锦屏一级水电站左岸1885 m 高程以上边坡开挖施工规划

乔介平，殷本林，刘进春

(1.二滩水电开发有限责任公司，四川 成都610051;2.中国水利水电第七工程局有限公司 第二分局，四川成都 611730)

1 概述

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江干流河段大河湾，该工程采用坝式开发，以发电为主，结合汛期蓄水兼有防洪功能。电站装机6台，单机容量600 MW，枢纽建筑物主要由混凝土双曲拱坝、右岸泄洪洞、右岸引水发电系统及开关站等组成，双曲拱坝最大坝高305 m。锦屏一级水电站枢纽平面布置情况见图1。

图1 锦屏一级水电站枢纽平面布置图

雅砻江流域地处青藏高原东侧边缘地带，属川西高原气候区，主要受高空西风环流和西南季风影响，坝址区干、湿季分明。每年11月至次年4月为旱季、降雨很少，日照多、湿度小，日温差大。每年5～10月为雨季，降雨集中，气候湿润，日照少，湿度较大，日温差小，降雨量约占全年雨量的90%～95%。多年平均气温17.2℃，历年极端最高气温39.7℃，极端最低气温-3℃。多年平均降雨量792.8 mm，降雨日数116.1 d;多年平均相对湿度67%，多年平均水温12.2℃，最大风速13 m/s。

左岸1885 m 高程以上开挖工程施工边坡最大开挖高程为2105 m，分别在高程2080 m、高程2050 m、高程2020 m、高程1990 m、高程1945 m 和高程1915 m 设置马道，马道宽3 m，开挖坡比为1∶0.5，缆机平台高程为1959.36 m，土石方开挖总量178.16万m3。

出露基岩岩性主要为中上三叠统杂谷脑组第三段(T2～3Z3)砂板岩，其中第1、3、5层以薄～中厚层状粉砂质、泥质板岩为主，夹少量厚层状变质砂岩，第2、4、6层以厚～巨厚层状变质砂岩为主，夹少量薄层状粉砂质、泥质板岩。局部可见后期侵入的煌斑岩脉，一般宽2～3 m，局部脉宽可达7 m，总体产状N50°～80°E，SE∠70°～80°，延伸长度多在1000 m 以上。标段区内煌斑岩脉松弛、拉裂较明显，岩脉多呈弱至强风化状。

2 施工难点和重点分析

(1)自然边坡陡峻，场地狭窄，施工道路、施工风、水、电布置困难。

左岸1885 m 高程以上部位山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，相对高差千余米，为典型的深切“V”型谷。岩层走向与河流流向基本一致，岸坡为反向坡，自然坡度为50°～60°，地形完整性较差，呈山梁与浅沟相间的微地貌特征。

由于临时施工道路只能布置在开挖区内，且只能满足履带式设备行走，故施工风、水、电布置困难。

(2)支护工程量大，施工难度高，工期紧，施工强度高，开挖和支护施工工序穿插多。

根据施工总进度，本标应于2005年6月1日开工，2006年7月31日完工，总工期14个月。但是，由于现场的6#路和8#路在2005年8月初才形成且限时通行，8月份才具备施工道路修筑条件，且2005年12月开挖体形调整设计蓝图才下发，根据调整后的开挖图，开挖量约为178.16万m3，施工工期不变。

开口线外除主动防护网外，其它工程量均有增加，其中锚索增加188束，危岩体开挖增加3万m3;开挖区内锚索增加2016束，较投标阶段增加623束;边坡土石方开挖由投标时的140.18万m3增加到178.16万m3。

投标阶段开挖区内主要控制性项目施工高峰强度为:土石方开挖20.31万m3/月;锚索173根/月。调整后的施工进度计划中，左岸1885 m高程以上开挖工程完工日期为:2006年12月31日，其中土石方开挖高峰强度为:33.73万m3/月;锚索高峰强度为:278根/月，施工高峰期强度大幅度增加。

(3)施工干扰大，开挖边坡高，地形陡峭，施工安全问题突出，特别是雨季，对工程的安全生产要求高。

(4)地质条件差，对开挖、支护程序的要求高。

3 施工道路布置

3.1 缆机平台高程1959.36 m 以上施工道路布置

缆机平台高程1959.36 m 以上共设计了两条施工道路，两条施工道路均与8#路交通洞出口1960 m 高程相接，上、下游各布置一条，分别为8-1#路和8-2#路。8-1#路和8-2#路上、下游施工道路在1960～1977 m 高程段考虑结合布置集渣平台和挡渣墙，其中路基挡渣墙钢筋石笼底宽3 m，道路坡比控制在12%～14%，该段主要作为左岸1960 m 高程以上石方开挖出渣运输通道，总长约265 m。

3.2 缆机平台高程1959.36 m 以下开挖施工道路布置

将缆机平台高程1959.36 m 以下边坡开挖施工道路布置在开挖区内，“之”字形布置，道路宽度为8 m，最大纵坡i=12%，道路临时边坡坡比为1∶0.3，临时边坡最大高度为15 m。高程1959.36～1945 m 边坡开挖石渣运输由“之”字形施工道路经8S2洞口外运至渣场;高程1945～1885 m 边坡开挖石渣运输由“之”字形施工道路经上坝交通洞外运至渣场。

