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摘 要：本文主要介绍了水电站坝基开挖分区、分层、坝基开挖施工工艺和所采用的爆破工艺，并结合工程实例分析坝基开挖方法，并通过对坝基开挖的介绍以及对坝基开挖施工过程中所涉及的工艺进行分析，进而研究水利工程坝基开挖施工的要点以及提高施工技术的措施。
关键词：水电站 坝基开挖 施工技术 措施
中图分类号：TV6 文献标识码： A
1、工程概况
某水电站工程位于某县境内，为沥青砼心墙坝，坝顶高程1318.60m，最大坝高101.6m，坝顶宽度为12m，坝长498m。坝址距某县18km，距某市160km，电站总装机容量100MW。
本工程坝基开挖包括大坝土石方明挖、心墙基础土石方明挖和基坑土石方明挖。土石方开挖总量为62.43万m3，其中围堰18.21万m3，坝体44.22万m3。
2开挖分区分层划分
2.1开挖分区
结合本工程进度、工程属性、工程特性和工地现场实际地形，坝基分四区进行开挖，主要分右岸坝肩开挖区、左岸坝肩开挖区、上游围堰河床开挖区和坝体河床开挖区。左、右岸坝肩开挖区为高程1226m以上部分，河床段开挖区为高程1226m以下至心墙基槽部分。
2.２分层与梯段划分
土方和坡积物开挖分层的总体原则是从上至下开挖，开挖高度控制为4～5m；石方开挖分层的总体原则也是从上至下开挖，每6～10m为一个梯段爆破高度，爆后分层开挖。左岸坝肩分4层，右岸坝肩分4层。
3各区开挖的施工方法和特点
3.1左、右岸坝肩分区
右岸坝肩土石方开挖21.44万m3，分4层施工。右岸坝肩开挖边坡最大高程约1319m，右岸坝肩开挖从上到下采用梯段爆破施工（梯段高约6～10m）。
左岸坝肩土石方开挖28.77万m3，分4层施工。左岸坝肩开挖边坡最大高程约1325m，左岸坝肩开挖从上到下采用梯段爆破施工（梯段高约6～10m）。
土方采用1.6m3反铲开挖、1.2m3反铲修坡。前期不具备直接装车条件时，用反铲向下翻倒，当工作面宽度达到15m、道路坡度不陡于10%时，采用1.6m3反铲挖装，20t自卸汽车外运。在坝基基础开挖部位，土方开挖一个梯段，再进行同梯段石方爆破开挖，然后进行下梯段开挖。
石方开挖自上而下、由外至里进行，上部及开挖深度小于3m时，采用YT-28手风钻钻孔进行光爆及梯段爆破。但开挖深度大于3m时，采用梯段预裂爆破，梯段高度一般控制在6～10m。开挖、预裂、梯段爆破一次完成，钻孔采用ROC742阿特拉斯液压钻为主，CM351潜孔钻、YQ100B潜孔钻（预裂钻孔）和YT-28手风钻为辅，爆破采用毫秒微差爆破。邊坡心墙基座建基面开挖采用预裂开挖，预裂钻孔时预留30cm撬挖层，人工在浇筑心墙盖板砼前撬挖，预裂钻孔采用CM351、QZJ-100B潜孔钻钻孔，爆破采用毫秒微差爆破，底部加柔性垫层的爆破方法开挖钻爆。坝肩开挖料先下翻至各开挖平台或河床堆存，爆破石渣采用1.6m3液压反铲集渣、装料，20t自卸汽车外运至弃渣场。在心墙基座开挖部位，土方开挖一个梯段，再进行同梯段石方爆破开挖，然后进行下梯段开挖。在不影响心墙基座开挖的情况下，对心墙基座上下游的坡积物从上至下一次开挖到位。
3.2河床开挖区
3.2.1河床砂砾料开挖
河床砂砾石开挖深度约2～7m，待截流闭气后进行施工。根据施工进度安排和本工程特点，截流后围堰基础开挖与坝基基础开挖同时进行，河床砂砾料尽可能和上游围堰填筑直接利用，因工期或其它因素砂砾料不能直接在上游围堰利用，考虑暂时在1#利用料场或3#渣场存放，砂砾石料均采用由220HP推土机配合1.6m3液压反铲直接挖装，20t自卸汽车外运。
