构皮滩电站右岸大坝钻爆施工及质量控制

胡治河

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 657300）

1 工程概况

构皮滩水电站位于贵州省余庆县构皮滩口上游1.5km的乌江上，上游距乌江渡水电站137km，下游距河口涪陵455km，控制流域面积43250km2，多年平均径流量226亿m3。工程开发的主要目的是发电，兼顾航运、防洪及其他综合利用。水库总库容64.51亿 m3，调节库容31.54亿 m3，正常蓄水位630m。电站装机容量3000MW，保证出力751.8MW，年发电量96.67亿kw·h，是贵州省和乌江干流最大的水电电源点。

右岸大坝开挖工程的主要项目为：右坝肩、水垫塘、引水系统进水口、上下游围堰堰肩。该项目于2002年11月中标，2003年1月8日开工。

右坝肩开挖高程从EL756m～EL435m，最大高差321m，分为坝肩上、下游边坡和拱肩槽；水垫塘开挖工程包括EL478m以上水垫塘边坡开挖和EL478m以下水垫塘基础和雾化区清理三部分；水垫塘岸坡开挖位于EL605m～EL435m高程，最大高差170m，水垫塘雾化区主要为表层覆盖层清理和松动岩石挖除；引水工程电站进水口开挖从EL735m～EL560.25m高程，最大高差174.75m。边坡开挖高差大，且开挖范围涉及大面积的第四纪坡积体层、风化层、卸荷带和微新岩体。

2 施工特点

坝址为 “V”型对称河谷，550.00m高程以上，岸坡30°～40°，以下大于60°，部分近直立。大坝、水垫塘及二道坝两岸强弱风层厚5～17m，且谷坡岩体卸荷作用明显，460.00m高程以上为20～30m，局部卸荷带水平深 （宽）度可达30～40m。带内与岸坡夹角较小的NW－NWW向陡倾角结构面较发育，且多溶蚀填泥，对岸坡稳定极为不利。边坡开挖时必须高度重视边坡稳定问题。

电站进水口虽然边坡稳定条件相对较好，但岩溶现象发育，溶蚀填泥现象普遍，岩溶洞穴、溶沟、溶槽规模大，数量多；沿部分NW、NWW断层溶蚀强烈，形成较大的溶蚀宽缝，特别是NW、NWW断层与Fb91、Fb92等层间错动交汇部位形成规模巨大的竖井，将给钻爆施工带来很大的难度。造孔布置及装药结构应充分考虑这一不良地质条件。

3 开挖爆破施工过程

3.1 施工设计

施工组织设计图纸和文件是指导施工的核心，是施工控制的依据，现场施工根据施工组织设计进行施工。

爆区钻孔设计是指导施工的基本依据，爆区钻孔设计有平面图及剖面图，图内基本内容包括：爆区范围、钻孔起止高程、钻孔编号、钻孔直径、钻孔角度、钻孔深度、钻孔的孔距排距、爆破方量及钻孔数量及堵塞长度。

爆破网络设计是指导爆破施工的基本依据，爆破网络设计的基本内容包括：火工材料名称、炸药卷直径、单孔装药量、单位耗药量及线装药密度、总耗药量、起爆网络图、单响最大起爆药量、爆破对最近建筑物振动速度、堵塞长度、柔性垫层厚度及安全措施。

现场按设计分层分块组织施工。当出现需要调整或地形出现变化的情况时，需测量出平面地形，经技术办审核重新进行爆区钻孔设计。

3.2 工作面清理

爆破工作面清碴工作完成后，现场施工人员及时通知测量人员检查超欠挖情况，经质量办质检人员检查合格后，开具 《放样通知单》通知施工部安排下一施工面的测量放样。

3.3 钻孔测量放样

每块工作面放样前，技术办根据现场地形，作出钻孔设计图样。测量人员严格按爆区钻孔设计图放样，作好孔号牌，并按设计图编写孔号，再实测各钻孔孔口高程，计算实际孔深。预裂孔放样前，用人工沿预裂线将基岩面扒出，以便放样定点，放样后用红油漆标出钻孔方向线，方向线离预裂孔约2～3m。

测量放样时，如发现现场实际情况与设计不符，需要增、减钻孔数量，会同开挖队放样跟点技术员按设计孔、排距现场增、减钻孔，所有增、减钻孔重新编号，在提交实测钻孔深度时一并提交，原设计孔号不变。

施工初期，预裂孔孔距1m，缓冲孔距预裂孔1.5m，孔距2.5m，主爆孔孔距为4.5m，排距为3.5m，主爆孔为梅花型布置。在后来施工过程中，根据放爆效果，岩层好的地段，预裂孔孔距改成1.2m，主爆孔孔距为5m，排距为3.5m。

当min{intervali}= 100τ,150τ,200τ时，若S→∞，根据式(21)计算的asp极限值分别等于0.5944,0.6072,0.6135，而图5(c)中的asp分别等于0.5946,0.6075,0.6139，误差小于0.0005，因此，图5(c)的仿真结果与定理2相吻合.

