齊江鵬

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐是葉爾羌河流域內(nèi)最大的控制性山區(qū)水庫工程，工程任務(wù)是在保證向塔里木河干流生態(tài)供水的前提下，以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電等綜合利用。阿爾塔什水利樞紐水庫總庫容22.45億 m3，最大壩高 164.8m，電站總裝機(jī)容量730MW，為大（1）型Ⅰ等工程。主要建筑物包括攔河壩、1#和2#表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、1#和2#深孔放空排沙洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、電站廠房等。

本工程擋水建筑物為混凝土面板砂礫石堆石壩，總填筑量為2501.28萬m3，其中爆破料填筑1061.01萬m3。設(shè)計(jì)要求壩體爆破料Dmax≤800mm，設(shè)計(jì)孔隙率取n≤19%，內(nèi)摩擦角＞40°，干容重γd＝21kN/m3～23kN/m3。本文主要針對(duì)壩體爆破料來源及開采規(guī)劃進(jìn)行分析。

2 料源概況

根據(jù)可行性研究階段審查意見及規(guī)范要求，本階段共勘查了三個(gè)爆破塊石料場P1、P2、P3，并對(duì)建筑物石方開挖料進(jìn)行了試驗(yàn)分析。各料源概況如下：

2.1 P1爆破塊石料場

該料場位于壩址上游左岸約1.7km～2.5km處，料場地形呈NNW向的基巖山梁，巖性為中下石炭統(tǒng)的中厚層灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，巖石中硬～堅(jiān)硬，巖層產(chǎn)狀330°～350°SW∠71°，巖體單層厚0.2m～0.5m，無大斷層分布，裂隙發(fā)育，巖體完整性差，開挖料塊徑小于30cm。強(qiáng)風(fēng)化層厚1.0m～1.5m，弱風(fēng)化層可用作筑壩塊石料。

2.2 P2爆破塊石料場

該料場位于壩址下游右岸1號(hào)和3號(hào)沖溝之間，距壩址約0.8km～1.6km，地形呈NW向展布的基巖山梁，長約700m，寬250m～340m，巖性為中下石炭統(tǒng)的薄層灰?guī)r，巖石中硬，巖層產(chǎn)狀310°～320° SW∠66°，巖體單層厚 0.1m～0.3m，無大斷層分布，裂隙發(fā)育，巖體完整性差，開挖料塊徑小于30cm。弱風(fēng)化層可用作筑壩塊石料。

2.3 P3爆破塊石料場

該料場位于壩址下游左岸4.5km～5.0km處，地形為近EW向的河谷岸坡，山頂高程1993m，坡面基巖裸露，巖性為中下石炭統(tǒng)的薄層灰?guī)r，巖石中硬，巖層產(chǎn)狀350°～360°SW∠48°～55°，巖體單層厚0.2m～0.3m，無大斷層分布，裂隙發(fā)育，巖體完整性差，開挖料塊徑小于30cm。弱風(fēng)化層可用作筑壩塊石料。

爆破塊石料場試驗(yàn)指標(biāo)見表1。

3 壩體爆破料料源選擇

3.1 石方開挖料平衡計(jì)算

本工程石方開挖總量較大，石方明挖272.19萬 m3、石方洞挖 202.87萬 m3。壩體爆破料盡量采用建筑物石方開挖料，部分建筑物開挖料可直接利用，以減少二次倒運(yùn)。開挖料中含部分不可利用量，如土巖分界線混合料、石方開挖中強(qiáng)風(fēng)化層、石方洞挖中強(qiáng)度過低的夾泥層、施工過程被污染料等。扣除不可利用量后，開挖料開采、運(yùn)輸、堆存、倒運(yùn)均有不同程度損耗，其中裝車、運(yùn)輸損耗為3%，儲(chǔ)存的損耗為3%，各建筑物開挖料可利用數(shù)量分析見表2。

根據(jù)各建筑物施工進(jìn)度安排、開挖料可利用量、施工總布置情況及對(duì)石方開挖料流向分析（表2）可知，石方明挖及洞挖料中約368.91萬m3（壓實(shí)方）用于壩體爆破料填筑，剩余爆破料由料場提供。