3.3.2心墙基槽石方开挖
心墙基槽石方开挖是本工程的一个重点，开挖质量直接影响整个坝体的质量。
（1）围堰心墙基槽底宽1m，两边坡为1:0.5，高1.5m，采用液压钻钻孔，手风钻配合，预裂爆破，自上而下分层开挖。
（2）大坝心墙基槽分为两种，一种底宽16m，两边坡为1:0.3，高4～7m，另一种底宽5m，两边坡为1:0.3，高2～6m，以底宽5m为主。
（3）两岸心墙基槽石方开挖采用自上而下开挖，分层梯段爆破，梯段高度为6～10m，钻孔采用ROC742阿特拉斯液压钻、CM351潜孔钻钻孔为主、YQ100B潜孔钻和YT-28手风钻为辅，周边要求预裂爆破。坝基基座水平建基面开挖采用底部加柔性垫层的爆破方法一次开挖，YT-28手风钻钻孔，爆破采用毫秒微差爆破。
（4）河床心墙基槽石方开挖深度小于3m，采用手风钻钻孔爆破，两边预裂进行开挖。两岸均采用1.6m3反铲翻渣至河边公路，用3m3装载机装20t自卸汽车出渣，运至弃渣场。
4土石方开挖技术、质量控制措施
4.1土方开挖控制要求
土方开挖主要指覆盖层、岸坡及河床的坡积物及砂砾石开挖。土方明挖应从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中应避免边坡稳定范围形成积水。岸坡易风化崩解的土层，开挖后应及时进行支护。岸坡的风化岩块、坡积物、残积物和滑坡体应按施工图纸要求开挖清理。
土方开挖接近设计坡面时，按设计边坡预留0.2～0.3m厚度的削坡余量，采用人工修整至设计要求的坡度和平整度。雨天施工时，施工台阶略向外倾斜，以利排水。在开挖施工过程中，根据施工需要，经常检测边坡设计控制点、线和高程，以指导施工，并在边坡地质条件较差部位设置变形观测点，定时观测边坡变形情况，如出现异常，立即向监理工程师和业主报告并采取应急处理措施。
4.2石方开挖控制要求
开挖时自上而下进行，开挖厚度小于3.0m时，采用YT-28手风钻钻孔，边坡保护层光面爆破；石方厚度大于3.0m且坡面较高时，ROC742阿特拉斯液压钻和CM351潜孔钻钻孔，按6～10m为一梯段进行梯段爆破，边坡按台阶高度一次预裂爆破开挖。
4.2.1预裂爆破
大坝边坡开挖施工采用预裂爆破技术，主要选用CM351潜孔钻造孔，孔径φ105mm，预裂孔间距0.8m。钻孔深度6～10m。
预裂爆破施工流程为：下达作业指导书→测量布孔→钻机就位（角度校正）→钻孔→验孔检查→装药、联网爆破→进入下一循环。
首先按照设计图纸进行现场测量放线，标出边坡开挖线、台阶平台范围，确定开挖范围轮廓和钻孔深度、角度，便于技术交底和工人操作。其次根据作业指导书要求，安排钻机设备就位，钻机就位时，采用样架尺对钻机、钻孔角度和定位点进行校对，开孔后进行中间过程的深度和角度校对，以便及时调整偏差。
预裂爆破的装药结构采取空气间隔不耦合装药结构，选用φ32㎜的乳化炸药，线装药密度拟采用300～350g/m。为保证永久边坡不受爆破破坏，在预裂孔与主爆孔之间设两排缓冲孔，采用空气间隔不耦合装药结构。
预裂爆破起爆网络采用孔内延时、非电导爆系统、导爆索传爆、电雷管启爆。
4.2.2梯段爆破
梯段爆破采用ROC742阿特拉斯液压钻造孔，孔径φ76mm，初拟孔距3.0m，排距2.5m，分层开挖，分层高度6～10m。采用完全耦合装药结构和孔间微差，使爆破出来的石碴符合上坝料质量要求。钻孔过程中，专人对钻孔的质量及孔网参数按照作业指导书的要求进行检查，如发现钻孔质量不合格及孔网参数不符合要求，立即进行返工，直到满足钻孔设计要求。
