張 勁 青

(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

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，距巧家縣縣城45 km，距昆明約260 km，距成都約400 km。電站上接烏東德水電站，下接溪洛渡水電站(距溪洛渡水電站195 km)。

白鶴灘水電站由混凝土雙曲拱壩、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成?；炷岭p曲拱壩壩頂高程834 m、最大壩高289.0 m，壩下設(shè)水墊塘和二道壩。泄洪設(shè)施包括：大壩的6個表孔、7個深孔和左岸的3條泄洪洞。地下廠房系統(tǒng)對稱布置在左右岸，廠內(nèi)各安裝8臺單機(jī)容量為1 000 MW的發(fā)電機(jī)組，電站裝機(jī)容量16 000 MW，是“西電東送”的骨干電站之一。

2 壩基柱狀節(jié)理玄武巖地質(zhì)條件

白鶴灘水電站拱壩基礎(chǔ)主要利用P2β2～P2β6的玄武巖(見圖1、2)，壩基柱狀節(jié)理主要在P2β22、P2β23、P2β32、P2β33、P2β41、P2β61等亞層內(nèi)發(fā)育。白鶴灘拱壩壩基柱狀節(jié)理玄武巖出露情況：河床及拱端 低高程出露P2β32、P2β33，左岸壩頂附近出露P2β41，右岸壩頂附近出露P2β61，中部出露P2β41。P2β41層底部柱狀節(jié)理玄武巖柱體較粗、性狀較好， P2β61層底部柱狀節(jié)理玄武巖僅出露于右岸壩頂附近。

圖1 壩基柱狀節(jié)理玄武巖分布(沿拱壩軸線展開)

柱狀節(jié)理發(fā)育不均勻，柱體大小、長度也不相同，以P2β32、P2β33層最為發(fā)育，根據(jù)柱狀節(jié)理發(fā)育的特征，柱狀節(jié)理分為三類。

一類：柱狀節(jié)理發(fā)育的密度較大，大多未切割成完整的柱體，柱體長度一般2～3 m，直徑13～25 cm，其內(nèi)微裂隙發(fā)育，切割巖體塊度為5 cm左右，主要分布在P2β33-1、P2β33-2、P2β33-3層內(nèi)。

二類：柱狀節(jié)理發(fā)育不規(guī)則，未切割成完整的柱體，柱體長度一般在0.5～2.0 m之間，直徑25～50 cm，其內(nèi)微裂隙較發(fā)育，但相互咬合，未完全切斷，塊度在10 cm左右。主要分布在P2β32、P2β61、P2β71、P2β82層。

三類：柱狀節(jié)理發(fā)育不規(guī)則，未切割成完整的柱體，柱體粗大，長度1.5～5 m不等，直徑0.5～2.5 m，切割不完全，嵌合緊密。分布在P2β22、P2β23、P2β41層。

對工程影響較大的是位于河床及拱壩壩基低高程部位的P2β33柱狀節(jié)理玄武巖，壩基左岸高程660 m、右岸高程585 m以下出露P2β33層第一類柱狀節(jié)理玄武巖，為柱狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、微裂隙發(fā)育，且層內(nèi)發(fā)育多條緩傾層內(nèi)錯動帶，開挖后巖體易松弛。

圖2 第一類柱狀節(jié)理玄武巖的形態(tài)特征

3 柱狀節(jié)理玄武巖開挖施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

白鶴灘水電站左岸壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖施工特點(diǎn)和難點(diǎn)如下。

(1)左岸高程660～570 m全壩基范圍分布“第一類”柱狀節(jié)理玄武巖，其間還分布LS3319、LS3319-1、LS331等緩傾坡外的層內(nèi)錯動帶，巖體質(zhì)量以Ⅲ類為主、局部Ⅳ類，地質(zhì)條件復(fù)雜；