3.2 料場選擇

根據(jù)爆破料場地形地質(zhì)、開采分區(qū)布置及交通運(yùn)輸綜合分析，P1、P2及P3料場料質(zhì)均滿足大壩堆石區(qū)填筑要求。P1料場運(yùn)距近，爆破開挖塊徑相對(duì)較大，從料場地形、開采作業(yè)面、運(yùn)輸條件等方面分析P1單獨(dú)供應(yīng)不滿足大壩爆破料設(shè)計(jì)要求。P2料場運(yùn)距最近，且為下游料場、開采運(yùn)輸較方面無干擾、儲(chǔ)量及可開采量均滿足大壩爆破料設(shè)計(jì)要求，即P2料場可單獨(dú)作為料源進(jìn)行大壩爆破料的供應(yīng)。P3料場運(yùn)距較遠(yuǎn)，開采困難且與進(jìn)場道路、輸變電線路安全存在干擾，綜合分析P3作為備用料場。

結(jié)合以上分析針對(duì)P1、P2料場供應(yīng)大壩爆破料，擬定二個(gè)方案進(jìn)行比選，方案一由P2料場單獨(dú)供料；方案二由P1料場及P2料場聯(lián)合供料，方案對(duì)比分析見表3。

表1 塊石料試驗(yàn)指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比表

表2 建筑物開挖料可利用量分析表 單位：萬m3

表3 爆破料場選擇方案對(duì)比表

由表3從爆破料場地形、地質(zhì)、開采運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等分析，方案一相比方案二投資相差不大，根據(jù)施工總工期、壩體分區(qū)填筑規(guī)劃、壩體填筑曲線綜合分析可得，爆破料填筑高峰期發(fā)生在爆破料填筑區(qū)第Ⅱ、Ⅲ期（高程1675m～1685m及高程1700m～1725m），經(jīng)分析高峰期時(shí)段大壩爆破料填筑需料場同時(shí)開采4個(gè)工作面來供應(yīng)。如采用方案一在大壩爆破料填筑高峰期高程1675m～1685m和高程1700m～1725m時(shí)，P2爆破料場此時(shí)分別開采至高程1840m、1780m平臺(tái)均無法同時(shí)提供4個(gè)工作面供料，即達(dá)不到施工高峰強(qiáng)度要求。由于本工程填筑量大、施工高峰強(qiáng)度高、上壩交通運(yùn)輸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，為確保滿足大壩填筑強(qiáng)度及料源儲(chǔ)量，選定方案二為大壩爆破料供應(yīng)來源。

4 料場規(guī)劃

4.1 開采規(guī)劃原則

爆破料場開采規(guī)劃的基本原則為：料場規(guī)劃必須滿足大壩填筑的高峰強(qiáng)度；充分利用建筑物的開挖料，力求挖填平衡；優(yōu)先選用距壩址較近、采運(yùn)條件較好、覆蓋層剝離量小、施工干擾小的料場；盡可能做到高料高用，低料低用，上游料場用于上游壩體、下游料場用于下游壩體，盡量避免和壩體交叉運(yùn)輸；規(guī)劃料場的實(shí)際可開采總量，應(yīng)考慮料場的調(diào)查勘探精度、料物天然容重與壩面壓實(shí)容重的差值以及料場開采、加工、運(yùn)輸?shù)雀鞣N損失量。

4.2 爆破料場開采規(guī)劃

根據(jù)大壩爆破料填筑時(shí)間、空間及填筑方量對(duì)P1及P2爆破料場進(jìn)行初步規(guī)劃。

4.2.1 P1爆破料場

P1爆破料場地形陡峭，開采道路布置困難。結(jié)合P1料場地形條件，開采道路沿4#沖溝下游側(cè)布置道路爬升至1861.33m高程后，自上而下，分臺(tái)階進(jìn)行料場開采。每層臺(tái)階高度為10m，坡度1∶0.5，預(yù)留2m寬的馬道，每層臺(tái)階寬度大于50m，最多分三層臺(tái)階同時(shí)施工。開采階段的場內(nèi)施工道路主要為上下梯段間的連接道路，平臺(tái)之間利用開挖石渣墊成斜坡道路作為交通通道。開采道路長約1.5km，道路寬9.0m，起止高程1730m～1861.33m，綜合縱坡為9.2%。

