浅谈安谷水电站尾水渠石方免爆破机械开挖施工优势

梁 勇，肖灿明

(中国水利水电第五工程局有限公司 第五分局，成都，610066)



浅谈安谷水电站尾水渠石方免爆破机械开挖施工优势

梁 勇，肖灿明

(中国水利水电第五工程局有限公司 第五分局，成都，610066)

安谷水电站尾水渠工程沿线较长，施工区周边村镇较多,为协调工程施工进度、质量与施工区附近村民生产生活之间关系，根据相关爆破参数与实际工程中卡特彼勒D11推土机的工作情况，进行了本项研讨。实际施工表明，在本工程中，机械开挖优于爆破开挖。

免爆破 卡特彼勒D11推土机 石方开挖 施工优势 安谷水电站

1 概述

安谷水电站为大渡河干流梯级开发中的最后一级，坝址位于四川省乐山市大渡河干流上，距上游已建沙湾水电站约35km，距下游乐山市区15km。本工程属二等(2)型工程，开发任务为发电、航运、防洪、灌溉、供水，兼顾湿地生态和河网生境保护等综合利用功能。电站采用一级混合式开发方式，总装机容量772MW，额定水头33m，水库正常蓄水位398.00m，总库容约6330万m3，多年平均发电量31.44亿kW.h。

安谷水电站尾水渠全长9461m，以厂房反坡段末点为尾水渠起点，本公司承建的尾水渠工程尾0+800m～尾4+000m，总长3200m，尾水渠底板横向宽度91m，纵坡为1/8000。渠道沿线地层大多为第四系冲积(Q42al、Q41al)，岩性为卵砾石夹砂、砂壤土等，覆盖层下伏基岩为白垩系下统夹关组(K1j)中厚层～薄层砂岩夹泥岩薄层。

尾水渠沿岸临近两处居住区、施工营地和一座桥梁，分别为尾1+200m泊滩堰安置点(右岸)、尾2+300m果园安置点(右岸)、尾3+300m施工生产营地和尾1+010m跨尾水渠罗安大桥。其中，工程施工区域距居住区最近处不足100m，且右堤堤顶施工道路需要兼顾地方车辆通行。本段石方开挖岩石为白垩系下统夹关组(K1j)中厚层～薄层砂岩夹泥岩薄层或透镜状泥岩，岩体无强风化，岩体中层节理较发育，基岩岩性软弱，强度较低，为软岩(次坚石)。

2 石方开挖施工

2.1 施工方案选择

根据现场试验情况，机械免爆破(卡特彼勒D11推土机)开挖和石方爆破开挖均可满足开挖需求。结合施工现场情况，本公司采取爆破开挖和机械免爆破开挖分段作业的方式同时进行施工。其中，尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段距离居民点较近，采用免爆破机械开挖，尾2+500m～尾3+000m段采用爆破开挖。

本段尾水渠工程尾0+800m～尾4+000m，石方开挖总工程量约为230.4万m3。其中，尾2+500m～尾3+000m，石方开挖总工程量约为45.7万m3。根据本工程总体进度计划，石方开挖工期为2013年9月1日～2014年1月31日 ，即总工作日约为125d(每月工作日按25d计算)。

2.2 免爆破机械开挖

现尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段离居民生活区较近，受此施工周边环境制约，为减少或避免爆破作业对周边建筑物造成影响，采用石方免爆破机械开挖，石方开挖总工程量约为184.7万m3。

2.2.1 免爆破机械开挖基本参数(见表1，表2)

表1 卡特彼勒D11推土机基本参数

表2 卡特彼勒D11推土机现场工作效率

2.2.2 免爆破机械开挖配置

本工程尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段工程，施工过程中石方开挖量184.7万m3，共配置了2台卡特彼勒D11推土机，于2013年9月1日进场开始施工，按期完成了开挖任务。

2.3 爆破开挖

本工程尾2+500m～尾3+000m，石方开挖总工程量约为45.7万m3，采用爆破开挖。

2.3.1 爆破开挖基本参数

工作内容：布孔、钻孔、验孔、装药、填塞、联网络、警戒、起爆、爆后检查、二次破碎。

尾水渠渠底宽度为91m，工作段长度为500m，根据开挖区周边情况(左堤防渗墙距爆破区最小距离56.2m、渠内有新浇筑混凝土及临近居民安置点等因素)及实际开挖作业需要，确定单次爆破面积约为40m×60m。

表3 现场爆破试验效率统计

2.3.2 免爆破机械开挖配置

本工程尾2+500m～尾3+000m段工程施工过程中，石方开挖量45.7万m3，共配置了1台液压钻机、1台空气压缩机，在施工过程中受天气、国家政策、村民阻工等因素影响，阻工时间最长达60d，后期采用机械开挖完成了施工任务。

3 免爆破石方开挖施工优劣分析

本工程为尾水渠工程，除包含石方开挖工程外，还包括混凝土浇筑等其他工程，且混凝土浇筑计划时段与石方开挖作业时段存在交叉，需要考虑石方开挖不应对混凝土浇筑产生较大影响和对周边环境造成影响。