(2)柱狀節(jié)理玄武巖松弛和爆破對巖體的影響兩個問題綜合在一起，開挖爆破對柱狀節(jié)理玄武巖的爆破影響無類似工程可以借鑒，增加了施工難度；

(3)拱壩左岸高程660 m以下的建基面既是一個緩斜坡面，又是一個扭曲面，預(yù)裂孔既不在同一平面內(nèi)，也不互相平行，預(yù)裂成型難度大；

(4)白鶴灘拱肩槽開挖質(zhì)量要求高，這也增加了施工難度。

4 左岸壩基柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層精細(xì)爆破技術(shù)

4.1 精細(xì)開展左岸壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破試驗(yàn)

左岸壩基高程665～660 m中部范圍開始出露第一類柱狀節(jié)理玄武巖，通過前期對柱狀節(jié)理玄武巖松弛特性的初步研究，設(shè)計(jì)人提出壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖預(yù)留2.0 m(法向)厚保護(hù)層，待大壩混凝土澆筑時再進(jìn)行保護(hù)層處理的施工方案。

按照設(shè)計(jì)要求壩基高程660～655 m和655～650 m梯段開挖采取預(yù)留2.0 m保護(hù)層，前期進(jìn)行保護(hù)層以外巖體開挖。壩基高程660～655 m保護(hù)層以外的梯段開挖爆破參數(shù)沿用非柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破參數(shù)，監(jiān)測成果表明：柱狀節(jié)理玄武巖爆破損傷0.8～1.4 m，爆破損傷深度偏大，非柱狀節(jié)理玄武巖壩基開挖爆破參數(shù)不適用于柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)留保護(hù)層開挖施工。為研究明確左岸壩基高程650 m以下柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖方案和適宜的爆破參數(shù)，要求結(jié)合毗鄰保護(hù)層外側(cè)巖體開挖開展柱狀節(jié)理玄武巖開挖生產(chǎn)性試驗(yàn)。

4.1.1 柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破試驗(yàn)的目的

柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破試驗(yàn)?zāi)康模洪_展保護(hù)層以外巖體開挖爆破生產(chǎn)性試驗(yàn)，了解開挖爆破對柱狀節(jié)理玄武巖的爆破影響程度，探索柱狀節(jié)理玄武巖爆破影響深度是否能控制在1.0 m以內(nèi)(含1.0 m)、壩基柱狀節(jié)理玄武巖(預(yù)留)保護(hù)層的開挖施工方法和適宜的爆破參數(shù)。

4.1.2 左岸柱狀節(jié)理玄武巖開挖施工設(shè)備選擇

柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖鉆孔設(shè)備對比分析了手風(fēng)鉆和100B潛孔鉆，綜合考慮：

(1)拱壩建基面為扭面，每個預(yù)裂孔鉆孔角度均不同，手風(fēng)鉆鉆孔質(zhì)量不易控制；

(2)手風(fēng)鉆采用2.0～3.0 m梯段開挖高度，開挖梯段多、開挖施工工期不滿足要求；

(3)根據(jù)通常施工經(jīng)驗(yàn)，手風(fēng)鉆鉆孔孔深超過4.5 m后，鉆孔效率低，且柱狀節(jié)理玄武巖宜掉塊卡鉆；

(4)100B潛孔鉆是選用拱壩基礎(chǔ)開挖通用、常用施工設(shè)備。

最終確定預(yù)裂孔(或光爆孔)鉆孔設(shè)備為100B潛孔鉆、主爆孔和緩沖孔鉆孔設(shè)備SM351履帶式?jīng)_擊鉆。

4.1.3 左岸壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破試驗(yàn)

由于2.0 m厚保護(hù)層不便于機(jī)械化施工作業(yè)(銑挖機(jī)開挖工效約3.0 m3/h，難以在14天內(nèi)完成混凝土澆筑倉面準(zhǔn)備，低溫季節(jié)時混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)大)，也不便于采用爆破方式開挖，結(jié)合固結(jié)灌漿巖石蓋重對厚度的要求，左岸壩基高程650 m以下柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)留保護(hù)層厚度調(diào)整為5.0 m(法向)，且平行與拱壩設(shè)計(jì)建基面。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，重點(diǎn)研究5.0 m開挖梯段的開挖爆破方式、爆破參數(shù)，比較不同爆破參數(shù)下的預(yù)裂爆破、光面爆破效果。

