(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 概述

1.1 工程概況

白鶴灘水電站共3條泄洪洞均布置在左岸，泄洪洞工程主要由泄洪洞進口、上平段、龍落尾段組成。其中泄洪洞上平段總長5463m，設(shè)計斷面采用城門洞型，典型開挖斷面尺寸寬×高為17m×20m，屬于特大型斷面洞室，上平段開挖坡比i=0.015。

1.2 地質(zhì)情況

泄洪洞沿線為單斜地層，玄武巖巖流層。巖性為杏仁狀玄武巖、隱晶質(zhì)玄武巖、柱狀節(jié)理玄武巖、凝灰?guī)r。圍巖類別以Ⅱ類、Ⅲ類為主，局部斷層段、層間錯動帶為Ⅳ類圍巖。其中1#泄洪洞上平段Ⅲ1類圍巖占比51%，Ⅱ類圍巖占比41%，Ⅳ類圍巖占比8%；2#泄洪洞上平段Ⅲ1類圍巖占比54%，Ⅱ類圍巖占比37%，Ⅳ類圍巖占比9%；3#泄洪洞上平段Ⅲ1類圍巖占比58%，Ⅱ類圍巖占比32%，Ⅳ類圍巖占比10%。

1.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

(1)圍巖壁面無明顯的爆生裂隙。

(2)對節(jié)理裂隙極發(fā)育的巖體，半孔率應(yīng)達(dá)到20%～50%；節(jié)理裂隙中等發(fā)育者，半孔率應(yīng)達(dá)50%～80%；節(jié)理裂隙不發(fā)育者，半孔率應(yīng)達(dá)80%以上。

(3)殘留孔距偏差≤5cm，兩孔(間)不平整度≤10cm，平均超挖值≤15cm，最大超挖值≤20cm，無欠挖。

(4)排炮爆破臺坎≤15cm。

2 開挖施工難點

(1)泄洪洞上平段開挖長度總長約5.5km，斷面尺寸大(17m×20m)。

(2)泄洪洞上平段底板保護層開挖設(shè)計坡比為i=0.015，開挖過程中對造孔角度控制難度較大。

(3)泄洪洞上平段底板保護層開挖受中層預(yù)裂爆破影響，爆破振動對底板保護層擾動較大。

(4)泄洪洞上平段節(jié)理裂隙發(fā)育、層內(nèi)層間錯動帶斜切隧道，且分布有幾百米的柱狀節(jié)理段，質(zhì)量控制難度大。

(5)合同文件對超欠挖的控制標(biāo)準(zhǔn)高于規(guī)范要求。

3 開挖施工工藝

泄洪洞上平段底板保護層厚度為2m～3m，采用全斷面光面爆破技術(shù)進行開挖。

3.1 造孔

采用YT-28手風(fēng)鉆，使用長度5m以上鉆桿，鉆孔孔徑為φ42。使用長鉆桿是利用其本身撓度，使鉆桿沿設(shè)計開挖面鉆進，有效地保證超欠挖?？孜徊贾脠D見圖1。

圖1 保護層開挖爆破孔孔位布置

3.2 裝藥、聯(lián)網(wǎng)

周邊孔裝藥采用竹片綁φ25的乳化炸藥形成間斷不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，竹片靠開挖結(jié)構(gòu)線側(cè)，導(dǎo)爆索的搭接長度不小于15cm。主爆孔采用φ32的乳化炸藥連續(xù)裝藥。各孔堵塞長度不小于40cm。裝藥結(jié)構(gòu)見圖2，爆破參數(shù)推薦見表1。

表1 底板保護層開挖爆破參數(shù)推薦表

圖2 保護層開挖裝藥結(jié)構(gòu)示意

3 質(zhì)量控制措施

3.1 施工前的質(zhì)量控制

(1)相關(guān)人員掌握和熟悉質(zhì)量控制依據(jù)。包括設(shè)計圖紙及開挖技術(shù)要求、水利工程施工驗收規(guī)范、施工方案及批復(fù)、合同文件要求的相關(guān)質(zhì)量控制條款等。

