盖下坝水电站坝肩开挖施工技术

王锦江，李明柱，范 永，杨让全

（1.中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州310004；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春130021）

1 工程概况

盖下坝水电站位于重庆市云阳县和奉节县境内的长江一级支流长滩河中上游河段。水库正常蓄水位392.00 m，死水位352.00 m，水库总库容3.54×108m3，调节库容2.03×108m3。电站装机容量132 MW，保证出力31 MW，多年平均发电量3.8×108kW·h。水电站大坝及泄水建筑物为1 级建筑物，消能建筑物为3 级建筑物，引水发电建筑物为3 级建筑物。拱坝顶高程394.00 m，最大坝高160.00 m（包括垫座），坝顶中心线弧长(含溢流坝)153.31 m。拱冠梁处坝顶宽6.00 m，拱冠梁处坝底宽14.962 m，厚高比0.106。

该电站坝址区处于峡谷地段，基岩裸露，地形高耸陡峻，两岸的谷坡坡度60°～80°，山体高程600～700 m，相对高差150～300 m，呈狭窄的“V”型河谷，施工场地条件较差。两岸拱间槽开挖为人工高边坡，其中上游侧为平行岩层走向的逆向边坡，边坡的稳定条件较好；下游侧为顺向坡，边坡的整体稳定条件相对不利。

左坝头开挖边坡较高，且陡峭，为了确保边坡开挖稳定，对原始边坡扰动较小，减少开挖工程量，左岸边坡采用洞挖形式进行，并在对左坝头大跨度的洞顶及边墙进行混凝土衬砌施工后，再进行左岸进行槽挖式作业，并注意控制爆破震动对周边的影响。受陡峭边坡开挖采用拱端开槽形式影响，局部高程槽挖部位会出现倒坡，为保证大坝开挖边坡表层局部岩体稳定，在施工时需对大坝岩体边坡进行加固和支护处理，以策安全。

2 坝肩开挖施工方案

2.1 左岸坝肩开挖

左岸坝肩施工前，先完成与其相结合的2 号永久交通洞施工，其施工完成后方可进行拱肩开挖施工。左岸拱肩槽开挖采用拱端开槽的开挖方式，拱肩槽上游面与拱端成小于90°角，拱肩槽下游面与拱端成接近于90°角，拱肩槽接近于矩形状。拱肩槽上、下游面对爆破制约较大，容易将上、下游面拉掉，况且开挖断面较小。为了减少对上部岩体稳定的影响，394～375 m 高程的左岸拱肩槽开挖分层厚度在4～5 m 之间，以减小爆破作业时对上部岩体的震动影响。375～253 m 高程的拱肩槽开挖分层厚度在10～15 m，为了减小爆破作业对上部岩体的震动，394～375 m 高程的拱肩槽开挖分层厚度控制在5 m 以内。采用三向预裂爆破，钻孔设备为YQ-100B 潜孔钻。

出渣方式为小挖机翻渣到河床，河床装运。由于左岸拱肩槽是在隧洞端部与坝体连接位置的隧洞内向下开挖，有交通洞可以直接到达开挖工作面顶部，通过一定的方法可以解决采用设备到达工作面出渣的问题。在拱肩槽开挖面上部的隧洞已衬砌混凝土的顶拱上安装1 台10 t 电动葫芦，其轨道延伸至拱肩槽开挖面以外的隧洞内。梯段爆破后，用电动葫芦将停放在隧洞内（拱肩槽开挖面边上）的PC60 小挖机吊到爆破后的开挖面进行翻渣作业，翻渣完成后，再将PC60 小挖机吊回到原停放位置。此方法简单易行，节约成本，既提高了施工效率，有能有效出渣，值得在类似条件下推广应用。同时，电动葫芦可以将钻孔设备、起爆物资进行吊运。

2.2 右岸坝肩开挖

右岸受地形限制，施工机械无法到达开挖工作面，经过现场察看，在右岸导流洞进口下游72 m 高程处开始修建人工栈道到达右坝头开挖边坡开口线，作为施工人员工作通道进行右岸坝肩开挖。风、水、电沿人工栈道布设，直通作业面。利用左岸已有道路，先将潜孔钻、部分设备、材料运输至左岸，再通过大坝两岸布设的简易跨河缆索将其运输至右岸，人工搬运至开挖工作面。右岸坝肩开挖梯段高度为10～15 m，采用自上而下，分层梯段爆破的方法，边坡采用光面爆破。钻孔设备为YQ-100B 潜孔钻。

出渣方式为人工翻渣和斜坡溜渣到河床，河床装运。由于翻渣设备无法到达右岸作业面，需人工进行翻渣。为了减小人工翻渣强度，采用控制爆破，将每一开挖梯段的底板爆破成斜坡面，同时控制好起爆的顺序及爆破方向，每次梯段爆破后，大部分石渣均能通过斜坡面抛洒或滑落出去，再通过人工将剩余渣子翻至斜坡面上溜出去。采用这种办法开挖溜渣，溜渣效果好，经济实用，效果明显。

