張 文 選

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

溪洛渡水電站左、右岸各布置兩條泄洪洞，其中左岸1號(hào)泄洪洞全長(zhǎng)1 759 m，2號(hào)泄洪洞全長(zhǎng)1 563 m，兩條洞軸線平行，中心間距50 m，單條泄洪洞分別由進(jìn)水塔、有壓洞段、工作閘門室、無(wú)壓段、龍落尾段和出口挑坎段組成。有壓段為圓形斷面，開挖斷面直徑為17.2 m；無(wú)壓段為圓拱直墻，開 挖 斷 面 為 15.7 m×20.6 m～21.6 m×

23.179 m(寬×高)，縱坡i=0.023；龍落尾段由奧奇曲線段、斜坡段、反弧段和下直坡段組成，其中斜坡段坡度為22.5°。

泄洪洞開挖自下而上，有壓段開挖共分三層，分層高度依次為8.6 m、5.6 m、3 m，第三層(底板)弧線長(zhǎng)13.05 m，斷面積27 m2；無(wú)壓段分層高度依次為8.6 m、10 m、3 m，第三層(底板)斷面積為47.1～64.8 m2。

左岸泄洪洞深埋段上覆巖體厚100～250 m，水平埋深200～500 m，出口段上覆巖體厚30～50 m，水平埋深50～150 m。沿線地層巖性為P2β9～P2β12層致密狀玄武巖及角礫(集塊)熔巖。洞身段約80%布置在P2β12層中下部致密狀玄武巖內(nèi)。沿線地層巖質(zhì)堅(jiān)硬、巖體新鮮、嵌合緊密，巖體多呈塊狀～次塊狀結(jié)構(gòu)，局部層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)育段巖體呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，以Ⅱ類、Ⅲ1類為主，出口段部分巖體位于弱風(fēng)化、弱卸荷帶內(nèi)，多呈次塊狀結(jié)構(gòu)～鑲嵌結(jié)構(gòu)，嵌合較松弛，局部為Ⅳ類圍巖。

2 洞室開挖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

(1)開挖巖面或壁面無(wú)松動(dòng)巖塊、小塊懸掛體。

(2)不良地質(zhì)段的處理符合設(shè)計(jì)要求。

(3)洞軸線：允許偏差范圍 ≤10 mm。

(4)超欠挖：允許偏差范圍 +20 ～0 cm。

(5)開挖面平整度：允許偏差范圍 ≤10 cm。

(6)殘孔率：Ⅰ、Ⅱ類巖體為80%以上，Ⅲ類巖體為50%以上，Ⅳ、 Ⅴ類巖體為20%以上。

(7)爆破振動(dòng)控制：已開挖的地下洞室洞壁≤10 cm/s。

3 開挖控制要點(diǎn)分析

3.1 底板集渣積水

左岸泄洪洞無(wú)壓段底板設(shè)計(jì)坡度為2.3%，YT-28手風(fēng)鉆造孔，每循環(huán)開鉆前，因上一循環(huán)掌子面范圍內(nèi)的虛渣用反鏟不能全部清理干凈，給開鉆造成較大難度，而且?guī)r體內(nèi)裂隙水與施工棄水混合，積水抽排困難，周邊孔定位難度大。

3.2 布孔誤差

受現(xiàn)場(chǎng)照明影響，測(cè)量人員每循環(huán)周邊孔放線后，需要人工分工加密，測(cè)量孔放孔個(gè)數(shù)越少，人為分孔誤差越大，間距不均勻，對(duì)光面爆破質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

3.3 鉆孔校核困難

邊墻、頂拱造孔時(shí)，后視點(diǎn)設(shè)置在穩(wěn)定的巖石上，但底板上均為虛渣而且人員、設(shè)備來(lái)回移動(dòng)，影響后視點(diǎn)位置的固定。

