两河口水电站高陡边坡大规模倾倒变形体开挖施工

李 轩，骆训炜

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

两河口水电站高陡边坡大规模倾倒变形体开挖施工

李 轩，骆训炜

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

两河口水电站Ⅱ标泄洪建筑物进口边坡，为高陡边坡大规模倾倒变形体，开挖施工难度大。通过对施工方法及措施的研究应用，保证了开挖施工的质量和安全，可为后续类似工程提供借鉴。

倾倒变形体 施工技术 高陡边坡 两河口水电站

1 工程概况

两河口水电站开挖工程Ⅱ标泄洪建筑物进口边坡，最低开挖高程2739m，招投标阶段最高开挖高程3135m，最大开挖高度约396m。根据设计第一次下发的设计图纸，高程3125m以上边坡开挖完成后，发现倾倒变形Ⅳ区，经多次现场勘查、讨论，重新制定设计方案，调整后最高开挖高程为3345m，边坡最大开挖高度约606m，边坡开挖高度增加210m。

根据研究准备阶段收集的资料及施工蓝图，结合并借鉴以往类似工程成功经验，并根据各部位现场实际情况，制定了具体的施工措施。对泄洪建筑物进口施工所需进行道路等布置，分别布置L1、L2、L2改线、L3、BL1共4条施工道路，作为设备、人员、材料运输通道，并布置高程2875m集渣平台进行集渣、出渣。

2 主要施工方法及措施

2.1 开挖与支护关系

边坡施工按照自上而下的开挖顺序分层开挖，边坡梯段高度不超过12m～13m，开挖一层后立即进行锚喷支护，然后再进行下一循环作业。永久支护中的预应力锚索与开挖作业面的高差不大于25m，上层边坡支护保证下一层开挖安全，下层开挖不影响上层已完成的支护。

2.2 土石方开挖施工

2.2.1 开挖方法

边坡开挖线外主要采用反铲进行清理，边坡采用梯段分层爆破、边坡预裂、错层开挖。开挖渣料采用翻渣至集渣平台或基坑后出渣。

2.2.2 开挖分层

边坡每级马道分2层梯段爆破，梯段高度12m～13m，马道预留2.5m～3m保护层水平光爆。每级马道分2次预裂，预裂高度分别为12m和13m。

2.2.3 土方施工

土方开挖采用1.6m3～2.0m3挖掘机翻渣至下方庆大河1#渣场。每层土方开挖至距设计边坡轮廓3.0m～5.0m范围时，进入该层土方边坡开挖。

2.2.4 石方开挖

由上至下分层开挖，采取梯段微差爆破，梯段高度12m～13m，坡面采取预裂爆破，预裂高度同梯段高度，每级马道分2次预裂形成，临近马道预留2.5m～3m保护层，按保护层开挖方法施工，马道采取水平光面爆破。

2.2.4.1 梯段爆破施工

(1)钻孔。钻孔以CM-351高风压钻机或D7液压钻机为主，QZJ-100B潜孔钻机为辅，钻孔孔径φ90mm～φ115mm；

(2)装药、联网爆破。采取人工装药，主爆破孔采用φ70mm乳化炸药，连续装药；缓冲孔采用φ50mm乳化炸药，连续装药；炸药单耗0.4kg/m3～0.45kg/m3。梯段爆破采用微差爆破网络，1～15段非电毫秒雷管连网，非电起爆。

分段起爆药量按招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大起爆药量不大于300kg，临近建基面和设计边坡时，最大起爆药量不大于100kg。

根据规范以上标准所述炸药用量，以2#岩石硝铵炸药为基准，而实际使用2#岩石乳化炸药，其用量应通过爆力或猛度进行换算。换算公式如下：

采用爆力换算，2#岩石硝铵炸药的爆力取320ml，2#岩石乳化炸药的爆力取280ml，换算系数e=320/280=1.143，故台阶爆破最大一段起爆药量，应不大于300×1.143=343kg；邻近设计建基面和设计边坡台阶爆破以及缓冲孔爆破的最大一段起爆药量，应不大于100×1.143=114.3kg。

