原创《探究高拱坝拱肩槽开挖施工技术》
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1．工程概况
大岗山水电站位于四川省大渡河中游雅安市石棉县挖角乡境内,坝体采用混凝土双曲拱坝,最大坝高2 1 0 . 0 0 m ,总装机容量为2 6 0 0 M W,坝基两岸河谷高约6 0 0m,河谷断面呈V型.大岗山水电站左右岸边坡、坝基以黑云二长花岗岩为主,局部穿插辉绿岩脉,断层破碎带多沿辉绿岩脉发育,坝肩、坝基岩体坚硬完整,大岗山拱坝基础岩性较为均一,主要为花岗岩体,且大部为Ⅱ、Ⅳ类花岗岩体.由于拱肩槽开挖设计面积较大,上下层工程实施干扰因素较多,因此对该水电站工程开挖阶段施工工艺进行适当分析非常必要.
2．高拱坝拱肩槽开挖特点
（1）结构复杂程度高.①由于高拱坝拱肩槽基面呈自上而下逐步变缓模式,且没有马道等中间过渡装置,导致整体高拱坝拱肩槽开挖基面层呈斜坡状扭曲状态,整体结构复杂程度较高；② 大岗山水电站拱肩槽开挖基面地质条件较复杂,总土石方开挖量在3 0 0万m3以上,开挖强度较高.
（2）开挖高程差距大.该工程高拱坝拱肩槽开挖最大高度在150m以上,上下面高程开挖差距较大.
（3）钻孔爆破要求高.①由于该水电站工程为长缓坡钻孔模式,而高拱坝拱肩槽开挖基面坡度最低在1 / 2 . 3 之间,整体坡度变化趋势不够明显,对预裂钻孔角度控制提出了较大的难题；② 在工程施工期间,要求预应力锚固区质点振动速率在1. 5 ~2 .0 cm/s之间,而岩体振动速度应在9. 0 c m / s以下,对振动爆破要求较高.
3．高拱坝拱肩槽开挖爆破试验设计
3.1爆破实验设计
为了保证高拱坝拱肩槽开挖爆破效果,在2 0 0 9 年1 0 月2 0 日至2 0 0 9 年1 1 月1 5日期间,选取坝顶以上开挖区域高程E L .113 5 ~E L .11 20m位置进行了8次爆破试验.通过对最终试验检测结果分析,获得了精确的开挖爆破数据,如岩体松动应变测试数据、已成型岩体爆破影响深度、边坡内预埋测点质点振动速度、边坡表明质点振动速度等.
3.2高拱坝拱肩槽开挖爆破参数优化
（1）依据阶段梯度变化所获得爆破效果,对不同类型岩体爆破单次损耗量进行分析.以爆破对岩体影响深度最小、爆破量使用最少为原则,得出最佳高拱坝拱肩槽开挖爆破数值如表1所示.
（2）依据设计规范规定,合理设置缓冲孔可以最大限度减小主爆破对预裂面影响.即在缓冲孔与预裂面距离为2.0m时,预裂面底部会发生紧贴面底的情况；而在缓冲孔与预裂面距离1.0m时,预裂面孔底部会发生拉裂情况.通过后续实验,得出采用φ65mm药卷,且药卷与底部距离为1.2m时,可以获得较为良好的预裂面爆破效果.
（3）由于高拱坝拱肩槽开挖位置与上下游边坡轴线具有一定距离,因此在纵向爆破期间,需要进行一定爆破区域的划分.即在爆破块分界边位置,设置孔距在2.50~3.00m；线装药密度为250g/m；φ35mm药卷孔底连续装药；堵塞长度为3.1m,导爆索起爆.结合中部起爆的塑料管宽V网路设置,可获得良好的爆破效果.
4.高拱坝拱肩槽开挖施工技术
4.1高拱坝拱肩槽开挖施工流程
在大岗山高拱坝拱肩槽开挖阶段,主要施工程序为爆破设计、开挖区域平整处理及清理、测量放线及布孔、技术交底、插筋搭设、钻机就位、钻孔及清孔、钻孔质量核查及保护、装药及网路连接、网路检查、起爆及爆后检查、边坡开挖、爆破效果评价.
