柬埔寨桑河水电站厂房基坑开挖浅析

杨成刚

[摘 要]：本文从多次爆破试验确定相关参数，采用预裂爆破、预留保护层进行冲击锤开挖、中部拉槽扩大临空面等方式，对厂房基坑多点快速开挖，为工程整体进度如期实现奠定基础；质量保障中在平整度、半孔率等方面达到了较好的水平，超欠挖也得到很好控制。

[关键词]厂房基坑；开挖；平整度；论证

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0183-02

引言：柬埔寨桑河水电站厂房基坑开挖范围较广，深度较大，建基面台阶、不同坡度边坡较多，在较短的时间内完成达到比较理想的开挖效果，存在一定难度。

一、工程概况

桑河二级水电站位于柬埔寨东北部上丁省西山区境内，桑河二级水电站装机容量为400MW，枢纽主要有左右岸均质土坝、河床泄洪坝段、混凝土挡水坝段、河床式厂房等，坝顶全长6540m，其中混凝土坝段长464m（不含侧墙），挡水建筑物最大坝高59.0m。电站主要为柬埔寨国家电网提供电源。

厂房布置在主河床的左侧，主厂房总长为191.0m，包括主机间、安装间和装卸间。主机间段沿水流方向依次布置拦沙坎、进水渠、拦污栅、坝顶交通、检修闸门、主机间、下游副厂房、尾水平台、事故闸门、尾水渠。

二、地質条件及工程任务

枢纽区处于桑河与斯雷波克河交汇处下游约1.5km处的平缓开阔河谷段，枯水期河水位高程约48.5m，水深1～3m。河床地形整体平缓，局部分布浅薄冲积层，厚度一般0～1m，揭露条件普遍为基岩裸露，两岸地形坡度一般1～3°。

厂房主机坝段建基高程22.50m～27.8m，安装间坝段建基高程47.0m。坝基岩体为多为微风化状安山岩，岩体中硬较完整，呈次块状～镶嵌结构，岩体工程地质类别主要为Ⅲ类，岩石单轴抗压强度为53～74MPa。

厂房坝段处于电站施工的关键线路上，石方开挖量51万m3，占开挖总量71万m3的71.8%。

三、施工总体方案及土石方平衡规划

基坑在全年围堰保护下施工，上下游围堰闭气抽水前，根据厂房坝段水深在1～3m，河床覆盖层较少等特点，沿厂房坝段适当位置布置子围堰，填筑“堰中堰”，将厂房坝段形成小基坑，抽水提前进入厂房基坑开挖；上下游围堰闭气抽水后，全面开始基坑开挖。开挖前，先修施工道路至槽挖区域，然后按平面分块，立面从上至下分层开挖，石方开挖分层高度按10m左右控制。尾水渠被下游围堰占压部分随下游围堰拆除时，采用机械为主辅助钻孔爆破方法施工。

基坑开挖采用深孔梯段爆破，建基面合理分层，控制爆破，挖掘机结合自卸汽车运输。开挖边坡的支护在分层开挖过程中紧跟开挖面进行，上层的支护保证下一层的开挖安全顺利进行，随机支护随开挖及时进行。

49m高程以上土方开挖，利用上下游围堰合龙后，利用围堰上游道路、围堰下游道路进入施工。基坑抽水后，厂房坝段35m高程以上利用基坑4#道路、基坑5#道路、基坑6#道路进入施工；厂房坝段27.8m高程以上利用基坑10#道路、基坑11#道路进入施工；厂房坝段27.8m高程以下利用基坑1#道路、基坑12#道路进入施工。

本标基坑土石方开挖总量约90万m3，除16万m3石方运往围堰填筑，基坑石方由于压碎指标不合格不能作为毛料均运往2#弃渣场。

四、施工方法及过程控制

基坑开挖首先进行中部拉槽爆破，再分块进行扩挖的程序施工。2m厚保护层以上部分采用CM351钻主爆孔，梯段爆破。2m厚保护层采用手风钻孔；边坡预裂采用YQ-100B钻预裂孔。

开挖区立面分层、平面分块，初步拟定保护层分块尺寸为20m×10m（长×宽），常规梯段分块尺寸为40m×20m（长×宽），分块尺寸根据施工实际进行调整。平面分块顺序一每层立面掏槽后，平面能快速扩展工作面，同时方便进入下一层施工，充分利用施工资源为原则进行编号。

为控制建基面超欠挖、确保建基面开挖质量。采用CM351钻主爆孔至建基面、梯段控制爆破，一次性破除；预留2.0m厚保护层，保护层采用冲击锤无爆破开挖。

建筑物结构基础槽开挖在达到边坡设计轮廓面或水平建基面后进行，采用分层爆破，沿轮廓面按孔深1.2～2.5m、φ40mm炮孔，轮廓面采用光面爆破，其间采用拉槽辅助爆破，每层进尺深度控制在4～6m以内，槽底建基面以上0.2m采用液压破碎锤清理，辅助人工撬挖。