梯段爆破参数：梯段高度H=12.0m～13.0m，孔距a=4.5m，排距b=4.0m，超深L=0.5m，炸药单耗q=0.4kg/m3～0.45kg/m3，采用孔内延时、孔外分段、用非电雷管毫秒微差起爆。紧邻边坡预裂面的一排爆破孔作为缓冲爆破孔，其孔排距、装药量相对于主爆孔减少1/3～1/2，缓冲孔起爆时间迟于同一横排的主爆孔，以减轻对设计边坡的震动冲击。

2.2.4.2 预裂爆破施工

(1)钻孔。预裂孔采用QZJ-100B潜孔钻机造孔，孔径φ89mm，预裂孔间距为0.8m，钻孔深度按分级马道高程和钻机有效钻孔深度控制。钻孔时，搭设钻机钻孔样架，钻机就位后用地质罗盘及坡度尺或自制量角器检查钻孔倾角和孔向，钻孔过程中尤其是钻进1m左右时，应及时检查调校钻孔偏差，确保钻孔质量。钻孔完毕，用水泥纸堵好孔口，防石碴或杂物落入孔内堵孔。

由于每级马道边坡分为2层开挖，故为满足下一台阶开挖架钻空间，边坡进行技术性超欠挖。技术性超欠挖方法为：由马道结构线开口，上层边坡底部超挖20cm，下层边坡开口欠挖20cm，底部至下一级马道保护层结构线，可保证最终开挖结果不欠不超。

(2)装药。选用φ32mm乳化炸药，采用不耦合间隔装药结构。预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索传爆，起爆方式为与梯段爆破同时起爆或提前进行预裂爆破；预裂爆破与梯段爆破同时起爆时，起爆时间超前相临主爆孔75ms以上。预裂孔孔距0.8m，线装药密度280g/m左右。

(3)预裂孔装药结构。预裂孔均使用间隔不耦合装药。由于预裂孔较深底部夹制严重，其底部线装药密度加大为正常段的4～5倍，孔底1/10～1/12孔深段为加强段。

在装药前逐孔检查孔深，若不满足要求则要及时处理合格。根据最终所检查的孔深，在平地上将炸药按设计装药结构和装药要求，先将导爆索附在准备好的竹片上，φ32mm乳化炸药分成半节按装药结构间隔绑在竹片和导爆索上，竹片和药串一同放入预裂孔内，竹片背靠保留岩体一侧。

(4)堵孔。药串到位后，用纸团等松软物质压在药柱上，孔口段采用岩粉逐层堵塞捣实，堵塞长度为1.5m～2.5m。

(5)连线。按照爆破理论，同一预裂面的各预裂孔同时起爆，预裂效果最好。但在施工中，为避免过大的爆破振动影响，预裂分组爆破，11或12个孔用导爆索连成一组，各组之间用非电毫秒导爆管引爆。边坡预裂一般在相邻梯段爆破施工前完成，在和边坡梯段爆破同时施工时，预裂孔先于梯段爆破孔起爆时差不少于75ms。

2.2.4.3 保护层开挖

马道预留2.5m～3.0m保护层。预留保护层水平光面爆破开挖，先在相邻低块抽槽形成工作槽，工作槽高程低于高块建基面30cm～50cm时，即可在槽内用钻机沿高块马道造水平孔。具体施工方法如下：

(1)竖直爆破孔。采用YT-28型气腿钻造孔，孔径42mm，药卷直径φ32mm。根据临空面坡度情况，使抵抗线均匀，钻孔倾角与坡度角一致，孔底距马道设计边线30cm，爆破孔孔距0.8m，排距0.8m，爆破炸药单耗0.40kg/m3～0.45kg/m3，在保证安全的前提下，减少堵塞长度，以减少大块率。