4.2高拱坝拱肩槽开挖施工工艺应用
（1）依据前期爆破试验结果,可将高拱坝拱肩槽基面1135~1030m高程设置为陡坡段,陡坡比为1/1.01,阶段梯度以10m为分界线.整体施工阶段可以超欠平衡法作为主要开挖方法.即沿开口方向欠挖18cm,沿孔底方向超挖18cm；在高拱坝拱肩槽基面1030以下位置,由于坡度较缓,可采用6m一层预裂爆破一次性施工的方法.同时考虑到漂钻情况,可在钻孔开挖阶段,依据设计技术要求合理调整钻孔倾角、钻孔阶段保护层预留厚度,保证高拱坝拱肩槽基面完整性.
（2）在开挖区域平整处理后,施工人员可在预裂线前后1.2m范围内进行基岩面清理作业.在基岩面清理完毕后,工程监理人员可依据设计方案,对放线点测量坐标进行再次审核.随后进行逐孔测量.并采用颜色鲜艳的油漆进行孔位标注及编号.需要注意的是,在方位点标注阶段,需要选择距离预裂线3.5m位置,在已固定钢管上进行预裂孔方位点设置.并控制预裂孔孔位偏差在5.0%孔距以下,孔深超欠误差在&plun;4.5cm之间,孔倾角偏差在&plun;1.0%孔深左右；而在爆破孔设置期间,由于该高拱坝拱肩槽开挖方式为发散式布孔模式.孔口间距及孔底间距应在1.8~2.0m之间.
（3）依据前期设计要求,在确定爆破孔及预裂孔位置无误后,可进行钻孔设备合理选择.为保证钻孔精度,本次工程选择110B型潜孔钻机作为预钻机,其具有钻孔基面小、精度高、操作便捷等优点；而在缓冲孔、主爆破孔钻孔设备选择时,则主要采用CM353型钻机.结合角度尺的应用,可以保证缓冲孔坡度的有效控制.
（4）在钻孔期间,初始钻孔方式为小冲击力、缓慢钻进的方式；在钻进深度到达18cm后,可进行首次预裂孔倾角方位校正；在钻进深度到达1.8m时,可进行预裂孔倾角再次校核纠偏.一般来说,在预裂孔钻设期间,需要每更换一次钻杆进行一次校核.并采用线锤、角度尺对钻孔角度进行合理控制.在线锤工具应用期间,需要控制线锤尖端与方位点重合、线锤与钻孔中心线水平重合.
4.3高拱坝拱肩槽开挖施工加固
为避免高拱坝拱肩槽开挖开裂,在高拱坝拱肩槽开挖期间进行合理加固措施非常必要.因此,在高拱坝拱肩槽开挖工程实施过程中,可在高拱坝拱肩槽开挖前期,采取锚杆束预灌浆的方式,提高基层岩体稳定效力.
在具体施工作业中,需要在开挖岩面布设一排锚杆束（3φ32mm）,在两层高拱坝拱肩槽上布设一排预灌浆孔.在平面布置模块,控制岩面锚杆束与高拱坝拱肩槽基面距离1.8m,间距2.0m；在立面布置模块,沿铅垂线与岩体内偏斜1 2 °,长10m.锚杆束孔径为18mm,开孔孔位偏差应在8cm以下.
5．结束语
综上所述,由于该水电站拱坝岩石为Ⅱ、Ⅳ岩体,从开挖预裂面结果层面进行分析,应保证大岗山水电站拱肩槽开挖半孔率在8 5%以上.因此,在实际高拱坝拱肩槽开挖阶段,施工人员可依据工程地质条件,进行爆破试验的试点设计分析.以最终设计结果为依据,合理设置爆破孔方位及孔距.结合钻孔期间钻孔倾角的审核纠正,可以保证最终高拱坝拱肩槽开挖质量与设计标准一致.
施工技术论文参考资料：
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