积石峡水电站粘土岩开挖与建基面保护施工技术

摘要本文以积石峡电站溢洪道级电站进水口基岩开挖与建基面保护为研究对象，根据粘土岩岩质软弱，强度低，开挖爆破过程中易受到扰动，在水的作用下引起软化、泥化、膨胀、崩解、收缩干裂等工程特性，选用合理的施工方法与合适爆破参数，最大限度避免开挖爆破对基岩的扰动破坏、和有效的建基面保护措施，确保工程质量和进度，并为类似工程粘土岩开挖施工提供参考与借鉴。

关键词：积石峡水电站;粘土岩;钻爆;建基;保护

Abstract : Jishixia power station spillway level power station inlet bedrock excavation foundation surface protection for the study, based on weak clay Yanyan quality, low intensity, easily disturbed in the process of excavation blasting caused, in the role of watersoftened, mud, swelling, disintegration, contraction the chapped and other engineering properties and construction methods must be reasonable and appropriate blasting parameters, the maximum to avoid excavation blasting of bedrock disturbances destruction, and effective the foundation surface protection measures to ensure projectquality and progress, and provide reference and experience for the clay rock excavation and construction of similar projects.Keywords: Jishixia hydropower; claystone; drilling and blasting; AOpen; protection

中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编码：

1工程概况

积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处，是黄河上游干流“龙青段梯级规划”的第五个大型梯级电站。积石峡水电站工程枢纽建筑物有混凝土面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水发电系统、坝后厂房组成。工程规模为二等大（2）型，大坝为1级建筑物，泄水建筑物、引水发电及厂房均为2级建筑物。主要任务是发电，兼顾下游少量灌溉、供水等综合利用效益，电站总装机容量1020MW。

积石峡水电站粘土岩开挖范围主要包括溢洪道及电站进水口部位，溢洪道粘土岩开挖厚度约9m，电站进水口部位粘土岩开挖厚度约13.5m。根据设计要求，建筑物基础开挖面验收标准为：溢洪道地震波速度值为VP≥1800m/s，电站进水口地震波速度值为VP≥1500m/s。因此爆破施工前的重点工作是选用合理的施工方法和爆破参数，来有效保护建基面满足设计波速要求。

积石峡水电站工程完成粘土岩开挖共计37万m3，自2008年3月开始施工，2008年6月完工。

进行梯段爆破，主要布孔方式为多排孔微差爆破，能够提高爆破效果，有效降低爆破单耗。

浅孔梯段高度设计为5m，钻孔直径设计为105mm，保护层开挖设计钻孔直径为45mm；孔深为3.9～6.5m；底盘抵抗线W1=20×0.105=2.1；孔距和排距均取3.0m，堵塞长度1.6～3.2m。根据类似工程经验，本工程单耗初步定为0.35kg/m3左右。

2粘土岩爆破开挖施工

2.1施工规划

根据溢洪道及电站进水口建筑物结构布置和开挖区域特点，采用分区、分块、分层的开挖方法，施工中具体采用分区、分块、分层见表1。

表1石方开挖施工作业区段划分表

开挖分区 范 围 主要挖运设备 所属区域

Ⅰ 溢0+0.0~溢0+65.0；

引左0+4.0~引左0+19.0； 液压反铲挖装自卸汽车运输

溢洪道

Ⅱ 溢0+65.0~溢0+135.0；

引左0+4.0~引左0+19.0； 液压反铲挖装自卸汽车运输

Ⅲ 溢0-20.0~溢0+30.0；

引左0+4.0~引右0+0.0 液压反铲挖装自卸汽车运输

电站进水口

Ⅳ 坝右0+0.0以右的岸坡区 推土机、反铲自上而下翻渣，装载机装自卸汽车外运

结合混凝土浇筑的先后安排要求，开挖顺序为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅲ区，每层进行拉槽爆破，而后再向两边分别进行扩挖，邻近开挖边坡，采用预留保护层光面爆破或预裂爆破的开挖方式。依此方法，按自上而下的开挖程序施工，对溢洪道底部建基面采用底部预留保护层开挖技术；电站进水口开挖不预留保护层，随后紧跟进行混凝土喷护施工。

2.2施工方法

2.2.1梯段爆破开挖

溢洪道及电站进水口石方明挖主要采用浅孔梯段爆破开挖方法，其开挖梯段高度一般为3～5m。钻孔设备采用351液压钻车及100B型潜孔钻，保护层开挖及保护层之上的一层的开挖采用YT28手风钻造孔。为保证边坡成型和稳定，保护层开挖需采用预裂或光面爆破技术，底部保护层采用底部加

柔性垫层、垂直钻孔或水平钻孔开挖方式，确保建基面开挖符合设计要求。粘土岩开挖采用采用分区、分层自上而下逐层钻爆开挖方法，钻孔机具采用351液压钻机，分层厚度3～5m，先开先锋槽（槽宽15.0m左右，即大于挖掘机回转半径），然后向两侧扩大开挖。建基面以上预留2.0m作为底部水平保护层，以防止爆破开挖对基岩岩体造成破坏。

2.2.2建基面保护层开挖

邻近设计建基面，采取预留2m厚岩体保护层，孔底加柔性垫层的小梯段一次爆除法。基础开挖至保护层上线时，按监理人的要求结合实际地质情况，布置一定数量的声波检验孔，预先测检基础面以下2～3m 范围内的波速。在保护层开挖后，复测纵波速度，

表23～5m浅孔梯段爆破参数表

名 称 台阶高度m 排距

m 孔距

m 孔径

mm 孔深

m 药径

mm 装药长度

m 单孔药量kg 单耗

kg/m3

控制爆破孔 1.5 0.6 0.9 42 1.8 32 0.8 0.6 0.35

边坡保护层 3 1．2 1.5 42 3.5 32 1.6 1.2 0.35

梯段爆破 3～5 3 3 105 3.5～6.5 60 1.6～2.8 6.5～13.5 0.31

光爆孔 3 0.6 42 3.5 25 0.8～1.0 0.42～0.51 0.35

注：控制爆破指建基面保护层一次爆破开挖技术，孔底加10cm的柔性垫层（细砂砾填充）。

其最小值需满足设计要求。地震波检测按照10～20m网格布置，另需布置10组单孔检测，每组3～8孔，孔深5～6m，孔位及数量由地质工程师根据实际地质情况确定。