明明　陳佳文　劉洋

【摘 要】文章對烏東德水電站雙曲拱壩壩肩槽設(shè)計體型和材料、設(shè)備情況研究，分析并結(jié)合實際開挖進度與質(zhì)量要求，通過采用烏東德壩肩槽進行立體建模的形式，模擬壩肩槽體型形態(tài)對其各工序加以研究，取得了科學的施工工序規(guī)劃及實施流程、合理的爆破參數(shù)以及良好質(zhì)量效果，從而形成大型水電站高邊坡壩肩槽開挖的一套行之有效的施工技術(shù)及質(zhì)量管理理論體系和實踐基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】烏東德水電站；壩肩槽開挖技術(shù)；質(zhì)量；控制

中圖分類號： TV74 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0230-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.102

1 概述

1.1 工程簡介

烏東德水電站是金沙江下游河段（攀枝花市至宜賓市）四個水電梯級——烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的最上游梯級，為Ⅰ等大（1）型工程，樞紐工程主體建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成。擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，建基面高程為718m，壩頂高程988m，最大壩高270m，電站總庫容74.08億m3，總裝機容量10200MW。

1.2 施工難點

（1）壩肩槽開挖體型為自上而下發(fā)散呈“扇形”，形態(tài)上既是一個斜坡面，又是一個扭面，呈陡～緩地形且中間不設(shè)置馬道，鉆機架設(shè)困難，造孔難度較大。

（2）雖然壩肩槽總體巖體質(zhì)量較好，但局部受層間及層內(nèi)錯動帶切割、風化卸荷等影響，爆破后局部容易產(chǎn)生裂隙，在壩基槽開挖的平整度、超欠挖、半孔率等質(zhì)量質(zhì)量指標控制上難度較大。

（3）壩肩槽上下游邊坡施工項目繁雜，關(guān)聯(lián)性強，施工期存在相互交叉和重疊的問題，若未能統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃，相互之間可能存在較大的干擾。

2 壩肩槽開挖技術(shù)研究

2.1 爆破參數(shù)的選擇

為取得合理的爆破參數(shù)，在左、右岸壩肩槽建基面及其附近共進行了7次爆破試驗，分別試驗了10m、12m、15m三種梯段高度的爆破效果。就爆破質(zhì)量而言，梯段高度10m較優(yōu)，梯段高度12m次之，梯段高度15m最差。綜合考慮開挖質(zhì)量與施工進度兩者之間的關(guān)系，初步確定壩肩槽邊坡爆破梯段高度一般為10m，爆破厚度6.0m～8.0m，一次爆破方量約4500m3左右，總裝藥量不超過2t。

2.2 左右岸壩肩槽爆破參數(shù)優(yōu)化

（1）左岸壩肩槽爆破參數(shù)

預(yù)裂孔：線裝藥密度：加強段294g/m、正常段147g/m，底部裝藥量1.8kg，單孔裝藥量3.8kg。

緩沖孔：孔徑90mm、間排距2.5m×2.3m，單耗0.25g/m3，堵塞長度2.5m，單孔裝藥量22kg。

主爆孔：孔徑90mm、間排距3m×3m，單耗0.4g/m3，堵塞長度3.0m，單孔裝藥量36kg。

（2）右岸壩肩槽爆破參數(shù)

預(yù)裂孔：線裝藥密度：加強段263g/m、正常段130g/m，底部裝藥量1.8kg，單孔裝藥量3.4kg。

緩沖孔：孔徑90mm、間排距2.3m×2.0m，單耗0.3g/m3，堵塞長度3m，單孔裝藥量22.4kg。

主爆孔：孔徑90mm、間排距4m×3m，單耗0.4g/m3，堵塞長度3.0m，單孔裝藥量40kg。

爆破影響控制：預(yù)裂孔最大單響20Kg，主爆孔最大單響60Kg，緩沖孔最大單響46Kg。開挖梯段高度控制在10m范圍。

2.3 壩肩槽分層、分區(qū)規(guī)劃

壩肩槽開挖原則為：高程上，按自上而下進行分層；平面上，按自上游往下游進行分塊。

2.3.1 高程分層規(guī)劃

開挖分層高程與爆破梯段高度相同，左右岸壩肩槽開挖分層高度一般為10m，考慮左岸高程785m及右岸高程805m以下壩肩槽邊坡坡度逐漸變緩，開挖高度調(diào)整為7.5m～2.0m，以保證開挖質(zhì)量。根據(jù)以上分層原則，左、右岸總共規(guī)劃為29個開挖分層?？傮w進度目標為每40天開挖高度為30m，以壩肩槽開挖為先鋒線，對其上、下游邊坡進度計劃進行相應(yīng)調(diào)整。壩肩槽每13天為一個分層高度（10m），上、下游邊坡每20天為一個分層高度（15m），上、下游邊坡領(lǐng)先壩肩槽進行爆破，最終達到兩側(cè)工程邊坡開挖不影響壩肩槽開挖的目的。