采取人工装药，主爆孔和缓冲孔以2#岩石炸药为主（有水孔采用4#抗水岩石炸药），采取全耦合柱状连续装药；预裂孔采用条形炸药，采取柱状分段不耦合装药。岩石爆破单位耗药量按0.45㎏/m3装药。梯段爆破采用微差爆破网络，1～20段非电毫秒雷管连网，非电起爆。分段起爆药量按招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大一段起爆药量不大于500㎏；临近建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不大于300㎏。
台阶部位预留1.5m厚岩体采用水平光爆，水平光爆采用液压钻机造孔，孔径76 mm，孔距0.8m，采用φ32 mm的乳化炸药不耦合装药，线装药密度450～750g/m。
4.2.3基础保护层爆破
水平建基面预留1.5m保护层，基础保护层采用YT-28型手风钻钻孔，采用浅密孔、孔底加柔性垫层的开挖方法，底部预留30cm厚的撬挖层。孔径42mm，孔底设20cm柔性垫层，孔内有水时做蘸蜡处理。采用Φ32mm的2#岩石药卷人工装药，孔内有水时采用Φ25mm的乳化药卷，非电毫秒微差导爆管连接起爆网路，电雷管起爆。保护层用小梯段一次爆除法开挖，在保护层以上的梯段爆破深孔孔底，铺设柔性垫层，其厚度为6～7倍孔径时。心墙基槽开挖爆破设计见下图。
4.2.4爆破参数
预裂爆破参数表（CM351潜孔钻造孔）
结束语
在目前水电资源开发市场前景不太好的大背景下,中型水电站的投资控制与坝基开挖的技术控制措施密切相关,首先坝基开挖的分区和分层非常重要,合理的分区分层,能解决工作面施工冲突,有效缩短工期，减少资源投入。其次坝基开挖的技术控制到位，建基面保护符合质量规范，能有效减少建基面处理费用，同时能保证工程质量。
参考文献
[1] 何永光；水工建筑的基坑开挖施工技术探讨[J]；河南水利与南水北调；2012年
[2] 胡启斌；水工建筑的基坑开挖施工技术研究[J]； 科技传播；2010年
关键词：水电站 坝基开挖 施工技术 措施
中图分类号：TV6 文献标识码： A
1、工程概况
某水电站工程位于某县境内，为沥青砼心墙坝，坝顶高程1318.60m，最大坝高101.6m，坝顶宽度为12m，坝长498m。坝址距某县18km，距某市160km，电站总装机容量100MW。
本工程坝基开挖包括大坝土石方明挖、心墙基础土石方明挖和基坑土石方明挖。土石方开挖总量为62.43万m3，其中围堰18.21万m3，坝体44.22万m3。
2开挖分区分层划分
2.1开挖分区
结合本工程进度、工程属性、工程特性和工地现场实际地形，坝基分四区进行开挖，主要分右岸坝肩开挖区、左岸坝肩开挖区、上游围堰河床开挖区和坝体河床开挖区。左、右岸坝肩开挖区为高程1226m以上部分，河床段开挖区为高程1226m以下至心墙基槽部分。
2.２分层与梯段划分
土方和坡积物开挖分层的总体原则是从上至下开挖，开挖高度控制为4～5m；石方开挖分层的总体原则也是从上至下开挖，每6～10m为一个梯段爆破高度，爆后分层开挖。左岸坝肩分4层，右岸坝肩分4层。
3各区开挖的施工方法和特点
3.1左、右岸坝肩分区
右岸坝肩土石方开挖21.44万m3，分4层施工。右岸坝肩开挖边坡最大高程约1319m，右岸坝肩开挖从上到下采用梯段爆破施工（梯段高约6～10m）。
左岸坝肩土石方开挖28.77万m3，分4层施工。左岸坝肩开挖边坡最大高程约1325m，左岸坝肩开挖从上到下采用梯段爆破施工（梯段高约6～10m）。