(1)柱狀節(jié)理玄武巖光面爆破和預(yù)裂爆破試驗(yàn)。高程650～645 m壩基中部毗鄰保護(hù)層頂面上下游共40 m長范圍內(nèi)進(jìn)行柱狀節(jié)理玄武巖光面爆破和預(yù)裂爆破對比試驗(yàn)。爆破試驗(yàn)區(qū)參數(shù)見表1。試驗(yàn)區(qū)質(zhì)點(diǎn)振動、爆破影響深度等檢測(或監(jiān)測)成果見表2。

光面爆破效果分析：①開挖面分別依次受到前緣主爆孔、緩沖孔、光爆孔的爆破疊加作用影響，導(dǎo)致爆破影響深度偏大；②未提前形成預(yù)裂縫，預(yù)裂縫的隔振作用消失，導(dǎo)致開挖面質(zhì)點(diǎn)振動偏大(見圖3、4)。

工程參建四方通過分析后明確：不再進(jìn)行開挖面光面爆破試驗(yàn)，進(jìn)一步研究柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)裂爆破參數(shù)，主要研究預(yù)裂孔、緩沖孔、主爆孔和裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。

表1 高程650～645 m試驗(yàn)區(qū)爆破參數(shù)

表2 爆破試驗(yàn)區(qū)檢測(或監(jiān)測)成果

圖3 預(yù)裂爆破開挖面 圖4 光面爆破開挖面

(2)柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)裂爆破參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。高程642～637 m壩基中部毗鄰保護(hù)層頂面上下游共40 m長范圍內(nèi)進(jìn)行柱狀節(jié)理玄武巖兩組預(yù)裂爆破對比試驗(yàn)，爆破試驗(yàn)區(qū)參數(shù)見表3。試驗(yàn)區(qū)質(zhì)點(diǎn)振動、爆破影響深度等檢測(或監(jiān)測)成果見表4。

開挖爆破效果分析：采用線裝藥密度280 g/m、孔距0.7 m的預(yù)裂爆破影響深度偏大，線裝藥密度260 g/m、間距0.6 m的預(yù)裂爆破檢測成果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)(見圖5、6)，繼續(xù)進(jìn)行線裝藥密度260 g/m、間距0.6 m的預(yù)裂爆破驗(yàn)證試驗(yàn)和探尋減小預(yù)裂孔線裝藥密度的可行性。

表3 高程642～637 m試驗(yàn)區(qū)爆破參數(shù)

表4 爆破試驗(yàn)區(qū)檢測(或監(jiān)測)成果

圖5 預(yù)裂爆破開挖面 圖6 光面爆破開挖面

(3)柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)裂爆破驗(yàn)證試驗(yàn)。高程635～630 m壩基中部毗鄰保護(hù)層頂面上下游共40 m長范圍內(nèi)進(jìn)行柱狀節(jié)理玄武巖預(yù)裂爆破驗(yàn)證試驗(yàn)，爆破試驗(yàn)區(qū)參數(shù)見表5。試驗(yàn)區(qū)質(zhì)點(diǎn)振動、爆破影響深度等檢測(或監(jiān)測)成果見表6。爆破開挖面見圖7、8。

表5 高程635～630 m爆破試驗(yàn)參數(shù)

