斯登沃代水电站厂房高边坡开挖

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【摘要】：斯登沃代水电站工程区域属热带季风气候，常年气温较高，地形较为复杂，岸坡基本对称，坡度约17°～25°。冲沟较发育，部分冲沟集雨面积较大，冲沟两侧局部有小型崩塌现象。石方开挖采用钻爆法施工，常规梯段爆破和边坡预裂面主要采用CM-351高风压钻机造孔，保护层均采用YT-28手风钻造孔，石方边坡采用预裂爆破技术一次开挖成型，保护层开挖光面爆破参数选择合理，工程质量控制较好，坡面超挖及半孔率控制在规范范围内。

关键词：斯登沃代水电站厂房开挖 预裂爆破

中图分类号： TV74 文献标识码： A 文章编号：

0 工程概况

斯登沃代水电站（Stung Atay Hydroelectric Power Project）位于柬埔寨王国西部菩萨省列文县欧桑乡，电站在额勒赛河上游支流－沃代河上，坝址位于东经103°07′～103°12′、北纬11°57′～12°01′之间。坝址南面距离国公省省会国公市路程约60km，北面距离列文县城路程约60km。电站分两级开发：第一级为坝后式电站，装机容量20MW，第二级为引水式电站，装机容量100MW，两级电站总装机容量120MW。

工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，永久性主要建筑物拦河坝、溢流坝、引水系统及引水式厂房属3级建筑物，其他次要建筑物为4级建筑物。引水式地面厂房位于壅水坝下游约6.5km的河道左岸，厂房装机4台，单机容量为25MW，总装机100MW。二级电站拦河坝正常蓄水位475.0m，相应库容66.50×106m3，死水位474.0m，相应库容62.18×106m3，调节库容4.32×106m3，水库具有日调节性能。

1 工程地质概况

二级电站区域地质主要为第四系地层和侏罗系中统地层，第四系洪冲积层主要为漂石、块石、砂砾石；残坡积层主要为粉质粘土混碎石夹粉土团块。侏罗系中统主要为中厚层～厚层细砂岩、泥质粉砂岩夹泥岩。

该河段河床多有洪冲积层覆盖，厚度2m～3m，部分为基岩出露，河床两侧基本没有漫滩。两岸山体雄厚，岸坡基本对称，坡度约17°～25°，被第四系覆盖(Qedl)，植被茂盛。冲沟较发育，其切割深度一般3m～15m，宽40m～70m，部分冲沟集雨面积较大，冲沟两侧局部有小型崩塌现象。

2 开挖施工方案

2.1 土方明挖方案

本工程土方开挖是指覆盖层、黄土、砂土、淤泥、粘土、砾质土、砂砾石、松散坍塌体及软弱的风化岩石以及小于或等于单个体积为0.7 m3的孤石或岩块等无需采用钻孔爆破技术而可直接使用人工或土方开挖机械进行的开挖。

土方开挖分层高度为4～6m，采用CAT330挖掘机直接挖装，20T自卸汽车运输出渣；强风化岩上部开挖采用D7G大功率推土机集渣，CAT330挖掘机挖装， 20T自卸汽车出渣；不用钻爆部位的边坡修整直接采用CAT330、CAT320挖掘机修坡。D7G推土机配合集渣并清理工作面。

土方边坡开挖前，首先进行测量放样，标识出开挖范围和位置，然后将开挖区域内的树根、杂草、垃圾、废渣及其它有碍物等清理干净，清理范围延伸至开挖线外侧至少5m的距离，同时将开挖区域上部孤石、险石排除，若有较大块石可采用解炮清除。

开挖区域清理完毕后，由于二级厂房开挖面临着雨季施工，土方明挖前即需要按设计要求施工边坡顶部开口线以外截水沟等排水设施，以避免开挖边坡遭受雨水冲刷。

2.2 石方明挖方案

石方开挖采用钻爆法施工，常规梯段爆破和边坡预裂面主要采用CM-351高风压钻机造孔，边坡两端CM-351钻机无法到位的坡面采用QZL-100B潜孔钻配合造孔；大孤石采用YT-28手风钻造孔爆破。

石方边坡采用预裂爆破技术一次开挖成型。边坡马道部位预留保护层，厚度为2.0和2.5m；保护层均采用YT-28手风钻造孔、坡面预裂爆破（或光面爆破）法挖除。

各梯段爆破后石渣采用CAT330挖掘机、966H装载机挖装，20T自卸汽车运输出渣。D7G推土机集渣配合平整，清理工作面。

2.3 保护层开挖方案

各级边坡马道及基坑底部等部位采用预留保护层方案开挖，保护层厚度2.0～2.5m，拟采用YT-28手风钻造孔，采用光面爆破法挖除。

3 开挖控制措施

厂房高边坡开挖程序为采用自上而下逐层进行，根据厂房地形条件、施工布置及工期特点，对厂房EL.375m以上的土方开挖，开挖层高5m，石方典型开挖层高10m，最大开挖层高13.8m。具体分区见《厂房开挖分层图》。