(2)由技術(shù)部組織進行三級技術(shù)交底，質(zhì)量部組織專項質(zhì)量培訓(xùn)。

(3)進行爆破試驗，確定合理爆破參數(shù)。

3.2 測量放樣

(1)采用反鏟對爆破掌子面進行清理，挖除基巖上部的積渣和破碎巖體，利用鉆機風(fēng)管沖洗。對局部存在尖角影響造孔的采用榔頭鑿除。

(2)測量放樣采用全站儀，測量作業(yè)由專業(yè)持證人員實施，每排炮后對超欠挖和開挖輪廓線檢查。

(3)測量放樣點要求對每個周邊孔進行放樣，所有放樣點位用紅油漆做明顯標(biāo)識。每個周邊孔均要隔孔放樣后視點并且清楚標(biāo)識超欠挖值。測量放樣完成后將測量放樣成果圖表提交于開挖隊，并對現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人及爆破帶班班長進行交點。

3.3 造孔

(1)造孔控制器具：坡度尺、水平尺、卷尺等造孔質(zhì)量控制器材。

(2)每茬炮造孔施工前帶班班長均要對周邊孔鉆孔人員進行交點，另外由現(xiàn)場質(zhì)檢員根據(jù)上茬炮的爆破質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，對各鉆工所負(fù)責(zé)的鉆孔區(qū)域進行講解，并提出下茬炮應(yīng)該調(diào)整改進的地方。

(3)在主爆孔施工前，測量需對主爆孔兩側(cè)放控制點，通過利用架管搭設(shè)控制高程平推樣架，手風(fēng)鉆固定于樣架上部，并于樣架后安設(shè)氣腿支撐架。

(4)鉆孔順序：先鉆放樣后視點的標(biāo)桿孔，插入標(biāo)桿后造相鄰周邊孔。

(5)檢查開挖面的孔位布置與爆破設(shè)計完全一致，由質(zhì)檢員提交鉆工責(zé)任分區(qū)表并向監(jiān)理工程師申請開鉆，由監(jiān)理工程師簽發(fā)《鉆孔許可證》后，方能開鉆。開鉆時專人扶鉆保持鉆頭的穩(wěn)定，防止偏移影響孔位準(zhǔn)確度。鉆孔嚴(yán)格執(zhí)行“三次校鉆制度”，即開鉆20cm、50cm、100cm處采用坡度尺、水準(zhǔn)尺并利用后視點檢查鉆孔的孔向、傾角。

(6)標(biāo)桿孔鉆孔完成后插入標(biāo)桿(PVC管，長度4m)造相鄰周邊孔，鉆孔時使用卷尺(或等孔距長度的鐵絲/竹片)測量兩孔口距離，再對比開孔鉆機桿與插入標(biāo)桿的距離，兩距離保持相等，從而保證鉆孔的平行，每造完一周邊孔均要插入標(biāo)桿，以便更好地控制其他周邊孔的鉆孔角度。所有孔造孔完成后利用坡度尺、卷尺等測量器具對每個周邊孔進行自檢并填寫《開挖鉆孔質(zhì)量檢查表》。對自檢不合格的炮孔要求進行重鉆，必須保證每孔質(zhì)量合格。自檢合格后申請監(jiān)理工程師驗收。

(7)對驗收合格的孔及時采用編織袋進行防護，防止拆除樣架時造成堵孔。

(8)鉆孔過程實行鉆孔作業(yè)“定人、定機、定位、定崗”制度，鉆孔前提交鉆工責(zé)任的分區(qū)圖。將根據(jù)鉆工分區(qū)圖按照制度對鉆工每茬炮的情況進行考核，并根據(jù)考核結(jié)果進行獎懲，對鉆孔質(zhì)量不滿足要求的鉆工予以調(diào)換位置。

3.4 裝藥

(1)裝藥前技術(shù)部按照監(jiān)理工程師簽發(fā)的爆破設(shè)計，對現(xiàn)場裝藥人員進行技術(shù)交底。

(2)裝藥作業(yè)前現(xiàn)場持證人員檢查炸藥、雷管數(shù)量、類別是否符合爆破設(shè)計要求，并且現(xiàn)場要分類清楚，準(zhǔn)備就緒，防止出現(xiàn)混裝。

(3)裝藥作業(yè)前用風(fēng)水沖洗鉆孔，各部位分片、分區(qū)由專人負(fù)責(zé)裝藥。

(4)周邊孔按爆破設(shè)計要求用小藥卷捆綁于竹片上，形成不藕合間隔裝藥，根據(jù)爆破試驗提供的線裝藥密度控制藥卷長度和間距。導(dǎo)爆索要在最后一節(jié)加強藥卷端部反向插入炸藥內(nèi)，且孔口處要預(yù)留出50cm。捆綁炸藥過程質(zhì)檢人員全過程進行旁站，并對捆綁好的炸藥聯(lián)合監(jiān)理工程師驗收合格，簽發(fā)《裝藥、聯(lián)網(wǎng)許可證》后方可裝藥。

