大坝基础高边坡开挖施工布置与开挖技术探析

（安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程案例

鹅公水库工程位于江津区白沙镇松林岗社区，所在河流是长江一级支流驴子溪支流宁滩河上游，坝址距江津城区公路里程约60km。工程坝址以上集雨面积为34.05km，水库正常蓄水位382.0m，设计洪水位382.00m，校核洪水位383.02m，总库容为1030万m，大坝为沥青混凝土心墙石渣坝，最大坝高65.5m。

鹅公水库大坝基础开挖主要包括左右坝肩土石方开挖、坝基松散表层开挖、左右坝肩岩质边坡锚喷支护等内容。左右坝肩边坡开挖分为四级边坡，均为高边坡开挖。

2 施工条件

2.1 地质

下坝线河段顺直，左右岸各发育有宽缓的一级阶地，河谷剖面形态呈宽缓的对称“U”型，正常蓄水位382.0m时，河谷宽414.0m，宽高比为0.15：1。河床底宽20 m～23m，河床标高324.1 m～324.5m。右岸坝肩上方有冲沟，常年有流水。

2.2 水文气象

鹅公水库位于驴子溪支流宁滩河上游。宁滩河集雨面积71.49km，河长21.33km，工程坝址以上流域面积34.05km。多年平均流量 8.02m/s，多年平均年径流量0.196亿m。

3 施工总体布置

3.1 布置原则

在征地红线内，根据地形地貌特征，布置配套设施。根据施工特点，布置道路和材料堆存点。根据劳动强度，布置风水电，便于施工衔接和作业安排的总体要求。规避交叉作业，尽量减少相互干扰。利用已有道路、已有建筑物，减少施工投入。减少或避免与社会道路之间的相互干扰。

3.2 道路布置

主要由右岸的永鹅路，右坝肩的8#、5#、6# 路，左坝肩的2#路组成。道路成形路面宽度不小于7m，双车道，路面回填砂岩料不小于1m，以保证通行安全。

3.3 施工供风

主要由左岸的1#、右岸的7#供风站组成。供风能力40 m/min～60m/min。

3.4 施工供电

由3#-315kVA，承担引水洞、右坝肩、料场吴家沟侧开挖施工供电任务。1#供电站-500kVA，承担左坝肩、溢洪道、管理房及拌合站等其他部位的施工供电任务。

3.5 施工供水

左右坝肩靠近冲沟附近各布置高位水池，每座水池容量约100m，供坝区施工用水。

3.6 施工弃渣场

1#弃渣场：布置在大坝下游鹅公小学旁，距坝址约1.0km，主要堆放大坝开挖弃渣料，计划堆渣3.76万m(自然方)。2#弃渣场：布置在1#弃渣场对面的冲沟内，距坝址约1.0km，主要堆放大坝开挖弃渣料，计划堆渣3.76万m(自然方)。3#弃渣场：布置在大坝上游右岸鹅公电站料场开挖范围内，距坝址约0.5km，主要堆放大坝开挖弃渣料、鹅公电站料场剥离料和灌区工程隧洞弃渣料，计划堆渣17.76万m(自然方)。

3.7 炸药仓库

炸药库布置于吴家沟8#漫水桥上游平坦位置，距8#漫水桥直线距离约100m，该位置300m范围内无村民聚居区和高压线路经过，距离爆破开挖区远超300m，满足安全规程要求。

3.8 油料存储库

基于开挖阶段地形随开挖工作推进而改变，拟采取“随用随移”的方式布置油罐，即不固定油罐安放位置。

3.9 综合加工区

综合加工区布置于大坝上游3#变电站旁。

4 施工工艺技术

4.1 施工准备

4.1.1 技术准备

了解现场地形地貌、水文气象、风土人情等基本信息，初步规划施工场地布置、施工方案概略等。分析技术经济指标，掌握项目施工重难点，针对性研究处理措施方案。参与设计技术交底，掌握设计意图、施工要点及其施工注意事项等内容。复核测量基准点，建立施工测量控制网。测量放线定开口线、中轴线、控制点等，并设置明确醒目标识。编制开挖施工专项方案，明确工期计划、作业安排等内容。

4.1.2 生产准备

根据现场实际情况布置临设，布置风水电供给设施，调查工地周边城镇机械、材料供给情况和民工资源情况。熟悉场地和技术资料，做好施工准备。按工期计划，调配机械设备、材料物资进场，提供生产基本保障。积极协调外围关系，确保施工生产顺利推进。

4.2 技术参数

4.2.1 测量及放样

应建立相对稳定的永久（临时）施工测量控制网。明挖施工过程中，每开挖一个台阶，应沿开挖轮廓，测绘平、剖面图和主要点的高程，作为爆破设计、竣工资料和计算工程量的依据。工程量以施工详图为准，当地形、地质有意外情况时，应加密测绘，征得监理、设计同意方能修改。

4.2.2 边坡、坝基及断层槽开挖

必须自上而下，逐高程分层开挖，不得采用逆坡开挖。同一区段内的开挖宜平行下降，土质边坡分级开挖高度不大于10m，土质边坡分级开挖高度不大于15m。坝基开挖采用钻孔梯段爆破法。爆破梯段的高度根据爆破试验成果、施工器械性能及开挖区布置等因素确定，钻孔爆破的梯段高度不宜超过5m。同一区段的开挖应平行下降，如不能平行下挖时，相邻区段高差不应超过10m。