土方采用1.6m3反铲开挖、1.2m3反铲修坡。前期不具备直接装车条件时，用反铲向下翻倒，当工作面宽度达到15m、道路坡度不陡于10%时，采用1.6m3反铲挖装，20t自卸汽车外运。在坝基基础开挖部位，土方开挖一个梯段，再进行同梯段石方爆破开挖，然后进行下梯段开挖。
石方开挖自上而下、由外至里进行，上部及开挖深度小于3m时，采用YT-28手风钻钻孔进行光爆及梯段爆破。但开挖深度大于3m时，采用梯段预裂爆破，梯段高度一般控制在6～10m。开挖、预裂、梯段爆破一次完成，钻孔采用ROC742阿特拉斯液压钻为主，CM351潜孔钻、YQ100B潜孔钻（预裂钻孔）和YT-28手风钻为辅，爆破采用毫秒微差爆破。邊坡心墙基座建基面开挖采用预裂开挖，预裂钻孔时预留30cm撬挖层，人工在浇筑心墙盖板砼前撬挖，预裂钻孔采用CM351、QZJ-100B潜孔钻钻孔，爆破采用毫秒微差爆破，底部加柔性垫层的爆破方法开挖钻爆。坝肩开挖料先下翻至各开挖平台或河床堆存，爆破石渣采用1.6m3液压反铲集渣、装料，20t自卸汽车外运至弃渣场。在心墙基座开挖部位，土方开挖一个梯段，再进行同梯段石方爆破开挖，然后进行下梯段开挖。在不影响心墙基座开挖的情况下，对心墙基座上下游的坡积物从上至下一次开挖到位。
3.2河床开挖区
3.2.1河床砂砾料开挖
河床砂砾石开挖深度约2～7m，待截流闭气后进行施工。根据施工进度安排和本工程特点，截流后围堰基础开挖与坝基基础开挖同时进行，河床砂砾料尽可能和上游围堰填筑直接利用，因工期或其它因素砂砾料不能直接在上游围堰利用，考虑暂时在1#利用料场或3#渣场存放，砂砾石料均采用由220HP推土机配合1.6m3液压反铲直接挖装，20t自卸汽车外运。
3.3.2心墙基槽石方开挖
心墙基槽石方开挖是本工程的一个重点，开挖质量直接影响整个坝体的质量。
（1）围堰心墙基槽底宽1m，两边坡为1:0.5，高1.5m，采用液压钻钻孔，手风钻配合，预裂爆破，自上而下分层开挖。
（2）大坝心墙基槽分为两种，一种底宽16m，两边坡为1:0.3，高4～7m，另一种底宽5m，两边坡为1:0.3，高2～6m，以底宽5m为主。
（3）两岸心墙基槽石方开挖采用自上而下开挖，分层梯段爆破，梯段高度为6～10m，钻孔采用ROC742阿特拉斯液压钻、CM351潜孔钻钻孔为主、YQ100B潜孔钻和YT-28手风钻为辅，周边要求预裂爆破。坝基基座水平建基面开挖采用底部加柔性垫层的爆破方法一次开挖，YT-28手风钻钻孔，爆破采用毫秒微差爆破。
（4）河床心墙基槽石方开挖深度小于3m，采用手风钻钻孔爆破，两边预裂进行开挖。两岸均采用1.6m3反铲翻渣至河边公路，用3m3装载机装20t自卸汽车出渣，运至弃渣场。
4土石方开挖技术、质量控制措施
4.1土方开挖控制要求
土方开挖主要指覆盖层、岸坡及河床的坡积物及砂砾石开挖。土方明挖应从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中应避免边坡稳定范围形成积水。岸坡易风化崩解的土层，开挖后应及时进行支护。岸坡的风化岩块、坡积物、残积物和滑坡体应按施工图纸要求开挖清理。
土方开挖接近设计坡面时，按设计边坡预留0.2～0.3m厚度的削坡余量，采用人工修整至设计要求的坡度和平整度。雨天施工时，施工台阶略向外倾斜，以利排水。在开挖施工过程中，根据施工需要，经常检测边坡设计控制点、线和高程，以指导施工，并在边坡地质条件较差部位设置变形观测点，定时观测边坡变形情况，如出现异常，立即向监理工程师和业主报告并采取应急处理措施。
4.2石方开挖控制要求