放样过程中，开挖队技术员现场跟点，了解现场情况。

3.4 钻孔施工

测量放样后，测量人员根据实测高程，计算出孔深表，第一排孔为预裂孔，第二排孔为缓冲孔，第三排及以后为主爆孔，预裂孔一次打孔到位，缓冲孔及第三排主爆孔留2m保护层。保护层采用手风钻处理，一次爆破到位。钻孔人员拿到测量下发的孔深表后，才进行钻孔施工。

钻孔前，现场技术人员对钻孔人员进行技术交底，钻孔人员严格按测量放样施工，不能随便移动孔位，预裂孔控制移动范围在±10cm内，主爆孔控制在±20cm内，并在施工日志中记录清楚。

开钻时，现场值班技术人员、施工员或质检人员会同钻孔施工人员用地质罗盘及吊垂线严格控制钻孔角度及方向，在实际施工过程中，根据以往的经验，钻孔角度在施工过程中比设计值大1°左右。

为防止开孔时出现偏差，开孔采用低压慢速行进或用钢钎、撬棍等物抵制钻头往前漂移，待钻进一定深度稳定后，再加风压，正常施工；在钻进1～3m深度过程中，随时检查校正钻孔角度，要求预裂孔钻孔角度误差控制在±1°范围内，主爆孔钻孔角度误差控制在±3°范围内。

施工过程中开挖队技术员作为作业队质检员必须跟班作业，随时对钻孔角度、孔深、孔距、排距进行检查，并做好记录。

施工过程中施工员作为项目部兼职质检员承担复检工作，对作业队钻孔质量进行督促、抽查，抽查率：预裂孔不得低于85%，爆破孔不得低于80%。对施工中出现的问题及解决方案等，均记录于 《施工日志》之中备查。

施工过程中质量办专职质检员作为施工局质检人员承担终检工作，对作业队、兼职质检员的工作进行检查，同时也必须进行抽查，抽查率预裂孔不得低于75%，爆破孔不得低于70%，施工中发生的各种问题认真填写 《质检日志》。

确因特殊地质情况造成钻孔不能满足要求，主爆孔在原孔位周围1m左右重新找位置进行造孔，仍不能满足要求时，在提交验收资料时必须记载清楚，由总工程师、质量办或现场技术负责人会同监理工程师协商认可后方能进行装药及爆破。

由于造孔时质量控制贯穿全过程，爆破后，表面大块率少，爆破料级配均匀。预裂孔半孔率高，平整度好，超欠挖满足设计要求。

3.5 爆破前的准备

爆破前开挖队列训练将整理好的钻孔资料及开挖队技术员设计的爆破网络资料提交技术办1份，经总工程师审核后由技术办按以下业主规定的时间前报送监理部 《爆破设计》4份。由监理工程师签字认可后才能进行爆破，并将监理工程师签字认可后的资料归档保存。

3.6 爆破装药和网络联接

进入爆破现场的人员严禁携带烟、火，经安全办专职安全员检查后，方可进入。

炮孔检查验收合格后，按照爆破设计的要求，将每孔药量在炮孔处写上装药量，然后将炸药搬至炮孔旁进行装药。严禁在现场随意增、减装药量；若有必要修改时，应征得技术办同意。其堵塞长度经质量办专职质检员检查合格后，方可用粘土进行封口，并封堵密实，决不允许有冲天炮出现。堵塞长度为2.5m。

爆破网络的联接严格按监理工程师审批的爆破设计进行，由专业炮工操作。当有预裂孔与主爆孔同在一个网络内时，预裂孔先于主爆孔75ms以上的时差起爆。

非电雷管与导爆索的联接必须牢固，非电雷管尾引与导爆索的联接必须垂直。

爆破网络的联接按爆破设计要求所限制的最大单响装药量来进行控制，临近建基面时必须小于《规范》所限定的单响最大药量300kg（特殊部位按专门的爆破设计要求进行）。根据具体情况可采用孔间、排间微差的爆破网络，以满足单响起爆药量的限值。