3.1 开挖效率及施工进度对比

在本段工程中，作业面积及周边环境对两种开挖方式的开挖效率均产生一定影响。工程机械(卡特彼勒D11推土机)施工中，受场地所限，机械无法往返作业，只能采用荷载前进，空行后退的开挖方式，对开挖效率影响较大。爆破开挖考虑到周边居民的生产生活、施工场地的开挖范围等因素，单次爆破开挖仅可局限于一定面积的施工，且爆破后，需二次破碎，此类因素皆对爆破中和爆破后的渣料运输效率有一定影响。现仅对经过实际施工情况纠偏的开挖效率进行对比。数据来源见表2，工程机械(卡特彼勒D11推土机)单台月开挖效率约为272000m3，爆破施工一个作业面月开挖效率约为180000m3。实际开挖过程中，卡特彼勒D11推土机开挖施工可以通过增加开挖时间及增加台数提高工作效率，作业基本不受外界因素影响，加快施工进度相对容易。爆破开挖过程中，只有通过增加爆破作业面来提高工作效率，但存在不确定性因素较多，导致经常发生设备人员窝工。施工进度受阻，最长一次阻工长达60d，严重影响开挖进度及工期。

由此得出结论，在本工程中，机械(卡特彼勒D11推土机)开挖效率及施工进度略高于爆破开挖。 3.2 开挖综合经济对比

爆破开挖方式中，所需材料及其单价、单位用量均来源于实际工序施工成本，单价为9.167元/m3。本工程使用机械工序施工成本，单价为8.034元/m3。综合经济比较，在本工程中，施工机械(卡特彼勒D11推土机)的施工费用略优于爆破开挖。

3.3 开挖作业难度对比

本工程石方开挖为次坚石岩石开挖，卡特彼勒D11推土机及爆破均能满足开挖需求。其中，卡特彼勒D11推土机每天仅需进行保养、加油、维修等简单操作即可完成作业任务，受地形、作业范围等因素的影响较小。而在爆破开挖中，布孔、钻孔、验孔、装药、填塞、联网络、警戒、起爆、爆后检查、二次破碎等一系列爆破流程，决定了爆破方案过程的复杂性、施工的危险性、破碎的不完整性等，且由于爆破作业的特殊危险性，导致爆破无法在恶劣天气(如大雾、降雨、降雪等)及夜间施工，因此也使作业时间与作业效率受到限制。反观卡特施工机械(卡特彼勒D11推土机)，则可以灵活处理。

综上可得出结论，在本工程中，工程机械(卡特彼勒D11推土机)作业难度小于爆破开挖。

3.4 开挖施工安全对比

采用爆破施工时，扰动及飞石存在较大安全隐患。本工程周边有两处人员聚集区，安全爆破施工范围受到限制；爆破时，施工场地内机械、人员均需撤离其影响范围。爆破施工人员，尤其是爆破员，在爆破装药、填塞、起爆、爆后检查等一系列危险操作过程均需在警戒区内进行，一旦遇到意外情况，将会给施工人员造成巨大人身伤害。

利用工程机械(卡特彼勒D11)作业，开挖影响范围较小，在本工程工区开挖范围内，几乎可以完全避免开挖过程中的安全隐患。

对比两种方案的施工安全情况，卡特彼勒D11推土机明显优于爆破开挖。

3.5 开挖施工质量控制对比

本工程为尾水渠工程，除包含石方开挖工程外，还包括混凝土浇筑等其他工程，且混凝土浇筑计划时段与石方开挖作业时段存在较长交叉。尾水渠底部宽度为91m，面板浇筑完成后，依然在爆破影响范围内，不仅要受到飞石影响，还要受到爆破时的震动影响，飞石击中面板会破坏面板的表观质量，而震动则会严重降低面板混凝土的强度，对整个工程的施工质量十分不利。机械(卡特彼勒D11推土机)开挖在尾水渠内施工时，对其他工程无任何影响，开挖工程进行收尾阶段，基础面接近设计高程时，机械开挖可以有效控制开挖深度，将超欠挖程度控制在合理范围内。在对施工质量、施工程序的影响方面，机械(卡特彼勒D11推土机)开挖均优于爆破开挖。

3.6 故障、意外事故影响对比

卡特彼勒D11推土机为国外进口设备，机械配件均需国外进口，而本工程虽为次坚石开挖，但施工区渗水情况较严重，由于开挖区为砂岩，积水冲刷浸泡后会产生大量淤泥，机械开挖时，会对配件造成较大损耗，机械一旦出现故障，维修时间及维修费用均很大，即机械故障是影响开挖效率的因素之一。爆破开挖一旦出现故障，所造成的人身、经济、工程损失难以估量，其不仅仅影响工程的施工进度，严重的将会威胁到周边施工人员、居民的生命安全。在对爆破流程进行严格控制的情况下，此种重大事故出现的几率很低，但仍不可忽略。4 免爆破石方开挖施工优势分析

结合以上对比研究，免爆破石方开挖施工的综合优劣情况参见表4。

表4 机械开挖和爆破开挖优劣对比汇总

综合以上研究成果，用于本工程中，机械(卡特彼勒D11推土机)开挖方式远优于爆破开挖。无论从施工进度及效率对比、经济对比、质量对比，还是施工安全、难度的对比，施工机械均优于爆破方式。

虽然在实际施工中，卡特彼勒D11推土机尚有几方面存在难以普及的限制，如机械配件的购买调换、机械故障比较频繁、作业局限较大等，但仍不能掩盖其在石方开挖等工程作业中的优越性。无论是超欠挖控制，还是施工安全程度等，卡特彼勒D11推土机均显示出他出众的一面。同时爆破方式虽然不适用于本工程石方开挖，但以其系统、全面的爆破理论、丰富的爆破案例以及对地质环境的普遍适用范围，其在工程施工中依然有广阔的应用空间。

梁 勇(1977.7-)，四川彭州人，分局工程部主任，高级工程师，从事水利水电工程施工和管理工作。

肖灿明(1984.7-)，四川资阳人，项目总工，工程师，从事水利水电工程施工和管理工作。

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TV732.8:TV551.42

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2095-1809(2015)03-0018-03