3.1 边坡开挖控制

钻孔孔位、角度和孔深应符合爆破设计的规定，钻孔偏差一般不得大于1度，开孔误差不应大于15cm；已完成的钻孔，孔内岩粉应予清除，孔口加以保护；对于因堵塞无法装药的钻孔，应预重新扫孔，并经检查合格后才可装药。预裂爆破、光面爆破、梯段爆破的钻孔不得进入预留保护层内，高边坡开挖设置有马道时，所有钻孔均不得超过马道面高程。布孔时，在开挖线转角处或预裂面两端至少应布置一个导向孔，避免爆破裂缝进入两侧保留岩体内。

边坡采取深孔梯段、预裂爆破法施工，以保证边坡的开挖质量；特别有水平马道建基面预留保护层进行光面爆破，保护层厚度为2.5m，在进行下一级马道主爆之前对上一级保护层一次爆除；主爆区则采用孔间微差控制爆破技术；槽挖采用单孔火花起爆。

3.1.1 施工测量控制

为了保证大坝开挖轮廓的准确性，在边坡开挖前，开挖过程中和开挖过程后，均按照监理工程师的指示和设计图纸要求进行测量放样，并严格控制放样精度。

现场爆破孔测量放样严格按照设计布孔图进行，并根据现场实际地形和孔口实际高程以及钻孔角度要求进行准确推算。钻孔放样记录要及时发放到现场施工和质量控制人员，以便于施工和过程检查。

3.1.2 爆破参数控制

施工前，根据现场工程地质情况和岩体条件，认真进行爆破设计，合理选择和控制爆破参数，并在施工中不断进行优化。

爆破参数的控制主要包括参数控制（孔排距、倾角、方向和深度等）和装药参数控制（装药结构、线装药密度、单孔装药量、堵塞长度以及炸药单耗等）。根据以往在同类地区的开挖爆破施工经验和多次进行的爆破试验推荐参数如下表。

图 1 边坡预裂和常规梯段爆破参数表

对开挖采用预裂爆破减少爆破轰波对开挖边坡的影响、梯段爆破控制单响药量等控制爆破措施，还需对新浇混凝土、新喷混凝土、锚杆施工邻近开挖施工进行控制爆破，根据质点安全振动速度严格控制单响药量，通过控制单响药量将爆破震动控制在设计允许的安全范围内。

安全距离与最大单响药量关系表

从上表可知，安全距离为10m，爆破单响药量需小于3.41kg，可采用手风钻造孔小梯段爆破。安全距离为15m时，爆破单响药量需小于11.5kg，此时梯段高度不大于5m。安全距离为25m时，允许单响药量为53.5kg，大于梯段高度10m时的单孔装药量50.0kg，爆破网络采用孔间微差顺序爆破可满足要求。

4 质量控制

4.1 基岩面质量控制

为确保边坡开挖质量，开挖施工时对钻孔、装药和连网爆破各个环节均应严格控制，尽量减少超挖量，杜绝欠挖和破坏边坡基岩的情况。

厂房建基面实际开挖轮廊必须符合设计文件所示或监理工程师指定的开口线、坡比、水平尺寸、高程和控制点坐标的要求。

凡与结构形接触的界面不得欠挖；超挖量不应超过15cm，开挖面应严格控制平整度，建基面起伏差不大于20cm；为确保厂房边坡的稳定。

开挖后的建基面应干净、粗糙；建基面不得有积水或流水，不得有反坡、倒悬坡、陡坎尖角；结构面上的泥土、锈斑、粉尘、破碎和松动岩块以及不符合质量要求的岩体等，均要求采用人工清除或处理。

为保持开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度，要求采用预裂或光面爆破技术；开挖施工前，详细了解本工程地质结构、地形地貌和水文地质情况，要根据岩体条件严格控制爆破参数，确保岩体的稳定和安全；对不良地质地段采取有效的预防性保护措施。

4.2 爆破质量的控制措施

严格控制钻孔的孔径、孔位、孔深、方向和角度。梯段爆破孔孔径不得大于90mm，预裂爆破孔孔径不得大于90mm，保护层爆破孔孔径不得大于50mm；钻孔偏差不大于1度；开孔误差不应大于15cm。

施工预裂爆破钻孔不得进入预留保护层内；预裂爆破时，在预裂面两端各布置1个导向孔，避免预裂裂缝进入两侧保护岩体内；任何爆破孔不得进入建基面内。

采用间隔装药和不偶合装药，降低对岩石的挤压破坏作用。

严格控制爆破规模和最大段单响药量。

5 结语

沃代水电站厂房高边坡开挖梯段边坡成型技术的研究应用和马道一次成型问题的解决，是对常规边坡预裂爆破和光面爆破技术应用一次提高，解决复杂多变的地质开挖有着重要的，不仅对本工程有意义，而且对柬埔寨其他同类工程施工有一定的借鉴和指导作用。

沃代水电站边坡开挖由于采用了预留保护层方案，且保护层开挖光面爆破参数选择合理，工程质量控制较好，坡面超挖及半孔率控制在规范范围内；采用预留保护层手风钻剥挖方案，大地减弱了爆破震动对基础面的破坏影响，爆破效果良好。