为了保证爆破网络的准确无误，施工中采用复式加强网络进行联网。

为了确保爆破网络的安全、准确，防止产生拒爆现象，爆破网络设计人员 （即爆破现场负责人）必须在起爆前对已联接好的起爆网络进行最终检查，检查合格后符合要求方可按起爆程序进行爆破。

施工初期，爆破网络设计采用导爆索下孔，采用排间微差起爆法，排间分段。由于排间微差爆破，单孔药量大，在施工过程中经常出现瞎炮现象，为此，在后来网络设计中，主爆孔采用非电雷管直接下孔，采用孔间微差爆破法。网络改进后，效果明显。

3.7 爆破施工及爆破安全

爆破网络验收合格后，由开挖队通知总调和安全办，按照业主规定的爆破时间进行爆破。爆破前由安全办负责督促和检查工地各施工单位的爆破安全警戒工作。

爆破施工人员严格按爆破设计装药、堵塞、联网，并由质量办专职质检员现场监督，对不按设计施工的人员要提出警告，并通知有关部门作出严肃处理。

爆破施工时，现场设置明显的标志 （用插红旗标示）和安全办专职安全员，严禁非生产人员及车辆进入警戒范围内。

技术办确定爆破警戒范围和警戒线路，警戒范围为300m，由安全办具体实施和落实。警戒点设置明显的标识。

整个爆破施工过程由总调配合安全办做好警戒及协调工作。

3.8 质量控制及技术措施

钻孔施工过程中，钻孔人员每打完一个孔，便测量孔深，不合格的重新洗孔或重新打孔，直至合格为止。现场施工员随时进行检查，质检人员在造孔完后进行抽检。装药联网时，技术质检进行质量控制。

为控制预裂孔的角度及方向，采用的技术措施为：用地质罗盘控制角度，用吊垂线控制孔的方向。

根据现场情况，改变孔网参数及起爆网络。

4 边坡开挖质量情况及分析

为切实搞好边坡钻爆开挖施工质量，现场严格按施工局制定的各类作业指导书组织施工。从施工放样、钻孔、装药、联网等全过程进行质量监控，并详细地填写表格进行记录。同时各协作队伍也配备专职技术员及专职质检员，严格执行 “三检制”，上道工序不合格严禁进入下道工序。施工局还成立了大坝拱肩槽开挖QC小组进行攻关，进行施工技术方案调整和优化，对拱肩槽开挖质量控制起到了积极的推动作用，有力地保证了大坝拱肩槽的开挖质量。

根据设计图纸及技术要求，大坝基础面、进水塔基础及洞脸边坡590.00m高程以下不得欠挖，超挖控制在15cm以内，其他部位超、欠挖控制在±20cm以内。针对不同部位的地质条件、设备配置情况，对每层分块进行爆破设计，报经监理工程师审批后实施钻爆，施工中不断总结经验，持续改进，取得了可喜的成绩，开挖建基面超欠挖、平整度、残孔率均达到设计及规范要求。坝肩槽基础面EL.640.00～EL.630.00高程采用CM－351钻机造孔，一次预裂爆破到位，残孔率达到91%；EL.630.00～EL.570.00高程采用预留保护层开挖方案，为减小爆破对母岩的破坏影响，在保护层面布置施工预裂孔、缓冲孔进行控制，保护层开挖采用手风钻分3.0m一层按照“密炮孔、少药量、弱震动”原则逐层进行剥离，残孔率达到98%；EL.570.00～EL.480.00高程采取一次预裂爆破到位，残孔率达到92.8%。。

边坡坡面开挖采用预列裂爆破或光面爆破技术一次成型、马道部位预留保护层采用手风钻削挖施工方法成型，总体开挖质量较好。

但由于局部边坡岩体破碎、溶蚀强烈，溶洞、溶缝发育，断层、错动、夹泥软弱带等情况较多，加之受不利结构面组合切割，给边坡开挖成型造成了较大的难度，其坡面超欠挖、平整度、残孔率及马道成型稍差。边坡开挖共计验收77个单元，全部合格，其中70个单元优良，单元工程优良率达90.9%，残孔率平均86.4%。