边坡支护根据岩石情况分A-E型支护情形。

4.3 工艺流程

清坡→原始地形测量→测量放样→覆盖层剥离→测量放样→预裂钻孔、爆破→主爆区梯段爆破→开挖出渣→坡面检查验收→下一梯段施工。

4.4 施工方法

4.4.1 开挖基本原则

开挖前做好边坡截水、排水系统，预设安全监测桩，并测量获取原始数据，作为开挖边坡位移监测的基准资料。边坡开挖采用自上而下分层开挖原则，严禁逆坡开挖。边坡开挖过程中，锚喷支护与开挖施工同步进行，在上一台阶形成后，进行下一台阶钻爆时，即对上一级边坡进行钻孔支护。

4.4.2 土方开挖

①清坡

开挖前，采用1.4 m～1.6m挖掘机对边坡植被、危石进行清坡处理，清坡范围超过开挖开口线外5m。清坡完成后，坡面不得有影响测量视野的植被，边坡不得有危及开挖施工的危石悬挂，确保开挖施工的安全。

②截水沟修建

清坡完成后，协同业主、监理、审计各方对坝区原始地形图全面测量，然后根据地勘资料揭露基岩面反推覆盖层土方开挖开口线，并按覆盖层坡脚线离基岩放样轮廓线2m距离的标准外推确定。采用扎绳和红色塑料袋明确标识开口线位置，并对现场管理人员明确交底。

③覆盖层土方开挖

水平排水体、排水棱体及箱涵基础开挖至基岩面。右岸上游坝0+00.00至坝0+100.00挖除覆盖层至基岩面。其余部位清除表层土约1m厚即可。

4.4.3 石方开挖

根据开挖设计图要求，坝肩石方开挖均采取台阶式放坡施工，设计要求左右坝肩开挖石渣料可用于坝体填筑。

①预裂爆破

大坝基础开挖建基面超欠挖控制标准表

预裂爆破布孔前，先测量放样，确定开口线位置，每一级边坡作为一个预裂面，一次完成爆破成型。预裂爆破采用YQ-100B型潜孔钻造孔。

②主体爆破

预裂爆破完成后即进行前沿主体岩石爆破，自上而下分梯段进行。按照边坡分级高差，爆破梯段垂直高度为15m，采用CM-351钻机钻孔，辅以YQ-100B型潜孔钻造孔，以垂直孔为主。

③起爆网路设计

设计原则——起爆网路的单段药量应满足震动安全要求。雷管选择——本工程拟选用MS1～MS15塑料导爆管传爆，起爆网路采用孔内高段位、孔外低段位传爆的逐孔微差起爆。

④爆破安全控制

爆破安全技术措施主要涉及两方面：一是爆破过程中的安全；二是爆破过程中的飞石、地震波、滚石、空气冲击波造成的安全隐患。

⑤爆破出渣

采用1.4 m～1.6m反铲挖掘机挖装，配备25t自卸汽车经2#、8#、6#道路至开挖作业面直接装车运输至指定地点。渣料挖装的同时，及时清理平台面上浮渣，及时为下一级平台爆破提供操作面。

⑥爆破监测

采用自动记录仪记录测点水平径向、水平切向和垂直方向的振动速度，然后对采集数据进行回归分析，模拟爆破振动传播规律，为后续爆破参数的优化和边坡稳定性防护提供可靠依据。

4.4.4 坝基松散表层开挖

①基坑排水

因坝基松散表层开挖并未完全挖出覆盖层至基岩，按施工设计图要求，仅清除表层1m厚即可，考虑到工程土石方平衡需要，坝基松散表层开挖工期略提前于左右坝肩石方爆破施工。

②坝基松散表层开挖

河床基础土层较厚，但按施工设计图要求，进清除表层1m厚即可，因此，拟采用SD220型推土机铲土集中，神钢350挖机装车，25t自卸汽车装车运至弃渣场。弃渣场在配备一台SD160型推土机或50型装载机平土。

4.4.5 锚喷支护施工

①锚杆及排水孔钻孔

左右坝肩石方爆破施工完成后，利用挖掘机就近取石渣料搭建形成上一级边坡锚杆孔、排水孔钻孔作业操作平台，平台沿边坡布置，布置宽度以满足液压钻机行进、回转、作业施工要求为原则。

②排架搭设

下一级边坡预裂钻爆施工完成，马道清渣后，进行上一级边坡锚喷支护排架搭设，所有排架立杆底部均应有锚固筋。排架采取双排架形式，接头采用搭接方式，搭接长度不少于1m，内侧立杆利用已插杆注浆的锚杆拉紧锁住。

③锚杆和排水管安装

锚杆孔钻孔完成后，用压力风或水将孔内岩粉或积渣吹洗干净，经检验合格后，进行插杆作业。锚杆施工完成，按设计要求挂网。

挂网完成后，即可进行喷护作业。喷射混凝土采用就近安设的0.35m3拌和机拌制，将混凝土喷射机(7.5kW)接导管至工作面，人工喷护。

喷射混凝土施工采用干喷法进行，一次喷射至设计厚度，采取自下而上逐层喷护。

排水孔钻孔完成后，清净并在锚杆注浆完成后无堵塞，可开始插管施工。插管采用人工进行，插完管后，对管口进行遮盖，喷护完成后把遮盖物取下，即完成排水管安装作业。

4.5 质量标准

①边坡开挖应沿开挖轮廓线，坡度满足设计要求，预留台阶高程、宽度满足设计要求。

②建基面超欠挖及不平整度标准如下表所示。

③锚喷支护原材料满足水利行业和国家标准要求。喷射混凝土与岩石粘结力大于0.5MPa；喷射混凝土厚度最薄处不得小于设计厚度的75%。

4.6 检查验收

开挖质量验收由业主组织实施，验收程序以业主要求为准。大坝基础属永久隐蔽工程，检查验收应以不阻碍后续施工任务的有序推进为原则。

5 结语

江津鹅公水库目前正按照此总体布置要求，开展相关布置，施工方案得当，施工效果明显。达到了预期效果。