表6 爆破試驗(yàn)區(qū)檢測(或監(jiān)測)成果

圖7 預(yù)裂爆破開挖面 圖8 預(yù)裂爆破開挖面

(4)保護(hù)層柱狀節(jié)理玄武巖“4+1”一次鉆孔裝藥、分次爆破試驗(yàn)。為進(jìn)一步尋求柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖爆破對建基面巖體影響程度的下限，2016年3月9日至28日結(jié)合高程635～630～625 m保護(hù)層開挖爆破進(jìn)行了“4 m+1 m”一次裝藥、分次爆破生產(chǎn)性試驗(yàn)，詳見表7、8。具體做法：5 m厚的保護(hù)層“由外至里”一次鉆孔、裝藥，優(yōu)先進(jìn)行外側(cè)4.0 m厚巖體聯(lián)網(wǎng)爆破(預(yù)裂爆破)，爆渣清理，剩余的1.0 m厚巖采用光面爆破。高程660～625 m保護(hù)層不同開挖分式建基面檢測與監(jiān)測成果見表9。

表7 高程635～630 m保護(hù)層分次爆破生產(chǎn)性試驗(yàn)參數(shù)

表8 高程630～625 m保護(hù)層分次爆破生產(chǎn)性試驗(yàn)參數(shù)

表9高程660～625 m保護(hù)層不同開挖方式建基面檢測(和監(jiān)測)成果

爆破試驗(yàn)區(qū)保護(hù)層開挖方式質(zhì)點(diǎn)振動/cm·s-1爆破影響深度/m開挖面超欠挖合格率/%開挖面平整度合格率/%開挖面半孔合格率/%高程635～630 m高程630～625 m“4+1”預(yù)裂+光爆4.8(預(yù)裂爆破)4.4(光面爆破)0.5～0.896.696.594.164.2(預(yù)裂爆破)4.8(光面爆破)0.8～1.095.495.797.9高程660～655 m高程655～650 m2.0 m保護(hù)層光爆6.50.7～0.994.298.597.48.50.7～1.095.297.192.0高程650～635 m各梯段開挖5.0 m保護(hù)層預(yù)裂5.1～5.40.6～1.095.5～96.390.2～98.693.1～97.0

保護(hù)層柱狀節(jié)理玄武巖不同開挖方式的爆破效果分析：地質(zhì)條件大致相同的條件下，采用“4 m+1 m”一次鉆孔裝藥、兩次爆破的開挖方式與保護(hù)層一次開挖爆破在爆破影響深度(關(guān)鍵質(zhì)量檢測指標(biāo))基本相當(dāng)，但保護(hù)層采用“4 m+1 m”一次鉆孔裝藥、兩次爆破方式存在施工安全隱患大、鉆孔工程量大等問題，最終確定柱狀節(jié)理玄武巖5.0 m保護(hù)層采取一次預(yù)裂開挖爆破的方式。

根據(jù)高程650～625 m柱狀節(jié)理玄武巖五次爆破試驗(yàn)的開挖面超欠挖、半孔率、平整度、爆破振動及爆破影響深度成果，推薦柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖采用預(yù)裂爆破型式，開挖爆破參數(shù)：①爆破梯段高度5 m；②預(yù)裂孔孔徑Ф76 mm、孔距0.6 m、線密度240 g/m、采用Ф25 mm藥卷；③緩沖孔孔徑Ф90 mm，孔距1.8 m，距預(yù)裂孔法向距離1.2 m，采用Ф70 mm藥卷；④主爆孔孔徑Ф90 mm、間排距3.0×2.5 m，采用Ф70 mm藥卷；⑤預(yù)裂爆破單響藥量不超過20 kg。

4.2 建立完善質(zhì)量控制體系和制度

(1)工程參建各方聯(lián)合梳理柱狀節(jié)理玄武巖開挖施工前的準(zhǔn)備工作導(dǎo)則，對照檢查準(zhǔn)備工作進(jìn)展情況。

(2)各參建單位完善壩肩槽柱狀節(jié)理玄武巖開挖質(zhì)量控制體系，成立施工質(zhì)量控制小組，建立施工質(zhì)量控制制度；業(yè)主單位明確了壩基開挖面質(zhì)量檢測細(xì)則，頒布了大壩壩基梯段開挖預(yù)驗(yàn)、壩基開挖單元工程初驗(yàn)和終驗(yàn)程序及要求；監(jiān)理單位編寫《白鶴灘拱壩基礎(chǔ)開挖監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》，明確專人負(fù)責(zé)拱肩槽開挖并進(jìn)行培訓(xùn)上崗；施工單位組建拱肩槽開挖職工隊(duì)伍，匯編壩肩槽開挖施工質(zhì)量管理制度、獎懲制度等，100B(預(yù)裂孔)操作手執(zhí)行考核上崗。

