三峡工程右岸电站初期开挖工程控制爆破技术刘学1 赵希平2 张弘1(1三七八联营总公司 2中国三峡总公司)摘要：介绍三峡工程右岸电站初期开挖、高边坡支扩施工技术，石方开挖料直接上坝填筑及爆破控制技术。关键词：三峡工程；高边坡；支护；开挖；爆破控制；石渣料1 概况三峡水利枢纽右岸电站初期开挖工程(下称“右岸电站初期开挖”)主要包括右岸三期工程施工需要的高程120道路、右岸电站厂前区、部分尾水渠开挖和高边坡支护工程施工。施工范围：上游自右岸厂、坝分界线桩号20十118m，下游至尾水渠桩号20+576.9m。开挖工程量约120万m3。施工区岩石为闪云斜长花岗岩，中粗粒块胶结结构，有岩脉穿过，断层较多，NE NNE向为主，裂隙较发育，自上而下为：全风化(土石方填筑体)、强风化、弱风化、微新岩岩体。按合同文件要求，右岸电站初期开挖，开挖直接运至上游茅坪溪防护大坝填筑区进行坝体堆筑，或作为三期围堰备用料，进行分类堆存。2 开挖的主要措施右岸电站初期开挖工程被分为厂前区高边坡I、区和尾水渠区三个施工区，采取自上而下分层开挖。高边坡开挖超前，尾水渠跟进。高边坡开挖采用预裂爆破(光面爆破)工艺，实现岩石边坡一次开挖成型，保护层开挖一次性爆除，保证了施工进度和工程质量。2.1 高边坡开挖右岸电站厂房右侧边坡坡顶高程ELl90.0m，坡底板高程EL75.0m，最大边坡开挖高度133.0m，边坡在高程ELl84.0m、ELl72.0m、ELl60.0m、ELl49.0m、ELl35.0m、ELll0.0m、EL97.0m、EL71.0m分别设置8条马道，马道宽度2m。上部全风化、强风化岩石边坡坡比为1：11：2，开挖采用斗容1.63.0m3反铲挖装，配合人工削坡成型；下部弱风化、微新岩石边坡坡度为1：0.71：0.2；开挖选用100B型潜孔钻机或CM 351高风压钻机(局部采用手风钻)造孔，应用预裂爆破(光面爆破)技术一次开挖成型。预裂爆破施工首先做好测量放样。造孔选用地质罗盘，垂球等工具控制钻具的方向，确保预裂孔平行分布在开挖面内，其次严格按爆破设计，不隅合，间隔装药，封堵孔口，联网起炸爆。高边坡成型开挖采用预裂爆破(光面爆破)技术，一方面提高了边坡开挖成型的平整度，另一方面利用已形成的预裂面，降低主爆区爆破地震的有害效应，有利于周围建筑物的安全，预裂爆破参数详见表1。 表1 预裂爆破参数类别孔径（mm）孔距（mm）药卷直径（m）孔深（m）堵塞长度（m）线装药密度（g/m）单响（kg）预裂爆破1051003213211.01.55506005089803213211.01.5500600504250253.04.00.50.720022015光面爆破1051003213211.01.55506005089803213211.01.5500600504250253.04.00.50.7180200152.2 保护层开挖右岸电站厂前区建基面开挖预留2.5m厚保护层，保护层分布在弱风化、微新岩石开挖区，开挖施工根据水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SU7 94，通过爆破试验论证，采用手风钻(或气腿钻)沿建基面造孔，预裂爆破一次爆除，加快了保护层开挖施工进度，降低了保护层开挖难度，提高建基面开挖的平整度，保护层开挖爆破参数详见表2。表2 保护层开挖爆破参数类别孔径（mm）孔距（cm）排距（cm）孔深（m）堵塞长度（m）线装药密度（g/m）药卷直径（mm）预裂孔4250/3.04.00.50.718022025垂直爆破孔421201001.01.80.50.8/32水平爆破孔42120803.04.00.50.8/323 边坡支护右岸电站初期开挖工程边坡支护包括锚杆、排水孔和喷混凝土等施工内容，必要时采用挂网喷混凝土。全风化、强风化及弱风化岩石上部坡段采用素喷混凝土支护，坡内设C型排水孔；弱风化、微新岩石坡段采用系统锚杆支护，坡内设B型排水孔。锚杆为直径251mm，长L=4.5m，间排距aXb=2.5X 2.5m梅花型布置，施工采用“先注后锚”法排水孔孔深6m，B型排水孔选用100B型潜孔钻机直接造孔；C型排水孔选用100B型潜孔钻机造孔，然后安插外包铜丝网直径为75mmPVC塑料管。由于C型排水孔多分布于全化风、强风化岩石坡段，成孔后容易塌孔，因此造孔结束后应及时安插PVC管。喷混凝土为R28200#混凝土，在锚杆或排水孔施工完成后进行，喷混凝土采用“干喷法”，喷射呈螺旋型移动，自下而上进行，喷层混凝上终凝2小时后进行洒水养护。边坡支护自上而下随边坡开挖同时进行，使开挖成型的边坡得到及时支护，防止了雨水冲刷、爆破振动而造成边坡失稳，确保了高边坡施工期安全，有效缩短了工程施工工期。