陳進華，林 華

（云南省滇中引水工程建設(shè)管理局，云南昆明 650051）

0 引言

建設(shè)水電站工程，所涉及的施工內(nèi)容多，規(guī)模相對較大，整體的工期較長，施工難度也相對較高，因此，需要在施工的初期就對水電站建設(shè)的各方面技術(shù)進行非常嚴(yán)格的把控。水電站整體工程質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到人民的財產(chǎn)安全，對社會的發(fā)展產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響。左壩肩及護坦作為水電站基礎(chǔ)施工中最重要的一個部分，按照挖掘技術(shù)的不同，會有不同的標(biāo)準(zhǔn)及不同的分類方式。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)開挖施工技術(shù)，挖掘時間長，容易產(chǎn)生裂縫及坍塌的現(xiàn)象，且無法適用在凍土區(qū)域，會導(dǎo)致水電站在建成之后出現(xiàn)變形甚至坍塌的情況。可見，成熟的基礎(chǔ)開挖技術(shù)在建設(shè)水電站的初期階段非常重要[1]。所以，此次以傳統(tǒng)基礎(chǔ)開挖技術(shù)作為參考，研究適合水電站左壩肩及護坦的全新基礎(chǔ)開挖技術(shù)。

1 工程概況

云南某水電站工程地下廠房的區(qū)域主要位于河道口上游2 km 處的山體內(nèi)部。地下廠房區(qū)域的山體相對比較雄厚，地形較完整，僅在河流上游和下游存在發(fā)育完整的小沖溝，自然形成的山體坡度相對比較穩(wěn)定。地下廠房區(qū)域的巖石特性主要以眼球形狀、花崗巖材質(zhì)、麻巖中帶有少量白鋼巖的黑云混合片，且處于公路以下區(qū)域的陡坡上，巖石基本上多處于裸露的狀態(tài)。地下主廠房與副廠房掩埋的深度在200 m 左右，四周的巖壁均為新鮮的巖體，基本沒有裂縫。廠房的頂拱有一處Ⅲ級的斷層結(jié)構(gòu)面，內(nèi)部的斷層角相對比較陡峭，掩埋深度的位置相對較大，內(nèi)部斷層的規(guī)模相對較小。洞室四周巖壁的節(jié)理表面相對較平且粗糙，巖石的結(jié)構(gòu)以塊狀構(gòu)造為主，屬于Ⅰ級巖石[2]。

該水電站為日調(diào)節(jié)的水庫，蓄水水位高度為1 800 m，水庫總庫容為400萬m3。左壩肩主要位于覆蓋層的上方，由早期泥石流沖擊的石塊組合而成，其結(jié)構(gòu)相對比較緊實，膠結(jié)較好。高度在1 800 m以上區(qū)域為基礎(chǔ)巖石的岸坡，坡度約為40°，且自然形成的岸坡整體穩(wěn)定性較好，高度在1 850 m 以上的左閘肩存在一處羊踏斷層，該斷層的寬度約10 m，內(nèi)部存在壓碎巖、角礫巖等。整體的斷層區(qū)域會影響巖石自身裂縫的發(fā)育，受裂隙切割及風(fēng)化程度的影響，巖石自身的完整性較差，局部可能還會形成一些不穩(wěn)定的塊體，在進行邊坡開挖時，需要對其采取一定的處理措施[3]。

2 左壩肩及護坦基礎(chǔ)開挖技術(shù)

2.1 基礎(chǔ)開挖施工及分層

從現(xiàn)有及新修的道路到水電站邊坡的頂部后，再進入施工現(xiàn)場，需要嚴(yán)格地按照設(shè)計要求進行開挖邊線及控制點的設(shè)置與施工。在開挖前，按照設(shè)計要求對邊線之外的碎石及松動的巖石進行清除處理[4]，且需要在1 850 m 高度的位置進行分層處理，利用淺孔臺階微差爆破進行開挖，將每一個分層區(qū)域的厚度控制在5 m 左右，當(dāng)挖掘到設(shè)計邊線附近時，需沿著邊線利用光面法進行爆破。具體開挖技術(shù)的施工流程：施工準(zhǔn)備→測量與管線鋪設(shè)→道路施工→開挖作業(yè)→鉆孔/覆蓋層挖掘→爆破→清理殘渣?；A(chǔ)開挖施工程序：先按照自上而下的順序進行道路施工及岸坡截水溝的挖掘，清理覆蓋層表面的植物，再按照先土方再石方的順序開挖。隨著挖掘高度的下降，還需要對周圍的邊坡進行支護，保證再往下挖掘時的安全[5]。

在進行分層處理時，根據(jù)基礎(chǔ)開挖設(shè)備的性能及相關(guān)原則，在開挖小于5 m 的原則上進行分層處理。左邊岸高度在1 750 m 以上的坎肩處進行開挖，在1 750～1 850 m 高度范圍內(nèi)每5 m 進行分層處理，每層的邊坡按照高度及坡比進行二次預(yù)裂，每次預(yù)裂的孔洞長度不能超過5 m。巖石材質(zhì)的上面需要保留2 m 左右的保護層，并使用光面法進行爆破[6]。