(3)高度重視壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖爆破試驗(yàn)和預(yù)留保護(hù)層開挖施工，成立業(yè)主、設(shè)計(jì)人、監(jiān)理工程師、爆破監(jiān)測單位參加的工作組，工作組跟蹤、指導(dǎo)爆破試驗(yàn)和預(yù)留保護(hù)層開挖施工，并組織召開施工總結(jié)會。

(4)組建左岸壩肩槽信息管理群，業(yè)主、設(shè)計(jì)人、監(jiān)測承包人、土建施工承包人和監(jiān)理工程師及時在群內(nèi)發(fā)布信息，共享壩基地質(zhì)預(yù)報(bào)、壩基開挖面施工質(zhì)量檢測成果、爆破監(jiān)測成果等。

(5)監(jiān)理單位成立左岸壩基柱狀節(jié)理玄武巖開挖質(zhì)量控制QC小組。

4.3 嚴(yán)格控制鉆孔精度，確保大壩建基面鉆孔質(zhì)量

白鶴灘拱壩建基面為扭曲面、開挖質(zhì)量要求高(建基面平整度2.0 m直尺不大于15 cm)，為確保拱壩建基面開挖質(zhì)量，重點(diǎn)控制鉆孔(尤其是預(yù)裂孔)質(zhì)量，為確保預(yù)裂孔鉆孔質(zhì)量采取如下精細(xì)控制措施。

4.3.1 施工機(jī)具改造

(1)鉆機(jī)改造。由于100B鉆機(jī)鉆孔時，擺動幅度較大，不利于精度控制。在鉆機(jī)兩側(cè)各加焊了兩根Φ48 mm的鋼管，鋼管與樣架的立桿牢固連接，消除了鉆進(jìn)當(dāng)中鉆機(jī)擺動幅度大的問題。

(2)鉆桿直徑改造。常規(guī)100B潛孔鉆機(jī)鉆桿直徑為Φ45 mm，鉆桿在鉆孔過程中易出現(xiàn)撓性變形，造成飄鉆，導(dǎo)致孔底超挖現(xiàn)象嚴(yán)重，開挖質(zhì)量難以滿足規(guī)范要求。拱壩建基面開挖用Φ60 mm鉆桿，與Φ45 mm鉆桿比較，鉆桿更粗、剛度更強(qiáng)，在鉆進(jìn)過程中避免了鉆桿在巖石中發(fā)生撓性變形。

(3)鉆機(jī)樣架改造。根據(jù)測量孔位在上層坡面采用手風(fēng)鉆打設(shè)四根插筋孔(必要時可增設(shè)插筋)，用Φ48 mm鋼管作插筋，入巖0.8 m、外露0.5 m(根據(jù)實(shí)際地形調(diào)整外露長度)。鉆機(jī)底部和頂部各一根橫桿，插筋與橫桿用扣件連接，必要時再在鉆機(jī)底部增加一根輔助橫桿，橫桿與立桿用扣件連接，立桿與100B鉆機(jī)兩側(cè)加焊的兩根鋼管扣件連接。橫桿、立桿均采用Φ48 mm鋼管。為了減少系統(tǒng)誤差，采用單機(jī)單架。

(4)量角器改進(jìn)。同類工程施工中使用的量角儀器一般為工程地質(zhì)羅盤(精度為0.5°)或可調(diào)性量角器(精度為0.2°)誤差較大。為了提高造孔精度，專門制作了100B鉆機(jī)專用的量角器，量角器精度由0.2°提高到0.1°，有效地提高了造孔過程中傾角控制的精度。