对于开挖揭示的断层、软弱夹层及其它地质缺陷按施工图纸要求和监理人的指示进行清理，监理人认为需补充开挖的，进行补充开挖。一般在基础开挖至建基面后进行处理，尽可能不放炮而采用人工开挖处理；须放炮开挖时，在监理人的同意下，采用手风钻造密孔，小药量进行爆破开挖，并尽可能减少对开挖线以外保留岩体的影响和扰动。

坝基开挖通过施工道路直接进入工作面采用1.8、1.6m3反铲挖机装25t、20t自卸汽车运渣。

厂房集水井共2个，厂房集水井顶高程为27.8m，底部高程为12.8m，开挖高差15m，开挖尺寸为13m×9m（长×宽），厂房大面开挖至22.5m高程后，即进行集水井井挖；为节约施工工期，两个集水井交替开挖。为避免相邻集水井的爆破振动影响，必须支护好上一层后再进行下一层开挖。

集水井自上而下分六层开挖，分层高度2.5m，均采用Y28手风钻钻孔。第一层、第二层利用上游侧临空面，分9m×6.5m两块，中部拉槽，两侧光面爆破施工；开挖渣料采用PC400挖掘机结合20t自卸汽车运输出渣。第三层以下，先在中部2.5m×2m（长×宽）的爆块进行掏槽开挖，然后沿上下游方向拉通一条宽2m的槽，两侧分4块进行扩挖；开挖渣料采用PC400LC长臂反铲结合20t自卸汽车运输出渣。

五、爆破设计

（1）梯段爆破

基坑开采采用梯段爆破法，边坡开挖采用预裂爆破法。钻孔采用CM351型钻机（孔径φ110）。各项爆破参数如下：

钻孔直径为φ110时，孔间距为a×b=5×4m，布孔方式采用矩形或梅花型，钻孔角度一般为90°，其余根据地形需要进行角度调整。装药采用φ90乳化炸药药卷，钻孔超深按1.0m计算，则标准孔深为11m，堵塞长度2.0m。

梯段爆破采用孔间微差顺序爆破网路，这种塑料导爆管毫秒雷管接力起爆网路，能有效地将多孔齐爆变为多孔分段或单孔接力起爆，且前爆孔为后爆孔提供新的临空面，能充分利用爆破能量，爆破时增加岩石相互之间碰撞次数，爆破岩块的块度小，单段起爆药量少，极大减小了爆破振动对保留岩体的影响。导爆索直接下至孔底作为起爆体，采用排间微差时同段起爆的炮孔用导爆索连接，段间采用MS-2非电雷管接力或者采用MS-1～MS-10非电雷管控制起爆顺序和时差。

施工过程中根据实际爆破效果和爆块位置采用孔间微差、宽孔距小排距等起爆方式，以达到改善爆破效果和降低炸药单耗的目的。

（2）预裂爆破

①孔距：a=（8～12）D，其中a——炮孔孔距（mm）D——孔径（mm）

预裂爆破区的宽度范围一般应控制在11m左右，爆區包括预裂孔在内不多于6排炮孔，也不少于4排，全部采用CM351钻机钻φ110的孔。第一排为预裂孔，孔距为1.0m，第二排为缓冲孔，孔距3.0m，第三排以上为主爆孔，孔距为3.5m。预裂孔需超深0.5m减小地震波对边坡和马道的破坏，第二、三排孔不超深，第四、五排超深1.0m。主爆孔装药结构同梯段爆破方案，预裂孔装药结构如图1所示，缓冲孔装药采用φ50乳化炸药药卷，装药形式同主爆孔。网络联接时保证预裂孔先于其他孔的起爆时差不小于75ms。

②线装药密度。通过工程类比，并根据经验公式计算，本合同潜孔钻造孔预裂爆破线装药密度为300～350g/m，孔底1.5m范围内装药为上述值的2～3倍，距离孔口位置线装药密度适当减小，需根据试验情况作调整。

预裂爆块第一排孔（预裂孔）两端加两个导向空孔。预裂孔采用φ32乳化炸药间隔装药，导爆索串接，堵塞段先用编织袋与装药段隔开，再用湿岩粉或砂土堵塞，减弱段线装量为210g/m，长度1.28m，次减弱段线装量为270g/m，长度2.59m，正常段线装量为330g/m，长度7.26m，加强段线装量为2.0kg/m，长度0.9m。非标准孔深的正常段随孔深变化而变化。

六、爆破效果检测

验收组对开挖体形进行检测，同时也对坝基进行波速检测，具体成果表如下：

七、总结

在项目部的精心策划和组织下，厂房坝段基础开挖2015年4月10日基本完成，通过爆破开挖工艺性试验总结出最佳开挖施工参数，并在监理、项目部的严格控制和不断改进、提高下，开挖工程未发生质量事故，开挖质量受控，对地质缺陷均按设计要求进行了处理，并经验收合格，基础检测各项指标均满足设计和规范要求。

参考文献

[1] 《水利水电工程施工组织设计手册》.

[2] 《水利水电工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2001.

[3] 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002.