4 直接上坝堆料和爆破技术控制右岸电站初期开挖料规划用于茅坪溪防护士石坝填筑，在施工过程中，严格管理，精心组织，严禁盲目开挖和随意堆弃，造成渣料混杂、污染，形成新的填筑料料源缺口。开挖施工进度兼顾茅坪溪防护土石坝填筑施工进度，做到协凋一致，减少二次转运工程量，减少开挖料堆存规模。茅坪溪防护大坝填筑石渣料级配要求：5mmD600mm，颗粒含量大于70，含泥量5，压实干密度2.15tm3。石渣开采施工采用瑞典阿特拉斯的ROC742HC OIR，芬兰汤姆洛克RANER600、英格索兰LM 500L全露天液压钻机和CM35高风压等高效钻机造孔，选用乳化袋装炸药，非电爆网络起爆，结合现场生产性试验，通过优化爆破设计，爆破孔网参数采用宽孔比，爆破网络采用孔间微差，装药结构：底部采用偶合装药，柱部采用不偶合装药，充分利用炸药爆破时所释放的能量，有效降低炸药的单耗，提高岩石的破碎度。梯段爆破参数详见表3。爆破石渣料的级配良好，上坝利用率可达98100。表3梯段爆破参数钻孔机械孔径（mm）孔距（m）排距（m）梯段高度（m）药卷直径（mm）单耗（kg/m3）CM3511052.53.52.02.61013800.50.7LM-500892.53.22.02.31013700.50.7CM3511052.23.01.82.55.07.0800.50.7LM-500892.22.81.82.35.07.0700.50.75 爆破控制与安全监测右岸电站初期开挖周围环境复杂，重要建筑物较多，上游为右非坝段混凝土及40t过江缆机拉索锚点；左侧为导流明渠右侧隔流堤和长江主航道；右侧为开挖成型的永久高边坡及边坡喷锚施工区、ELl20临时生活区；爆破施工要确保周围建筑物和长江主航道安全，必须进行爆破控制与安全监测。5.1 爆破控制为加强爆破振动和爆破飞石控制，在进行开挖生产性试验的同时，通过对爆破振动衰减规律的测试，回归出梯段爆破振动沿边坡的衰减规律，为：U垂直=38(Q1/3/R)1.12U水平=32(Q1/3/R)1.27U垂直：垂直向岩石质点振动速度(cm/s)U水平：水平向岩石质点振动速度(cm/s)Q：单响药量(kg)R：爆破心至测点距离(m)根据爆破振动衰减规律，指导爆破施工，施工中应用微差爆破网络技术，减少爆破单响药量，有效降低爆破地震的有害效应。采取在爆破炮孔孔口堵砂袋，部分炮区用竹跳板进行覆盖性防护等措施，有效减少爆破飞石，确保了爆破施工区周围重点建筑物的安全。5.2 安全监测在爆破施工中加强爆破控制的同时，对拉索地锚点，右侧高边坡喷锚施工区及隔流堤等关键部位进行动态安全监测，监测共布置测线100条，获监测数据120个，为优化爆破设计提供依据，确保周围建筑物的质点振动速度为安全质点振动速度。安全控制标准及爆破振动监测成果详见表4。6 施工质量右岸电站初期开挖工程从宏观上看预裂孔的半壁残孔率在95以上，建基面的不平整度在15cm以内，开挖轮廓尺寸控制良好。从基础岩体整体来看，岩体实测声波速度在45005600m/s之间，建基面地质状况良好，从开挖料上坝、堆存量来看，开挖料利用率达92以上，满足了标书的要求。7 结语(1)右岸电站初期开挖工程应用预裂爆破(光面爆破)工艺，有效加快了开挖工程施工进度、提高了工程表4 重点部位安全控制标准及爆破振动监测成果表序号监测部位最大质点振动速度安全制标准（cm/s）最大实测质点振动速动（cm/s）1喷锚友护区（1）浇筑0-3天混凝土1.5-21.66/0.49（2）浇筑3-7天混凝土2-52.75/0.76（3）浇筑7-28天混凝土5-72右非混凝土坝段及缆索锚点52.51/2.783永久及临时边坡102.93/8.994导泫吸渠右侧隔流堤3-51.102/2.18施工质量，预裂爆破的关键环节是预裂孔造孔质量控制，预裂孔(光爆孔)造孔钻具以选100B潜孔钻、CM351高(中)风压钻机为佳，可提高预裂面开挖质量。(2)基础保护层开挖施工，通过爆破试验，采用水平预裂一次爆除方法，开挖影响深度在0.20.6m之间，提高了建基面开挖平整度，降低了劳动强度，确保了水工建筑物开挖基础质量，该方法适合三峡主体工程岩石基面开挖，值得借鉴。(3)高边坡开挖工程施工应力求实现边坡开挖与边坡支护同步进行，使开挖成型的边坡能及时得到支护，这有利于高边坡的稳定和防止新面的风化，缩短工程施工工期。实现边坡支护与爆破开挖同步施工的关健是控制爆破对支护的有害效应。(4)右岸电站初期开挖工程施工，探讨采用宽孔比的孔网参数；爆破孔装药采用底部偶合、柱部不偶合的装约结构；孔间微差的爆破网络，控制炸药爆炸能量释放过程，降低炸药单耗，改善爆破石料级配。实践证明采用炮孔法开采堆石坝填筑石料技术可行，可以满足坝体石渣料级配要求，且开挖石渣料的上坝率较高。作者简介：刘学，宜昌三峡工程建设三七八联营总公司，工程师。收稿日期：2001-09(编辑：李彦芹)网页制作