2.3 爆破方式及爆破参数选择

左岸及右岸330 m 以下主要采用三向预裂爆破，以尽量保证拱肩槽上、下游面不被爆破拉掉。右岸330 m 以上主要是采用光面爆破，以利于抛渣、溜渣。爆破参数通过爆破试验及根据实际爆破效果进行适当调整确定。

1）三向预裂爆破：钻孔机具为YQ-100B 潜孔钻；孔径D=90 mm；孔距a=80 cm；台阶高10 m；钻孔角度严格按设计角度，由测量放样控制定位；药卷，φ32 防水乳化炸药，单只长22 cm，重200 g；线装药密度K=（300～350）g/m；不偶合系数为2.8；孔底装药加强；堵塞长1.0 m；起爆网路采用导爆索加毫秒导爆雷管。

2）光面爆破：钻孔机具为YQ-100B 潜孔钻；孔径D=90 mm；孔距a=80 cm；台阶高10～15 m（以10 m 为主）；钻孔角度严格按设计角度，由测量放样控制定位；药卷，φ32 防水乳化炸药，单只长度22 cm，重200 g；线装药密度K=（400～450）g/m；不偶合系数为2.8；孔底装药加强；堵塞长1.0 m；起爆网路采用导爆索加非电毫秒导爆雷管；缓冲孔孔距为200 cm；缓冲孔与光爆孔距离为150 cm；缓冲孔堵塞长2.5 m。

3）深孔梯段爆破：钻孔机具为YQ-100B 潜孔钻；孔径D=100 mm；梯段高度H=10～15 m（以10 m 为主）；第一排最小抵抗线W=1.8～2.4 m；炮孔孔距a=3.0～3.5 m（左岸高程310 m 以上a=2.8～3.0 m）；炮孔排距b=2～2.5 m；前排孔装药量A=K·H·W·a，后排孔装药量A=K·H·b·a，K=0.4～0.45 kg/m3；炮孔堵塞长2.5 m；起爆网路采用非电毫秒导爆管微差起爆网路；起爆方式为“V”型起爆。

3 施工方法

两岸坝肩开挖的施工程序为“自上而下，开挖一层，支护处理一层”。施工步骤为：

3.1 施工准备

开挖施工前，所需风、水、电管线安装完成并进行测试。施工道路（栈道）完成，施工用各类设备准备齐全，开挖工作面已进行测量放样。

3.2 植被清除

拱槽开挖植被清除主要是右岸，左岸无植被，采用人工方法进行,根据要求施工场地地表的植被清理范围为施工图所示最大开挖边线外侧至少10 m 的距离。

3.3 石方（砂砾石）开挖

坝肩开挖总的施工程序是自上而下分台阶开挖，全径向，为了保证两岸拱槽和拱肩的平整度和整体性，上下游边坡和建基面岩壁采用光面爆破或三向预裂爆破，中部采用深孔微差梯度爆破。爆破参数通过爆破试验及根据实际爆破效果进行适当调整确定。

1）预裂孔的布置：预裂孔沿设计开挖边线布置，孔距为80～100 cm。

2）缓冲孔布置：为确保预裂面的爆破质量，在预裂孔与主爆孔之间增设一排缓冲孔，缓冲孔的孔距为1.2～1.8 m，排距为1.5 m，缓冲孔与预裂孔的距离为1.2～1.5 m。

3）主爆孔的布置：主爆孔布置在缓冲外侧，第一排主爆孔与缓冲孔之间的距离为2 m 左右。主爆孔的排距为2 m 左右，孔距为3～3.5 m。

4）为降低人工翻渣强度，首层开挖时，要形成一个倾向河床的斜坡面，便于石渣的滚落和人工溜渣。

基坑为砂砾石，采用挖掘机和ZL-50 装载机装20 t 自卸车，运至渣场。

3.4 边坡支护

边坡支护紧随开挖施工工作面施工，边坡处理按照“开挖一层、处理一层”的原则进行组织施工，经监理验收合格后方可进行下一层开挖。

钻孔机具按深度选用：孔深在5.0 m 以内时采用YT—28 型手风钻，若孔深大于5.0 m 则采用YQ-100B 潜孔钻。锚杆采用φ22，φ25，φ28 的螺蚊钢，锚杆制作在钢筋厂内统一加工、处理、保管，运至安装工作面后直接安装。锚杆的施工程序为“先注浆后安装锚杆”。

由于右岸边坡支护设备无法运至工作面，且支护工作面狭小，支护工作很难全面展开，为确保施工安全和加快施工进度，右岸采用了锚杆加主动安全网的支护形式，即对于部分位置采用锚杆支护，对于岩石破碎及有断层、裂隙通过部位采用挂设SNS 主动安全网进行支护。

4 结 语

盖下坝水电站开挖施工根据现场不同部位的实际情况，分别采用了电动葫芦吊运小挖机、缆索运送开挖设备，各类器材，锚杆加主动防护网的支护形式，通过爆破试验及实际施工中对爆破参数的调整，精心施工，最终取得了好的爆破效果，爆破成型的建基面平整、平顺，半孔率高。