3.4 鉆機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸影響大

受手風(fēng)鉆鉆機(jī)結(jié)構(gòu)限制，造孔時(shí)不能緊貼巖面，易形成技術(shù)性超挖。

3.5 爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整困難

底板與邊墻、頂拱相比，炮后質(zhì)量檢查困難，不能根據(jù)圍巖地質(zhì)情況及時(shí)優(yōu)化鉆爆參數(shù)。

4 開挖措施分析

4.1 YT-28手風(fēng)鉆造孔影響因素

(1)每循環(huán)作業(yè)開鉆前，用反鏟清理臨近掌子面3 m范圍內(nèi)的底板浮渣，對(duì)于局部少量浮渣及左右兩側(cè)靠近邊墻轉(zhuǎn)角處不宜用反鏟清理的浮渣，由人工輔助清理。

(2)采用潛水泵抽排底板范圍內(nèi)的積水，不得影響正常開孔。

通過采取以上兩項(xiàng)措施，作業(yè)面的施工環(huán)境得到了顯著改善。

4.2 造孔點(diǎn)位偏差的控制

(1)測(cè)量放點(diǎn)時(shí)，技術(shù)員必須到現(xiàn)場(chǎng)接點(diǎn)，做好技術(shù)交底工作。

(2)沿洞軸線位置用紅油漆清晰標(biāo)示開孔位置，以保證孔位偏差在3 cm以內(nèi)。

(3)有壓洞段周邊孔測(cè)量放樣點(diǎn)為9個(gè)，每個(gè)間距90 cm，無(wú)壓洞段周邊孔測(cè)量放樣點(diǎn)為10個(gè)，每個(gè)間距1.8 m。

4.3 光面爆破孔間距的控制

(1)現(xiàn)場(chǎng)通過嚴(yán)格執(zhí)行裝藥前的驗(yàn)孔制度，對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的違規(guī)行為立即進(jìn)行處理。

(2)用長(zhǎng)度為2～3 m的PVC管，每間隔45 cm用紅油漆做好孔位標(biāo)示，根據(jù)測(cè)量放樣點(diǎn)情況現(xiàn)場(chǎng)加密布孔。

(3)若開孔孔位地質(zhì)條件差、不易造孔，可適當(dāng)調(diào)整開孔位置，但應(yīng)控制在5 cm以內(nèi)。

(4)對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)孔距超標(biāo)的孔，按空孔不裝藥處理，并就近補(bǔ)造一孔。

4.4 改進(jìn)鉆機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸影響因素

(1)YT-手風(fēng)鉆鉆機(jī)本體與鉆桿間存有夾角，導(dǎo)致造孔孔斜有偏差，易產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。在現(xiàn)場(chǎng)采取了改變正常氣腿下壓的操作，嘗試側(cè)放鉆機(jī)，使鉆機(jī)后部高度降低，以縮小造孔角度偏差。側(cè)放鉆機(jī)，可降低5～8 cm后部高度，可在一定程度上縮小角度偏差，但開挖后的炮后檢查錯(cuò)臺(tái)尺寸仍未得到根本性消除(圖1)。

圖1 手風(fēng)鉆鉆孔偏差示意圖

(2)基于以上因素，造孔時(shí)選用了長(zhǎng)度為4.5m、5 m、6 m的鉆桿進(jìn)行開孔，利用長(zhǎng)鉆桿的柔性調(diào)整鉆孔的角度，以減小造孔角度的影響。經(jīng)分析，選用4.5 m、5 m鉆桿較適宜造孔，而6 m鉆桿太長(zhǎng)，易斷。開孔時(shí)，一人扶正鉆機(jī)，一人負(fù)責(zé)鉆頭對(duì)中并幫助壓住鉆頭，以便鉆工彎曲鉆桿，達(dá)到調(diào)整角度的目的。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，效果良好，基本消除了爆破孔底錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