4 集渣平台和挡渣墙布置

为防止施工过程中的石渣下江，对于左岸高程1885 m 以上边坡开挖在高程1960 m 处设挡渣墙和集渣平台，根据地形和开挖区特点分为Ⅰ区和Ⅲ区两个集渣平台;Ⅰ区集渣平台布置在上游冲沟高程1970 m，Ⅲ区集渣平台布置在下游冲沟高程1975 m。集渣平台的挡渣墙为底宽3 m、顶宽1.5 m、高4 m 的钢筋石笼，在该挡渣墙外再增设一道工字钢加固网，在钢筋石笼底部布置锚杆，间距1.5 m，深入基岩4 m，外露1 m 与钢筋石笼焊接。集渣平台平面布置见图2。

5 施工风、水、电系统

5.1 施工供风系统规划

由于工作面场地狭窄，开挖区附近无场地布置压气站，故根据施工强度和用风资源的配置，边坡开挖共设置了两座压气站，其中1#压气站布置在8S1隧洞明线段2#水池上方平台，规模为60 m3/min;2#压气站布置在高程1960 m 开挖区下游冲沟附近，规模为80 m3/min。

5.2 施工供水系统规划

锦屏一级水电站左岸1885 m 高程以上开挖工程施工供水系统共布置四级泵站，由雅砻江取水提升至边坡开挖工作面高位水池高程2125 m处，取水高差487 m。供水系统配置情况见表1。

5.3 施工供电系统规划

锦屏一级水电站左岸高程1885 m 以上开挖工程供电系统的布置所处部位地形起伏悬殊，沟壑纵横，孤峰矗立，山势陡峭，经实地勘察和经济比较、分析后认为，高压供电线路的架设采用10 kV 架空线和10 kV 高压电缆相结合的方式最为经济合理。供电系统根据施工安排分阶段进行布置。

第一阶段供电系统规划:

图2 集渣平台平面布置图

表1 施工供水系统配置表

2005年10月31日前，根据招标文件可提供用电负荷1500 kW，布置四所变电站以满足现场施工供电要求。

第二阶段供电系统规划:

2005年10月31日，右岸35 kV 变电所形成后增容了一台10 kV/0.4 kV/800 kVA 变压器，以满足施工高峰期用电负荷为2300 kW 的要求。

根据施工总布置和施工用电负荷要求，10 kV电源接线点由左岸3#铁塔接取，第一阶段共布置四所变电站，总容量1760 kVA。

第二阶段共布置五所变电站，其中在高程1960 m 缆机平台下游侧马道增容一台10 kV/0.4 kV/800 kVA 变压器为5#变电站，总容量为2560 kVA。

10 kV 供电线路布置:

10 kV 电源接线点位于左岸3#铁塔处。1#变电站至10 kV 接线点间架设3×110 mm2架空高压线和3×70 mm2凯装高压电缆沿山间人行小道至开挖区下游冲沟1#变压器处;2#变压器10 kV 电源由1#变压器分线杆接取，采用3×35 mm2凯装高压电缆绕边坡设计开挖边线区外至8-1#洞口;3#变压器10 kV 电源由2#变压器分线杆接取，采用3×25 mm2凯装高压电缆;4#变压器10 kV 电源由3#铁塔10 kV 接线点间架设3×35 mm2架空高压线;5#变压器10 kV 电源由1#变压器分线杆接取，采用3×35 mm2凯装高压电缆。

6 边坡开挖施工

6.1 施工程序

1885 m 高程以上边坡开挖总的施工程序为从上至下分层施工，分层高度为5 m/层。

每层(5 m)施工工序为:岩石面清理→测量放线→锚杆束施工→爆破造孔→装药→连线→爆破→上一层锚索造孔→出渣→下一开挖循环。

设计边坡开挖前，先进行开口线外的场地清理、危石处理和开挖区上部地表截、排水沟施工。

开挖采取自上而下分层进行，马道间设计边坡按10 m 一层进行预裂施工，大面开挖梯段高度为5 m，每层边坡开挖完成后及时申请初验并经验收合格后进行支护作业。开挖边坡的支护在分层开挖的过程中及时跟进。

6.2 边坡开挖施工规划分区

根据自然边坡地形及施工需要，将缆机平台以高程1959.36 m 为分界线进行了整体规划:高程1959.36 m 以上边坡开挖规划为3个区进行开挖施工，高程1959.36 m 以下边坡开挖规划为2个区进行开挖施工。

6.3 边坡开挖采用的施工方法

设计边坡开挖坡比为1∶0.5，边坡开挖每30 m 高设置一层马道，马道宽3 m;坡面预裂孔分三层钻爆，每层钻爆高度为10 m;梯段台阶爆破5 m/层。设计边坡采用XZ-30型潜孔钻造预裂孔(手风钻辅助)进行预裂爆破，各级马道及平台预留1.5～2 m 的保护层，保护层开挖采用TAMROCK700液压钻机造水平预裂孔进行水平预裂爆破，梯段开挖采用TAMROCK700液压钻机钻孔进行梯段微差挤压松动爆破;各梯段层爆渣采用CAT330液压反铲、日立230H 液压反铲和TY220、D8R 推土机进行翻渣，待将渣翻到高程1975 m 集渣平台后采用CAT330液压反铲、日立450H 液压反铲挖装20 t 自卸汽车进行出渣。

7 结语

锦屏一级水电站左岸1885 m 高程以上边坡开挖和支护工程被称之为世界级难题，主要是由于其地质条件复杂，自然边坡陡峻，施工场地狭窄，施工及辅助设施布置困难，而边坡开挖施工中辅助设施——风水电、施工道路、集渣平台和挡渣墙的合理布置对施工顺利进行起着关键作用，合理的开挖分区、分层有利于提高施工进度和经济效益。