2.3.2 平面分區(qū)規(guī)劃

壩肩槽邊坡自山體向江邊分為后區(qū)和前區(qū)兩個子區(qū)；壩肩槽兩側(cè)邊坡自上游向下游分為四個分區(qū)，每個分區(qū)自山體向江邊又分為馬道保護層、后區(qū)和前區(qū)三個子區(qū)。為了給壩肩槽爆破創(chuàng)造有利的臨空面，壩肩槽兩側(cè)邊坡應(yīng)先于壩肩槽邊坡進行爆破開挖，邊坡開挖分8道工序依次進行：①二、三區(qū)工程邊坡馬道保護層開挖→②二、三區(qū)區(qū)工程邊坡前區(qū)巖梗爆破→③一、四區(qū)工程邊坡馬道保護層開挖→④二、三區(qū)工程邊坡后區(qū)巖臺結(jié)構(gòu)面預(yù)裂爆破→⑤壩肩槽前區(qū)巖梗爆破→⑥一、四區(qū)工程邊坡前區(qū)巖梗爆破→⑦壩肩槽后區(qū)結(jié)構(gòu)面巖臺預(yù)裂爆破→⑧一、四區(qū)工程邊坡后區(qū)結(jié)構(gòu)面巖臺預(yù)裂爆破。

2.4 預(yù)裂孔三維建模研究

考慮到壩肩槽邊坡未不規(guī)則的扭面，壩肩槽預(yù)裂孔三維建模的精度直接影響壩肩槽開挖的質(zhì)量。在壩肩槽每一梯段開挖前，在充分考慮到鉆機的架鉆40cm空間的基礎(chǔ)上，根據(jù)超欠平衡原則，通過建立壩肩槽三維立體原坐標模型，線性插值、三角函數(shù)等數(shù)學原理進行計算，內(nèi)容包括：

（1）預(yù)裂孔孔口坐標：首爆高程（988m）控制點坐標、預(yù)裂孔間距；

（2）孔底高程設(shè)計控制點坐標：用線性插值公式進行驗算；

式中：xq為需求某點X軸坐標值，m；yq為需求某點Y軸坐標值，m；zq為需求某點Z軸高程，m；xg、xd為已知點X軸坐標值，m；yg、yd為已知點Y軸坐標值，m；zg、zd已知點Z軸高程，m；

（3）孔底高程實際控制點坐標：考慮QZJ-100B型鉆機需要一定施工空間，等坡比邊坡段40cm，變坡比段可適當增加且≤200cm；把第（2）步設(shè)計控制點坐標向坡內(nèi)偏移；

（4）設(shè)計預(yù)裂孔孔底坐標：第（3）步孔底高程實際控制點坐標、預(yù)裂孔間距。為了保證爆破質(zhì)量，拱肩槽中間區(qū)域采用等間距布孔，兩側(cè)采用發(fā)散布孔；

（5）預(yù)裂孔孔深、傾角、方位角：預(yù)裂孔孔口坐標、第（4）步預(yù)裂孔孔底坐標；

（6）下一爆孔口高程實際控制點坐標：根據(jù)第（2）計算的設(shè)計控制點坐標，向坡外偏移

（7）下一爆孔口坐標：根據(jù)第（6）步實際控制點坐標，預(yù)裂孔間距；其他按第（2）～（6）條進行循環(huán)。

2.5 預(yù)裂孔個性化裝藥

預(yù)裂孔造孔中，對鉆孔過程中出現(xiàn)的異常情況進行記錄，并及時繪制成鉆孔柱狀圖；后續(xù)爆破裝藥設(shè)計時，對無異常部位進行正常裝藥，對出現(xiàn)掉鉆部位適當減少裝藥量，通過制定“個性化”爆破參數(shù)，提高了壩肩槽的超欠挖、平整度、半孔率等開挖質(zhì)量參數(shù)。

3 質(zhì)量檢測成果

開挖質(zhì)量檢測成果如下：

（1）不平整度、超欠挖

左岸壩肩槽不平整度最大值28.3cm，最小值0.00cm，平均值6.14cm，檢測合格率97.0%；右岸壩肩槽不平整度最大值為23.2cm，最小值0.2cm，平均值5.12cm，檢測合格率98.4%。

（2）半孔率

左岸壩肩槽平均半孔率93.3%，右岸壩肩槽平均半孔率91.6%。

（3）超、欠挖

左岸壩肩槽最大超挖32.3cm，平均超挖6.47cm，無欠挖；右岸壩肩槽最大超挖29.5cm，平均超挖7.03cm，無欠挖。

（4）最大爆破質(zhì)點振動速度

左岸壩肩槽總計開挖爆破檢測次數(shù)為27次，最大質(zhì)點振動速度超標4次，超標比例14.8%；右岸壩肩槽總計開挖爆破檢測次數(shù)為26次，最大質(zhì)點振動速度超標5次，超標比例19.2%。

（5）爆破影響深度

左岸壩肩槽開挖爆破影響深度未出現(xiàn)超標情況，總計平均值為0.63m。右岸壩肩槽爆破影響深度未出現(xiàn)超標情況，總計平均值為0.59m。

4 結(jié)語

烏東德水電站壩肩槽開挖通過科學的現(xiàn)場試驗、技術(shù)分析與規(guī)劃、并利用限制爆破規(guī)模范圍控制總裝藥量和采用高精度雷管合理優(yōu)化爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)路以控制開挖質(zhì)量，成功的取得提升壩肩槽質(zhì)量及進度的管理手段和實踐數(shù)據(jù)，為后續(xù)大型水電站項目工程精細化管理提供重要的借鑒和參考依據(jù)。

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