2.2 設(shè)計鉆孔爆破

火工材料主要指在進行工程施工過程中，所使用的炸藥、雷管及導(dǎo)爆材料等。在進行左坎肩及護坦的開挖過程中所使用的炸藥，通常是較常見的乳化藥卷。在進行爆破前，需要對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，在主要爆破的孔位使用φ50的2號乳化藥卷制作的炸藥，在預(yù)裂與緩沖的孔位使用φ32 的乳化藥卷制作的炸藥。進行裝藥的過程中，主要爆破的孔位需要連續(xù)裝藥，而預(yù)裂與緩沖的孔位則需要使用不耦合的間斷方式裝藥，且使用竹片進行捆扎[7]。對道路保護層進行開挖之前，需保證邊坡預(yù)裂施工結(jié)束后，把主要爆孔的最大藥量控制在5.0 kg 之內(nèi)，使用非電的起爆網(wǎng)絡(luò)，且利用導(dǎo)爆管分段進行。設(shè)置的具體爆破參數(shù)如表1 所示。

表1 典型爆破參數(shù)設(shè)計表

為達(dá)到減震及減少殘渣大小的要求，在對左壩肩及護坦進行開挖的過程中，主要采用方式是延時的爆破網(wǎng)絡(luò)。周邊的預(yù)裂孔位及主要爆破孔位使用不同等級的導(dǎo)爆雷管進行引爆，孔洞內(nèi)部使用高等級的導(dǎo)爆雷管進行引爆，兩個孔洞之間則使用低等級的導(dǎo)爆雷管進行串聯(lián)方式的引爆[8]。

2.3 邊坡支護技術(shù)

邊坡支護技術(shù)主要是爆破結(jié)束之后，為保證接下來的開采更加穩(wěn)定安全，主動改變周圍巖壁產(chǎn)生的力度及土地力學(xué)產(chǎn)生的性能，讓挖掘過程中所產(chǎn)生的力可以按照事先預(yù)計的去發(fā)展，盡量做到不影響周圍其他環(huán)境和土壤，避免坎肩及護坦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或者是碎裂的狀況，減少二次支護產(chǎn)生的額外費用[9]。在確保整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，采用構(gòu)架式結(jié)構(gòu)、三軸攪拌樁和隔離墻3 種主動預(yù)支護技術(shù)。在實施邊坡支護技術(shù)前，必須先對邊坡面上方松動的石塊加以處理，同時，為提高邊坡工程的安全性，支護技術(shù)也必須和施工技術(shù)同步進行，即對每一級進行施工后，要及時對其進行保護施工。邊坡支護技術(shù)主要涉及掛網(wǎng)噴混凝土、水泥錨桿、排水通道等。掛網(wǎng)操作必須通過人力來完成，混凝土的噴灑必須通過型號為JET-100 的噴射泵完成，錨索必須通過手風(fēng)動鑿巖機來完成造孔，造孔完成后對錨桿進行安插[10]。

3 應(yīng)用與分析

為了測試此次提出的基礎(chǔ)開挖技術(shù)是否可以有效地對水電站左坎肩及護坦進行更好的挖掘與加固，在實驗平臺上構(gòu)建模擬水電站的左坎肩與護坦，分別使用傳統(tǒng)和全新兩種不同的開挖技術(shù)進行施工，從而找出更加穩(wěn)定的施工技術(shù)。為使測試的結(jié)果變得更加準(zhǔn)確且有效，需要使用兩種不同技術(shù)分別進行10 次對比實驗，具體對比結(jié)果如表2 所示。

表2 左坎肩與護坦水平位移對比結(jié)果

由表2 可以明顯看出，使用傳統(tǒng)技術(shù)進行基礎(chǔ)開挖時，左坎肩與護坦發(fā)生水平位移的平均值為6.43 mm，而使用全新技術(shù)進行基礎(chǔ)開挖時，左坎肩與護坦發(fā)生水平位移的平均值為4.00 mm。全新開挖技術(shù)可以有效改善左坎肩與護坦發(fā)生水平位移的情況。為了進一步證明測試結(jié)果，在進行了水平位移測試后，還需要對不同挖掘深度下開挖的平整度再次測試，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同開挖技術(shù)平整度對比結(jié)果

由圖1 可以看出，使用傳統(tǒng)技術(shù)和全新技術(shù)進行基礎(chǔ)開挖的過程中，當(dāng)挖掘深度為100 m 時，左坎肩與護坦開挖平整度分別為50和15 cm。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)開挖的平整度需要始終維持在20 cm以下，由此可以看出，全新技術(shù)可以完成相關(guān)的施工規(guī)定，具有可行性，在實際應(yīng)用方面更具有優(yōu)越性和應(yīng)用價值。

4 結(jié)語

此次在分析傳統(tǒng)的左坎肩及護坦基礎(chǔ)開挖技術(shù)存在的問題基礎(chǔ)上，有針對性地解決了施工及質(zhì)量控制的問題，為后續(xù)其他建筑工程或其他位置建設(shè)提供了解決問題的依據(jù)。但此次提供的方法在某些程度上還不夠全面，今后還可以通過對混凝土進行溫度控制，配比出更加合適的施工材料，使水電站在建設(shè)完成后變得更加穩(wěn)定與安全。