楊秀凱
摘 要:尼日利亞宗格魯水電站尾水渠開挖工程量大,設(shè)計自然方約650萬方,是為了保障廠房發(fā)電機組出力而對原河道進行的永久工程開挖,為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度,對巖質(zhì)基礎(chǔ)、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破開挖,同時對弱風化層以下的千枚巖爆破后有粒徑要求,用于右岸堆石壩的填筑,故尾水渠爆破開挖的技術(shù)及工藝控制尤為重要。
關(guān)鍵詞:宗格魯水電站;尾水渠;爆破開挖;技術(shù)控制
1 尾水渠工程概況
宗格魯水電站尾水渠長度5km,渠底寬65m(前800m寬105m),渠道邊坡坡比1:0.25和1:0.75。尾水渠底板起始高程EL132m,縱坡i=0.0014)。尾水渠前1.6km和后0.8km(K0+0~K1+600,K4+200~K5)為半河床半河岸段布置,中部2.6km(K1+600~K4+200)為河床外布置。
尾水渠沿線的地形是平坦的,右岸河灘覆蓋層薄,厚0.50 m~3.80 m的粉質(zhì)細砂。河床上主要為沖積層。分布均勻,厚度一般為0~5m,部分厚度較厚。裸露基巖為千枚巖,少量石英片巖。裸露基巖該巖體由中度風化巖體組成,大部分為相對完整的巖體。千枚巖巖石單軸抗壓強度(濕)范圍為14.4MPa~81.3MPa,平均值為35.55MPa。
根據(jù)前期鉆孔資料,尾水渠區(qū)基巖完全風化層埋深下限一般為0~2.5 m,強風化層埋深下限一般為0~5m;弱風化層埋深下限一般為5.50~13.10 m,微風化~新鮮巖體埋深低于弱風化層。全風化巖體為松散結(jié)構(gòu),強風化巖體以碎裂構(gòu)造為基礎(chǔ),大多數(shù)中度風化巖體為薄層~層間結(jié)構(gòu),RQD值為3.20%~61.80%;微風化、新鮮的巖體大多為中厚層厚層狀結(jié)構(gòu),RQD值為36.1%~93.9%。
尾水渠開挖有用料直接上壩,用于堆石壩填筑。
尾水渠開挖過程中,需滿足下游河道生態(tài)供水要求。流量不小于8m3/s,具體以尼日利亞環(huán)保部批準的流量為準。
1.1 尾水渠工程量
尾水渠開挖設(shè)計總量649萬m3(自然方),2016年汛前已完成尾水渠有效開挖50萬方,剩余599萬m3。由于現(xiàn)場鉆孔勘察尚未完成,土石比暫按主合同尾水渠土石比計算1:5考慮,石方為499.17萬方。
1.2 開挖時段、強度
2018年4月中旬~5月底覆蓋層已完成約30萬m3,2018年6月~2019年10月石方開挖河床外段和半河床半河岸段水面線以上部分(半河床半河岸段在旱季開挖),17個月工期,高峰開挖強度30萬m3/月(開挖強度大于填筑強度,滿足直接上壩要求);
2019年11月蓄水后,開挖半河床半河岸段(K0+0~K1+600,K4+200~K5)水面線以下部分,約150萬m3,2019年11月~2020年8月,月平均開挖強度15萬m3(開挖強度與填筑強度匹配,滿足填筑要求)。
1.3 尾水渠開挖程序
尾水渠開挖總的施工程序是自上而下施工,先覆蓋層,后石方無用料開挖,再進行石方有用料(用于堆石壩填筑)分層開挖。半河床半河岸段,逆水流方向分段開挖。分段長度約200m。各級開挖邊坡形成之前完成相應(yīng)高程的地表及生態(tài)放流的引排水施工。
覆蓋層開挖采用液壓反鏟、推土機、裝載機清理表面,石方開挖用CM351高風壓潛孔鉆機、D7鉆機或其他由甲方認可的鉆機,采用自上而下分層開挖,梯段爆破,梯段高度不大于15m。開挖渣料采用液壓反鏟或裝載機裝碴,自卸汽車運輸出碴。開挖順序為:測量放線→覆蓋層清理→石方無用料開挖→石方有用料開挖。石方開挖方法如下:
(1)河床外段尾水渠開挖2.6km(K1+600~K4+200)。分2~3層進行,第1層為土石分界線~弱風化無用料開挖,第2~3層為弱風化以下有用料開挖,梯段為不大于15m,單個爆破塊的寬度為不宜大于30.0m,根據(jù)現(xiàn)場地形情況適當調(diào)節(jié)。