(2)水平光爆孔。采用YT-28型气腿钻造孔，孔径φ42mm，孔深2.7m(马道保护层开挖孔深根据马道宽度确定，孔底距马道30cm)，孔间距50cm～60cm，线装药密度150g/m。

2.3 爆破避炮措施

根据开挖工作面特点及进展，合理选择避炮点。工作面狭窄或刚开的工作面，在工作面向上游侧修筑一条便道作为设备的避炮点；随着工作面向前开挖，设备避炮点选择在有足够安全距离的已施工完成的工作面。

2.4 出渣

泄洪建筑物进口边坡采用翻渣至庆大河1#渣场，再转运至2#渣场。其中，有130万m3渣料用于填筑场地，不转运。

2.5 支护施工

泄洪建筑物进口支护形式有锚杆、排水孔、锚索、框格梁、柔性防护网等。边坡支护均需搭设施工平台进行，施工平台采用钢管扣件式搭设排架形成。

2.5.1 锚杆(锚杆束)施工

泄洪建筑物出口边坡砂浆锚杆，分为普通砂浆锚杆、自进式锚杆和锚杆束三类。其中，普通砂浆锚杆按杆径分为φ32mm、φ28mm、φ25mm三种，长度4.5m～9m；锚杆束采用3φ28mm、3φ32mm集束，长度9m、12m。由于锚杆垂直坡面，且均具有向下的倾角，锚杆施工优先选用先注浆后插杆的工艺进行。同时，我部已进行本工程适用的各种角度的锚杆注浆试验，该角度采用此工艺注浆密实度满足要求。

2.5.2 自进式锚杆施工

自进式锚杆小于5.0m的浅孔，采用YTP-28型气腿钻机造孔；大于5.0m的深孔，采用QZJ-100B型潜孔钻机造孔。边坡锚杆安装前，检查锚杆体和钻头的水孔是否畅通，若有异物堵塞，及时清理。

锚杆体钻进至设计深度后，采用水和高压风洗孔，直至孔口返水或返气，方可将钻机和连接套卸下，并及时安装垫板及螺母，临时固定杆体。

锚杆灌浆料宜采用纯水泥浆或1∶1水泥砂浆，水灰比为0.4～0.5；采用水泥砂浆时，砂子粒径≤1.0mm。

灌浆料由杆体中孔灌入，水泥浆体强度达5.0MPa后，可上紧螺母。

2.5.3 喷混凝土施工

喷护施工程序：岩面验收→初喷3cm～5cm混凝土→锚杆施工→喷射混凝土至设计厚度→养护。

2.5.4 框格梁施工

在边坡自上而下开挖及支护结束后，即展开坡面清理、验收工作，进行框格梁混凝土的钢筋模板施工，待混凝土工序施工完成并验收合格后，进行混凝土浇筑。

3 结语

两河口水电站Ⅱ标泄洪建筑物进口边坡开挖，为大规模倾倒变形体高陡边坡开挖，施工难度大。通过施工技术的研究，开挖施工中的大部分问题已得到解决，但在后续施工中可对以上方式继续优化，以期得到更好的处理。在施工安全、质量、进度方面如何进一步保证与提升，将成为后续施工中的研究方向。

通过对本工程高陡边坡大规模倾倒变形体处理的研究，泄洪建筑物进口边坡施工中未发生质量、安全问题。上述施工措施可为后续类似工程提供借鉴。

TV542.7

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2095-1809(2016)06-0025-03

李 轩(1987.4-)，男，黑龙江嘉荫人，助理工程师，葛洲坝集团两河口开挖工程II标技术部副部长，主要从事水利水电施工技术工作。

骆训炜(1982.9-)，男，湖北省阳新县人，大专学历，助理工程师，主要从事水利水电工程专业工作。

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