4.5 爆破孔向的控制

(1)固定式樣架。為有效控制造孔角度，防止人為主觀因素影響造成孔斜偏差過大，選用了固定式造孔樣架試驗(yàn)性造孔(圖2)。通過樣架橫桿確定其后視點(diǎn)位置，造孔時(shí)，開孔前點(diǎn)位置由在掌子面上的測(cè)量輪廓點(diǎn)確定，開孔后點(diǎn)位置通過樣架橫桿后視位置向下丈量70 cm確定，最終達(dá)到了確定造孔角度的目的。但在使用中存在以下問題：一是固定樣架實(shí)際操作較為困難，特別是開孔階段，因樣架固定牢固，沒有任何鉆桿活動(dòng)空間，開孔時(shí)造成掛孔困難，效率很低；二是施工工效很低?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)半幅開挖使用與不使用樣架進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，其中未使用樣架半幅造孔完成的時(shí)間為16 h，而使用樣架半幅在此時(shí)間內(nèi)只完成了3個(gè)光爆孔的造孔。

(2)移動(dòng)式參照樣架。我們?cè)诳偨Y(jié)固定式樣架經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了改進(jìn)，采用了移動(dòng)式參照樣架(圖3)。采用該樣架的主要目的是解決底板造孔后視點(diǎn)設(shè)置困難、不易固定、易破壞的問題，不存在固定樣架的設(shè)計(jì)缺陷，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)造孔角度檢查準(zhǔn)確、方便，使用靈活，可操作性強(qiáng)，遂在現(xiàn)場(chǎng)得以全面推廣實(shí)施。

(3)在鉆進(jìn)過程中，若發(fā)現(xiàn)造孔偏斜，可以及時(shí)調(diào)整鉆孔方向進(jìn)行糾偏；每孔鉆進(jìn)完成后，孔內(nèi)插桿，為后續(xù)鉆孔提供參照，保證孔與孔平行。

4.6 光面爆破孔深的控制

圖2 固定式樣架示意圖

圖3 移動(dòng)式樣架示意圖

在鉆孔爆破過程中，監(jiān)理嚴(yán)格執(zhí)行“三證五表”法，通過準(zhǔn)鉆證、準(zhǔn)裝證、準(zhǔn)爆證和測(cè)量放樣成果表、鉆工責(zé)任分區(qū)圖表、鉆孔質(zhì)量檢查表、裝藥聯(lián)網(wǎng)檢查表、開挖爆破界面質(zhì)量檢查統(tǒng)計(jì)表，對(duì)鉆爆過程進(jìn)行全程記錄、檢查、控制。監(jiān)理對(duì)檢查孔深超過3 m的孔要求堵塞并輔以經(jīng)濟(jì)處罰。

4.7 優(yōu)化造孔參數(shù)，選用適當(dāng)?shù)谋茀?shù)

根據(jù)炮后效果檢查，組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)、質(zhì)量人員優(yōu)化爆破參數(shù)，調(diào)整裝藥量，以選擇并優(yōu)化輔助孔排距，適當(dāng)增大光爆層厚度，減少輔助孔爆破沖擊波破壞光爆層起爆網(wǎng)絡(luò)，防止其影響正常起爆?，F(xiàn)場(chǎng)將輔助孔排距分別按55 cm、60 cm、65 cm、70 cm、80 cm進(jìn)行控制，調(diào)整光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)，降低孔底加強(qiáng)藥量，線裝藥密度按110 g/m進(jìn)行控制。通過光爆層調(diào)整爆破試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)65～70 cm的輔助孔排距達(dá)到的光面爆破效果最為理想，平整度達(dá)到6.4 cm，半孔率達(dá)到95.3%。調(diào)整光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)，降低了孔底加強(qiáng)藥量，孔底破壞的現(xiàn)象大大減少，效果較為理想。

4.8 強(qiáng)化技能培訓(xùn)，提高作業(yè)人員素質(zhì)

(1)通過采用定人、定機(jī)、定位的 “三定”原則，明確鉆孔人員職責(zé)，每次爆破后進(jìn)行質(zhì)量分析、改進(jìn)與責(zé)任追究和獎(jiǎng)罰兌現(xiàn)，做到有的放矢。