4.2.2 P2爆破料場

P2料場Ⅰ區(qū)：位于1#、3#沖溝之間，開采條件相對(duì)較好。開采道路分別在1#、3#沖溝內(nèi)布置，其中位于3#沖溝的開采道路可爬至料場前沿高程1891.91m，位于1#沖溝內(nèi)的開采道路可爬至高程1831m。開采順序：自高而底，分臺(tái)階開挖。每層臺(tái)階高度為10m，坡度1∶0.5，預(yù)留2m寬的馬道，臺(tái)階寬度不小于50m，長度在80m～100m，最多分三層臺(tái)階同時(shí)施工，每個(gè)臺(tái)階平面上分2個(gè)～3個(gè)作業(yè)面。開采階段的場內(nèi)施工道路主要為上下平臺(tái)間的連接道路，平臺(tái)之間利用開挖石渣墊成斜坡道路作為交通通道。

P2料場Ⅱ區(qū)：位于阿爾塔什水利樞紐永久過河大橋右岸下游側(cè)，該區(qū)呈東西長條布置?？稍诎査灿谰每绾哟髽蛴野断掠涡藿ㄒ粭l開采道路爬至該料場高程1890m。開采順序：自高而底，分臺(tái)階開挖。每層臺(tái)階高度為10m，坡度1∶0.5，預(yù)留2m寬的馬道，每個(gè)工作面沿臺(tái)階長度方向原則上為大于50m，最多分三層臺(tái)階同時(shí)施工。開采階段的場內(nèi)施工道路主要為上下梯段間的連接道路，平臺(tái)之間利用開挖石渣墊成斜坡道路作為交通通道。

5 料場開采

5.1 開采方式選擇

目前國內(nèi)開采爆破料場的主要爆破技術(shù)為洞室爆破和深孔梯段爆破。因深孔梯段爆破施工準(zhǔn)備期短，爆破后塊石質(zhì)量好，施工效率高，施工成本低；同時(shí)考慮到本工程料場位置及施工工期，本工程爆破料場開采方式選定為深孔梯段爆破。計(jì)劃毛料采用深孔梯段爆破法開采，邊坡采用預(yù)裂爆破法開挖。

5.2 梯段爆破設(shè)計(jì)

根據(jù)國內(nèi)外爆破料場開采工程類比分析，結(jié)合本工程料場的巖層物理力學(xué)性質(zhì)，毛料開采的炸藥單耗為0.4kg/m3～0.5kg/m3。初定各項(xiàng)爆破參數(shù)如下：鉆孔直徑采用φ100mm，CM351型鉆機(jī)孔排距為a×b=3.11m×3.11m，本工程在大壩爆破料填筑高峰期段，每個(gè)工作面一次爆破布置3排炮孔，一排布置12個(gè)炮孔，布孔方式采用矩形或梅花型，鉆孔角度一般為75°（可根據(jù)地形需要進(jìn)行角度調(diào)整）。裝藥采用銨梯炸藥，φ80藥卷，鉆孔超深按1.2m～3.0m計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)孔深為11.2m～3.0m，堵塞長度為3.3m。

爆破網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆管——導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用排間微差同段起爆方式。導(dǎo)爆索直接下至孔底作為起爆體，炮孔間用導(dǎo)爆索連接（常用10ms～30ms），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(shí)差。

6 結(jié)論與建議

（1）阿爾塔什水利樞紐石方開挖數(shù)量大，施工用時(shí)長，強(qiáng)度高，根據(jù)料場規(guī)劃、開采布置及土石方平衡計(jì)算結(jié)果，目前已勘探的爆破料場儲(chǔ)量和質(zhì)量能夠滿足工程的需要。

（2）阿爾塔什水利樞紐爆破料施工高峰期月均上壩強(qiáng)度為 44.99萬 m3，P1、P2爆破料場地形陡峭，受交通條件限制，理論可開采量781萬m3，而P1、P2爆破料場均為中厚層式薄層結(jié)構(gòu)，建議通過料場爆破試驗(yàn)進(jìn)一步論證P1、P2爆破料場可開采量。陜西水利