(5)增加限位桿。100B潛孔鉆機(jī)自帶的限位器距離開孔孔位點(diǎn)在1.0 m以上，鉆機(jī)開孔時沖擊器易偏離孔位點(diǎn)。為減小開孔偏差，在100B鉆機(jī)底部增加限位桿或限位板，防止了開鉆向外飄鉆，確保開孔精度。

4.3.2 鉆孔施工過程精細(xì)控制

(1)執(zhí)行爆破孔鉆孔參數(shù)表審批制度，預(yù)裂孔、緩沖孔和爆破孔采用測量放樣，預(yù)裂孔還須補(bǔ)充進(jìn)行鉆孔方向控制點(diǎn)放樣。

(2)為確保預(yù)裂孔、緩沖孔的鉆孔精度，明確預(yù)裂孔和緩沖孔采用100B潛孔鉆鉆孔、主爆孔采用351履帶式鉆機(jī)鉆孔。鉆孔孔口噴霧(或?yàn)⑺?和濕鉆技術(shù)，控制鉆孔施工揚(yáng)塵，營造良好的施工環(huán)境。

(3)每梯段預(yù)裂孔鉆孔前對鉆桿平直度進(jìn)行專項(xiàng)檢查，確保鉆桿滿足要求。

(4)所有爆破放樣前應(yīng)進(jìn)行基面清理，大面起伏差不大于20 cm，預(yù)裂孔位要求放樣在基巖面上。

(5)預(yù)裂孔鉆孔施工嚴(yán)格制定“定人、定機(jī)、定孔”“三次校鉆(鉆進(jìn)20 cm、50 cm、100 cm時，各校鉆一次)”，每加節(jié)鉆桿對鉆孔方向進(jìn)行檢查，嚴(yán)格控制鉆孔壓力和鉆孔施工進(jìn)度(要求單班鉆孔進(jìn)度不多于2孔)，防止“飄鉆”“八字孔”。

(6)使用擋風(fēng)板，防止大風(fēng)控制預(yù)裂孔施工的方向重錘晃動。

(7)嚴(yán)格做好爆破孔(尤其是預(yù)裂孔)鉆孔過程質(zhì)量控制和終孔驗(yàn)收，預(yù)裂孔全檢、緩沖孔和主爆破抽檢比例不小于20%，不合格爆破孔根據(jù)要求進(jìn)行處理直至合格為止(如：超深孔按要求回填、傾角不滿足要求的鉆孔采取糾偏或重新鉆孔等)。

(8)執(zhí)行預(yù)裂孔施工質(zhì)量追溯制度，嚴(yán)格執(zhí)行鉆孔質(zhì)量考核、落實(shí)獎罰。

4.4 復(fù)雜地質(zhì)條件下的爆破施工精細(xì)控制

4.4.1 引入專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行爆破檢測和監(jiān)測

為及時獲得梯段爆破開挖質(zhì)點(diǎn)振動速度、爆破影響深度和建基面1.0 m處爆前爆后聲波衰減率，保護(hù)層梯段開挖上下游半幅均布置2組穿爆堆的聲波檢測孔(三角形布孔，孔間距1.0 m，孔深入巖8.0 m)，引入專業(yè)隊(duì)伍——長江水利委員會長江科學(xué)院(業(yè)主的第三方檢測單位)，采用專業(yè)設(shè)備對柱狀節(jié)理玄武巖開挖進(jìn)行爆破檢(監(jiān))測。爆破振動衰減規(guī)律監(jiān)測采用爆破監(jiān)測儀(TC-4850)，爆前爆后(穿爆堆)聲波采用HX-SYB型智能型巖石聲波儀。

由于“一類”柱狀節(jié)理玄武巖具有松弛特性，巖體松弛導(dǎo)致鉆孔聲波檢測值降低。為避免爆破影響和巖體松弛疊加影響，保護(hù)層梯段開挖爆后聲波檢測孔梯段開挖爆破后第2天完成穿爆堆爆后聲波檢測，梯段開挖完成后3～5天內(nèi)向業(yè)主和監(jiān)理工程師提供開挖爆破監(jiān)測簡報(bào)。

