建基面施工技術(shù)和工藝改進措施。

(3)為進一步提高下一階段拱壩建基面的開挖質(zhì)量，明確承包人應(yīng)做好的質(zhì)量管理方面的工作。

(4)超前研究對建基面巖體有影響部位的施工方案，如：壩肩槽內(nèi)灌排洞開挖問題。壩基內(nèi)灌排洞洞口段開挖采取了“強鎖口、小導(dǎo)洞、分層光爆”的開挖方式，保證了灌排洞洞周的壩基巖體不受灌排洞的開挖爆破影響。

為了解高程440m以下緩建基面(建基面平均傾角45°左右)預(yù)裂孔鉆孔掉鉆的情況，進行了模擬緩建基面預(yù)裂孔的鉆孔試驗。明確了高程440～400m緩建基面預(yù)裂孔施工措施：

(1)緩建基面預(yù)裂孔采用孔內(nèi)扶正器(分別在第2根和第5根鉆桿后各加一個扶正器)，減少掉鉆產(chǎn)生的飄孔。

(2)爆破設(shè)計采用預(yù)欠方案(孔底法線方向預(yù)欠3～5cm)，減小梯段開挖時的坡腳超挖。

(3)在預(yù)裂孔鉆孔中嚴格控制鉆進速度(保證1孔/班)，避免鉆進速度過快或過慢。

4.3 建基面開挖質(zhì)量統(tǒng)計

NO.01～NO.06和NO.31～NO.25壩段建基面開挖單元工程質(zhì)量統(tǒng)計見表1、2。

表1 NO.01～NO.06壩段建基面單元工程開挖質(zhì)量情況統(tǒng)計

表2 NO.31～NO.25壩段建基面單元工程開挖質(zhì)量情況統(tǒng)計

由表1、2可見，溪洛渡水電站左右岸壩肩槽(NO.01～NO.06、NO.31～NO.25壩段)建基面開挖單元工程的超欠挖、平整度、殘孔率、爆破影響深度和爆前爆后聲波衰減等檢測成果滿足合同和設(shè)計要求，單元工程合格率100%，優(yōu)良率100%。

5 結(jié)束語

溪洛渡水電站左右岸高程400～610m建基面法線方向的平均超欠挖、平整度、殘孔率的整體合格率分別為96.6%、98.8%、98.3%，采用鉆孔聲波法檢測拱壩建基面的平均爆破影響深度基本在1.0m以內(nèi)，建基面開挖質(zhì)量達到優(yōu)秀水平?？偨Y(jié)溪洛渡水電站左右岸壩肩槽開挖的成功經(jīng)驗主要有：

(1)制定、完善管理制度。在進入左右岸壩肩槽開挖前，承包人制定了《100B鉆機操作手冊》、《SM351鉆機操作手冊》、《壩肩開挖鉆工獎勵細則》等管理制度，業(yè)主、監(jiān)理工程師頒發(fā)了《建基面超欠挖、平整度檢測實施細則》、《金沙江溪洛渡水電站石方明挖質(zhì)量管理辦法》。承包人優(yōu)選、精選壩肩槽施工隊伍和施工人員，監(jiān)理工程師和業(yè)主嚴格履行審批程序和審批制度。

(2)形成精細化管理體系。在施工過程中形成了：爆破設(shè)計及審批→開挖區(qū)域大面找平→清面→測量放線→布孔→技術(shù)交底→打設(shè)插筋、100B鉆機加固、就位→鉆孔→清孔→鉆孔質(zhì)量檢查→鉆孔保護→裝藥→網(wǎng)路連接→網(wǎng)路檢查→起爆→出渣→坡面清理→開挖邊坡測量檢測→爆破效果分析→下一

循環(huán)的作業(yè)程序。在質(zhì)量控制上，形成了“一炮一總結(jié)”、“一梯段一預(yù)驗收”、“一壩段一驗收”，及時對本梯段經(jīng)驗教訓(xùn)進行總結(jié)，以指導(dǎo)和改進下一梯段的施工。嚴格執(zhí)行“三定”(定人、定機、定孔)、“三證”(準鉆證、準裝藥證、準爆證)、“三次校鉆”(0.2m、1.0m、2.0m)等各項制度。

(3)形成了拱壩壩肩槽建基面鉆孔施工的專項設(shè)備。在壩肩槽開挖施工中，對100B鉆機進行了改造，主要有：在鉆機兩側(cè)各加焊了兩根φ48的鋼管、增加了限位板，采用單機單架，定制專用鉆桿，同時還改進了施工量角器、啟用電子量角器，明確鉆機操作手和100B鉆機僅用于大壩建基面預(yù)裂孔、緩沖孔鉆孔施工。

(4)工程參建五方(業(yè)主、設(shè)計人、監(jiān)理工程師、爆破監(jiān)測、承包人)共同參與，對建基面每一梯段開挖爆破進行“個性化”爆破裝藥參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化。承包人根據(jù)設(shè)計人提供的地質(zhì)簡報進行爆破設(shè)計，監(jiān)理工程師在裝藥前組織爆破參數(shù)優(yōu)化會，工程參建五方共同研究最優(yōu)的爆破裝藥參數(shù)，確保建基面的開挖爆破效果。

(5)新工藝、新技術(shù)在壩肩槽開挖施工中成功的運用。合理運用超欠挖技術(shù)解決了100B鉆機需要的架鉆平臺的問題，加裝鉆桿扶正器，在爆破設(shè)計中對預(yù)裂孔孔底預(yù)欠設(shè)計解決了鉆孔飄鉆和有效控制了超挖。

致謝：本文得到了黃志剛教授級高級工程師的精心指導(dǎo)，在此表示衷心感謝。