(2)篩選操作工藝熟練、責(zé)任心強(qiáng)的人員，專門負(fù)責(zé)底板光爆孔造孔。

(3)推行操作人員登記建檔，若發(fā)生人員變動(dòng)，必須通知監(jiān)理，以便組織培訓(xùn)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)考核，重點(diǎn)監(jiān)控。

(4)編制《地下洞室底板開挖樣板工程創(chuàng)建辦法》、《地下洞室底板開挖監(jiān)理控制明白卡》等相關(guān)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、流程，明確質(zhì)檢職責(zé)和過程控制標(biāo)準(zhǔn)。

(5) 每?jī)芍?，由監(jiān)理組織參建各方選取典型開挖部位，全面清理底板開挖面，召開現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量分析會(huì)，對(duì)孔間距、超欠挖、平整度和殘孔率進(jìn)行系統(tǒng)的檢查評(píng)測(cè)，兌現(xiàn)獎(jiǎng)罰措施，持續(xù)改進(jìn)開挖質(zhì)量。

5 實(shí)施控制措施后取得的實(shí)效

泄洪洞有壓段、無(wú)壓段底板開挖炮孔痕跡分布均勻，殘留孔壁面沒有明顯的爆破痕跡，基本做到了鉆孔孔位準(zhǔn)確，孔向平行，孔底齊整，上下循環(huán)孔間順接。底板開挖實(shí)體效果見圖4、5。超欠挖檢測(cè)結(jié)果見表1，不平整度及半孔率檢測(cè)結(jié)果見表2。

圖4 有壓段圓弧形開挖效果圖

圖5 無(wú)壓段開挖效果圖

6 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

表1 超欠挖檢測(cè)匯總表

表2 不平整度及半孔率檢測(cè)匯總表

1號(hào)、2號(hào)泄洪洞有壓段和無(wú)壓段底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C9040，龍落尾段混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C9060且摻硅粉。經(jīng)計(jì)算，若底板平均線形超挖量每減少1 cm，將減少回填混凝土量560 m3，其中有壓段198 m3，無(wú)壓段200 m3，龍落尾段162 m3，回填混凝土成本統(tǒng)計(jì)情況見表3。

綜上所述，底板平均線形超挖量每減少1 cm，節(jié)省混凝土直接成本約28.5萬(wàn)元。而且底板開挖超挖量小、不平整度小，底板清理施工難度減小明顯，清理工效大大提高。按照同類型工程超挖10 cm與超挖20 cm所節(jié)省的人工清渣費(fèi)用見表4。

表3 節(jié)省回填混凝土成本統(tǒng)計(jì)表

表4 節(jié)省人工清渣費(fèi)用表

注：1號(hào)、2號(hào)泄洪洞底板平均超挖由20 cm減少為約10 cm，可節(jié)省人工清理費(fèi)用73.65萬(wàn)元。

泄洪洞工程流量大、流速高，最大流速近50m/s，洞室底板混凝土襯砌強(qiáng)度高，絕熱溫升高，溫控防裂難度大，在底板基礎(chǔ)圍巖約束條件下，當(dāng)混凝土內(nèi)拉應(yīng)力大于極限拉伸值時(shí)易產(chǎn)生溫度裂縫。因此，加強(qiáng)對(duì)底板開挖平整度控制，減少底板凹凸不平形狀，從一定程度上可以減小底板基礎(chǔ)對(duì)混凝土的約束，有利于混凝土溫控防裂，可減少后期裂縫的修補(bǔ)費(fèi)用。

7 結(jié) 語(yǔ)

溪洛渡水電站左岸泄洪洞底板開挖克服了基礎(chǔ)面清理困難，造孔孔向精準(zhǔn)，鉆機(jī)設(shè)計(jì)缺陷等各種不利客觀因素影響，堅(jiān)持采用光面爆破技術(shù)，通過不斷改進(jìn)提高，形成了平整輪廓面的爆破作業(yè)。由于采取了有效的質(zhì)量控制技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)，底板開挖取得了顯著效果，為溪洛渡水電站地下洞室開挖創(chuàng)造精品工程并為今后高山峽谷地區(qū)特大型地下洞室群底板開挖提供了參考。