4.4.2 明確柱狀節(jié)理玄武巖開挖支護(hù)程序

左岸高程660～570 m全壩基范圍分布“第一類”柱狀節(jié)理玄武巖，其間還分布LS3319、LS3319-1、LS331等緩傾坡外的層內(nèi)錯動帶。2014年12月左岸壩肩槽前緣開挖拱壩建基面出現(xiàn)沿LS3319錯動帶的卸荷剪切回彈變形?！豆皦位A(chǔ)柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖及支護(hù)施工技術(shù)要求》明確高程660 m～LS331錯動帶范圍的柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖支護(hù)程序：

(1)高程660 m以上(部位包括F17斷層上盤、F17斷層下盤保留區(qū)、LS3319錯動帶上盤保留區(qū))壩基新增預(yù)應(yīng)力錨索(107束預(yù)應(yīng)力錨索)施工完成后再進(jìn)行高程660 m以下保護(hù)層和剩余的壩肩槽前緣塊開挖。

(2)高程660～620 m壩基預(yù)應(yīng)力錨索施工可不緊跟保護(hù)層開挖，高程620 m以上壩基預(yù)應(yīng)力錨索施工完成后方能進(jìn)行高程620 m以下開挖。實(shí)際施工中控制上一個開挖梯段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力錨索施工期不超過20天。

(3)高程620 m～LS331錯動帶出露范圍(580 m)的壩基開挖支護(hù)：本梯段壩基預(yù)應(yīng)力錨索施工與下一梯段保護(hù)層開挖、梯段前緣塊開挖循環(huán)下降，建基面保護(hù)層開挖一層、支護(hù)一層。

4.4.3 對錯動帶實(shí)施變形監(jiān)測，為開挖爆破施工提供決策依據(jù)

為監(jiān)控高程660 m～LS331錯動帶范圍的柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖時，LS3319錯動帶及上盤巖體變形情況，在壩基建基面高程660 m～LS331錯動帶范圍布置了多種表觀、內(nèi)觀監(jiān)測儀器(表面變形測點(diǎn)、錨桿應(yīng)力計(jì)、預(yù)應(yīng)力監(jiān)測錨索、多點(diǎn)位移計(jì)、測斜孔等)，實(shí)時監(jiān)測保護(hù)層梯段開挖時LS3319錯動帶及上盤巖體的變形，進(jìn)行保護(hù)層開挖爆破與監(jiān)測成果的聯(lián)合分析，必要時調(diào)整爆破參數(shù)(甚至停止保護(hù)層開挖爆破施工)，避免保護(hù)層開挖進(jìn)一步惡化LS3319錯動帶情況，為開挖爆破施工提供科學(xué)的決策依據(jù)。

4.4.4 精細(xì)、定量化爆破設(shè)計(jì)，動態(tài)調(diào)整

參考推薦的柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖爆破參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)人提供的壩基地質(zhì)預(yù)爆以及前緣塊開挖節(jié)理的實(shí)際情況，精細(xì)、定量化進(jìn)行保護(hù)層梯段開挖爆破設(shè)計(jì)，爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容包括(但不限于)：

(1)預(yù)裂孔參數(shù)表，預(yù)裂孔的孔口和孔底坐標(biāo)、傾角、孔深等；

(2)爆區(qū)爆破孔平面布置圖和典型剖面圖；

(3)預(yù)裂孔、緩沖孔、爆破孔的裝藥結(jié)構(gòu)圖(見圖9)；

(4)爆區(qū)爆破聯(lián)網(wǎng)圖。

圖9 預(yù)裂孔、緩沖孔、爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)示意

為控制保護(hù)層開挖爆破對柱狀節(jié)理玄武巖影響，還采取如下精細(xì)爆破技術(shù)：

(1)根據(jù)地質(zhì)預(yù)爆和鉆孔施工記錄，動態(tài)優(yōu)化錯動帶等不良地質(zhì)段的預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)，減小爆破對不良地質(zhì)段的影響。