开挖时自上而下进行，开挖厚度小于3.0m时，采用YT-28手风钻钻孔，边坡保护层光面爆破；石方厚度大于3.0m且坡面较高时，ROC742阿特拉斯液压钻和CM351潜孔钻钻孔，按6～10m为一梯段进行梯段爆破，边坡按台阶高度一次预裂爆破开挖。
4.2.1预裂爆破
大坝边坡开挖施工采用预裂爆破技术，主要选用CM351潜孔钻造孔，孔径φ105mm，预裂孔间距0.8m。钻孔深度6～10m。
预裂爆破施工流程为：下达作业指导书→测量布孔→钻机就位（角度校正）→钻孔→验孔检查→装药、联网爆破→进入下一循环。
首先按照设计图纸进行现场测量放线，标出边坡开挖线、台阶平台范围，确定开挖范围轮廓和钻孔深度、角度，便于技术交底和工人操作。其次根据作业指导书要求，安排钻机设备就位，钻机就位时，采用样架尺对钻机、钻孔角度和定位点进行校对，开孔后进行中间过程的深度和角度校对，以便及时调整偏差。
预裂爆破的装药结构采取空气间隔不耦合装药结构，选用φ32㎜的乳化炸药，线装药密度拟采用300～350g/m。为保证永久边坡不受爆破破坏，在预裂孔与主爆孔之间设两排缓冲孔，采用空气间隔不耦合装药结构。
预裂爆破起爆网络采用孔内延时、非电导爆系统、导爆索传爆、电雷管启爆。
4.2.2梯段爆破
梯段爆破采用ROC742阿特拉斯液压钻造孔，孔径φ76mm，初拟孔距3.0m，排距2.5m，分层开挖，分层高度6～10m。采用完全耦合装药结构和孔间微差，使爆破出来的石碴符合上坝料质量要求。钻孔过程中，专人对钻孔的质量及孔网参数按照作业指导书的要求进行检查，如发现钻孔质量不合格及孔网参数不符合要求，立即进行返工，直到满足钻孔设计要求。
采取人工装药，主爆孔和缓冲孔以2#岩石炸药为主（有水孔采用4#抗水岩石炸药），采取全耦合柱状连续装药；预裂孔采用条形炸药，采取柱状分段不耦合装药。岩石爆破单位耗药量按0.45㎏/m3装药。梯段爆破采用微差爆破网络，1～20段非电毫秒雷管连网，非电起爆。分段起爆药量按招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大一段起爆药量不大于500㎏；临近建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不大于300㎏。
台阶部位预留1.5m厚岩体采用水平光爆，水平光爆采用液压钻机造孔，孔径76 mm，孔距0.8m，采用φ32 mm的乳化炸药不耦合装药，线装药密度450～750g/m。
4.2.3基础保护层爆破
水平建基面预留1.5m保护层，基础保护层采用YT-28型手风钻钻孔，采用浅密孔、孔底加柔性垫层的开挖方法，底部预留30cm厚的撬挖层。孔径42mm，孔底设20cm柔性垫层，孔内有水时做蘸蜡处理。采用Φ32mm的2#岩石药卷人工装药，孔内有水时采用Φ25mm的乳化药卷，非电毫秒微差导爆管连接起爆网路，电雷管起爆。保护层用小梯段一次爆除法开挖，在保护层以上的梯段爆破深孔孔底，铺设柔性垫层，其厚度为6～7倍孔径时。心墙基槽开挖爆破设计见下图。
4.2.4爆破参数
预裂爆破参数表（CM351潜孔钻造孔）
结束语
在目前水电资源开发市场前景不太好的大背景下,中型水电站的投资控制与坝基开挖的技术控制措施密切相关,首先坝基开挖的分区和分层非常重要,合理的分区分层,能解决工作面施工冲突,有效缩短工期，减少资源投入。其次坝基开挖的技术控制到位，建基面保护符合质量规范，能有效减少建基面处理费用，同时能保证工程质量。
参考文献
[1] 何永光；水工建筑的基坑开挖施工技术探讨[J]；河南水利与南水北调；2012年
[2] 胡启斌；水工建筑的基坑开挖施工技术研究[J]； 科技传播；2010年