(5)插藥入孔時還應(yīng)注意藥卷的方向，必須使竹片靠洞室輪廓線一側(cè)，藥卷朝向最小抵抗線方向。

(6)主爆孔裝藥時要嚴(yán)防藥卷在孔內(nèi)有架空現(xiàn)象，每裝入一節(jié)炸藥必須用木制炮棍輕輕向下捅一捅，保證藥卷與藥卷之間緊挨。

(7)裝藥過程中爆破班長、技術(shù)員及質(zhì)檢人員全程旁站。

3.5 聯(lián)網(wǎng)、爆破

(1)導(dǎo)爆索聯(lián)網(wǎng)時搭接不得小于15cm。

(2)爆破孔的堵塞必須嚴(yán)實可靠，用粘土或細(xì)砂袋進行炮孔的封堵，按照爆破設(shè)計要求的堵塞長度進行堵塞。

(3)聯(lián)網(wǎng)過程中爆破班長、技術(shù)員及質(zhì)檢人員進行現(xiàn)場旁站。聯(lián)網(wǎng)完成后，爆破班班長及質(zhì)檢員對整個聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行檢查驗收。驗收合格后經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格簽發(fā)《爆破許可證》方可起爆。

3.6 其他控制措施

(1)石方爆破開挖嚴(yán)格執(zhí)行“四證五表”制度。

(2)開挖爆破單循環(huán)嚴(yán)格落實“三檢制”，各工序必須經(jīng)初檢、復(fù)檢、終檢及監(jiān)理工程師檢查驗收合格后，方可進入下一工序。

(3)地質(zhì)圍巖條件發(fā)生變化時及時調(diào)整爆破參數(shù)和孔網(wǎng)參數(shù)。

4 工程應(yīng)用

白鶴灘水電站泄洪洞工程由泄洪洞進水口、泄洪洞洞身、出口工程、通風(fēng)洞及通風(fēng)豎井工程、堆積體處理等組成，泄洪洞洞身為無壓隧洞，由上平段和龍落尾段組成，洞身斷面為城門洞形。泄洪洞上平段底坡為0.015，襯砌后斷面尺寸為15m×18m(寬×高)，直墻高14.0m。泄洪洞進口高程為770.0m，出口高程為650.0m。2#泄洪洞上平段樁號為泄0+014～泄1+845.80，長度1831.8m；3#泄洪洞上平段樁號為泄0+014～泄1+709.58，長度1695.58m。上平段開挖分三層開挖，其中第一層分層高度10m；第二層分層高度8m～11m；第三層分層高度2m，開挖工程量共計1218676m3。

本工程中泄洪洞第三層及進口底板保護層采用光面爆破施工技術(shù)。大大提高了施工效率，保證了結(jié)構(gòu)體型，提升了工程質(zhì)量，取得了較好效果。通過開挖過程不斷優(yōu)化施工工藝，尤其是調(diào)整爆破參數(shù)，在柱狀節(jié)理段與非柱狀節(jié)理段底板保護層開挖過程中，通過優(yōu)化分別采用不同爆破參數(shù)達(dá)到最終爆破效果，在保證設(shè)計結(jié)構(gòu)體型下提高工程質(zhì)量，加快施工進度。通過優(yōu)化工藝及爆破施工參數(shù)減少人員設(shè)備投入、提高經(jīng)濟效益。爆破效果見表2。

表2 泄洪洞上平段底板開挖質(zhì)量統(tǒng)計

5 結(jié)語

實踐證明，泄洪洞底板保護層開挖采用光面爆破技術(shù)，通過不斷地優(yōu)化爆破參數(shù)，合理的質(zhì)量控制措施，可實現(xiàn)半孔率、平整度、超欠挖值達(dá)到設(shè)計要求的目標(biāo)，整體開挖質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良水平標(biāo)準(zhǔn)，對后期同類工程施工具有一定借鑒意義。

圖3 泄洪洞上平段底板開挖效果

圖4 泄洪洞上平段柱狀節(jié)理段底板開挖效果