(2)施工過程中不斷優(yōu)化布孔參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和保證松動爆破開挖效果前提下不斷探索適應(yīng)柱狀節(jié)理玄武巖炸藥單耗(0.35～0.4 kg/m)。主爆孔創(chuàng)造性采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)。

(3)為防止預(yù)裂孔爆破對孔口區(qū)域巖體的拉裂破壞，預(yù)裂孔孔口段(0.5～1.5 m)實(shí)施“減弱”裝藥。

(4)嚴(yán)格控制爆破單響藥量不大于20 kg，預(yù)裂孔采用“三孔一響”、緩沖孔和主爆孔采用“單孔單響”。

4.4.5 精細(xì)裝藥、聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)理工程師全程監(jiān)督

結(jié)合設(shè)計(jì)人提供的地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)鉆孔施工記錄，監(jiān)理工程師組織工程參建各方召開炮孔裝藥動態(tài)優(yōu)化專題會，個性化調(diào)整地質(zhì)條件較差部位的預(yù)裂孔裝藥參數(shù)(減小錯動帶、不良地質(zhì)體區(qū)域的預(yù)裂孔線裝藥密度)。承包人制作控制爆破孔間隔裝藥的間距控制竹片，組織炮工進(jìn)行裝藥施工技術(shù)交底，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人按照優(yōu)化后的裝藥參數(shù)分發(fā)各爆破孔炸藥。監(jiān)理工程師和爆破監(jiān)測單位全程旁站裝藥和聯(lián)網(wǎng)，簽署“準(zhǔn)裝藥”“準(zhǔn)聯(lián)網(wǎng)”等工序檢查驗(yàn)收證，精細(xì)裝藥、聯(lián)網(wǎng)確保建基面保護(hù)層開挖施工質(zhì)量。

5 左岸柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖效果

2016年1月21日～2016年8月9日完成了白鶴灘水電站左岸高程660～580 m柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖爆破，各梯段開挖成果統(tǒng)計(jì)詳見表10和圖10～13。

表10 左岸高程660～580 m柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖檢測和監(jiān)測成果

圖10 高程655～650 m壩基上游半幅開挖效果 圖11 高程650～645 m壩基下游半幅開挖效果

圖12 高程645～640 m壩基上游半幅開挖效果 圖13 高程640～635 m壩基上游半幅開挖效果

白鶴灘水電站左岸高程660～570 m全壩基范圍分布“第一類”柱狀節(jié)理玄武巖，“第一類”柱狀節(jié)理玄武巖具有松弛特性。進(jìn)行保護(hù)層頂面開挖生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)，總結(jié)推薦柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖爆破參數(shù)，保護(hù)層開挖施工中運(yùn)用精細(xì)爆破施工技術(shù)、嚴(yán)格控制施工工序，并落實(shí)梯段開挖“一炮一總結(jié)”，高程660～580 m壩基柱狀節(jié)理玄武巖保護(hù)層開挖的平整度、殘孔率、超欠挖、爆破影響深度等質(zhì)量優(yōu)良，滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳關(guān)葉,徐建榮,等. 金沙江白鶴灘水電站施工詳圖階段左岸柱狀節(jié)理玄武巖壩段及河床壩段壩基處理方案研究報(bào)告. 杭州：華東勘測設(shè)計(jì)研究院, 2015.

[2] 金沙江白鶴灘水電站拱壩基礎(chǔ)柱狀節(jié)理玄武巖、角礫熔巖保護(hù)層開挖及支護(hù)施工技術(shù)要求. 杭州：華東勘測設(shè)計(jì)研究院, 2015.

[3] 白鶴灘左岸壩肩柱狀節(jié)理爆破振動與聲波檢測成果總結(jié).武漢： 長江科學(xué)院, 2015.