(2)半河岸半河床段水面線(旱季)以上開挖(尾水渠前16km和后0.8km)。水面線以上開挖,沿水流方向逆向進行分段進行施工,分2層進行,第1層為土石分界線~弱風化,第2層為弱風化至河床大面以下2m(用于導水)。
(3)水面線以下開挖(蓄水后)。尾水渠水面線以下開挖,沿水流方向逆向進行分段進行施工,分1~2層進行,梯段小于10m,單個爆破塊的寬度不宜大于50.0m,施工時先順水流方向抽一個先鋒槽,讓地表水及下泄生態(tài)流量順利過流,保證開挖在干地進行,先鋒槽完成后,兩邊同時開挖,開挖渣料采用液壓反鏟挖裝,自卸汽車運輸直接上壩或運往渣場備料。
2 爆破開挖技術(shù)及控制要求
2.1 鉆孔和爆破
2.1.1控制爆破
(1)為保持開挖后基巖的完整性和開挖面的平整度,對巖質(zhì)基礎(chǔ)、邊坡、馬道的所有輪廓線上的垂直、斜坡面必須采用控制爆破。
(2)鉆孔爆破的梯段高度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件,以及設(shè)計要求的開挖深度與寬度、鉆具設(shè)備等因素確定。緊鄰設(shè)計建基面、邊坡面、建筑物和防護目標,不應(yīng)采用大孔徑爆破方法。其開挖爆破應(yīng)采用毫秒延時起爆網(wǎng)絡(luò)。
(3)鉆孔孔徑應(yīng)符合下列要求:梯段爆破不大于150mm;緊鄰保護層的梯段爆破及預(yù)裂爆破、光面爆破不宜大于110mm;保護層爆破不大于50mm。
(4)臺階爆破的最大一段起爆藥量,除有特殊要求外應(yīng)不大于300kg;鄰近設(shè)計建基面和設(shè)計邊坡的臺階爆破以及緩沖孔爆破的最大一段起爆藥量,應(yīng)不大于100kg。
(5)預(yù)裂爆破、梯段爆破和特殊部位的爆破,其參數(shù)和裝藥量應(yīng)遵守DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》第8章規(guī)定的要求。
(6)對爆破空氣沖擊波和飛石應(yīng)做好控制防護措施,以免危及機械設(shè)備和人身安全。
(7)開挖必須進行爆破試驗選定爆破參數(shù)。開挖爆破塊石最大粒徑800mm,滿足堆石壩填筑要求,堆石料級配曲線如下:
2.1.2尾水渠邊坡開挖
(1)邊坡石方開挖應(yīng)遵守DL/T5389-2007第7章和第8章的規(guī)定。
(2)邊坡采用預(yù)裂爆破成型,施工馬道底部1.5~2m預(yù)留保護層,手風鉆開挖。
(3)邊坡開挖偏差控制:
①超挖≤20cm,欠挖≤10cm;不平整度≤15cm;
②設(shè)計邊坡輪廓面的開挖偏差:在一次鉆孔條件下開挖時,不應(yīng)大于其開挖高度的±2%,在分臺階開挖時,其最下部一個臺階坡腳位置的偏差,以及整體邊坡的平均坡度,均應(yīng)符合施工圖紙要求。
(4)邊坡開挖預(yù)裂孔殘留孔率控制:①在開挖輪廓面上,殘留孔痕跡應(yīng)均勻分布;殘留孔痕跡保存率,對完整的巖體,應(yīng)達到85%以上;對較完整和較破碎的巖體,應(yīng)達到60%以上;對破碎的巖體,應(yīng)達到20%以上。
②相鄰兩殘留孔間巖面的不平整度不大于15cm。殘留孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙。
2.1.3尾水渠基礎(chǔ)開挖
尾水渠的基礎(chǔ)開挖應(yīng)滿足以下標準和要求:
1)水平建基面高程的開挖允許超挖20cm、欠挖10cm。
2)基礎(chǔ)面采用預(yù)留保護層開挖時,保護層厚度和爆破參數(shù)應(yīng)通過試驗確定。
3)開挖到位的基礎(chǔ)面應(yīng)符合施工圖紙要求的巖體質(zhì)量標準。因爆破震松(裂)的巖石、裂隙發(fā)育或具有水平裂隙的巖石、反坡、倒懸坡、陡坎尖角等均應(yīng)清除。
參考文獻:
[1]DL/T5389-2007《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》.