九甸峡水利枢纽大坝防渗工程边坡嵌岩施工工艺

1 水下预裂爆破技术在甘肃九甸峡水利枢纽大坝水下预裂爆破技术在甘肃九甸峡水利枢纽大坝 防渗墙陡坡嵌岩施工中的应用防渗墙陡坡嵌岩施工中的应用 葛国平 刘建平 周廷江 中国水利水电第十二工程局有限公司 李明宇 蒋君 中国水利水电天津基础局有限公司 1 1 工程概况及地质条件工程概况及地质条件 九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省临洮 卓尼两县交界处的洮河中游九甸峡峡谷进口处 是以 城乡供水及工业供水 生态环境用水为主 兼有农业灌溉 发电 防洪 养殖等综合功能的大型 水利枢纽工程 枢纽正常蓄水位 2202 0m 总库容 9 43 亿 m3 电站装机容量 300MW 本工程为 等大 2 型工程 大坝为 1 级建筑物 其它主要建筑物级别为 2 级 次要建筑物级别为 3 级 主体建筑物有 混凝土面板堆石坝 左岸 1 2 溢洪洞 右岸泄洪洞 引洮供水工程总干渠进水 口 引水发电洞及发电厂房等建筑物组成 大坝防渗墙设置于大坝前缘 与大坝水平趾板平行 通过连接板与大坝水平趾板相接 除防渗外还起到一定结构作用 防渗墙轴线处河道顺直 河床狭窄 河床宽 35 50m 河谷左右岸陡峻 河谷成不对称 V 型 地形坡度 80 85 覆盖层主要为冲积含块石砂卵砾石和冲积砂砾卵石 0 6m 为冲 积含块石砂砾卵石 松散无胶结 块径 0 6m 以上块石含量高 渗透系数 80 150m d 6m 以下为 冲积砂砾卵石 局部有块径 2 3m 孤石 基岩上部 5 6m 孤石含量大且较为集中 渗透系数 30 80m d 基岩为巨厚状灰岩 致密坚硬 防渗墙起止桩号为坝横 0 09 02 0 53 87m 总长度 44 85m 为钢筋混凝土结构 设计墙厚 为 1 2m 混凝土标号 C25 抗渗标号 W10 墙体入岩深度 0 8m 墙体两端要求嵌入两岸坡度 80 85 的陡峭基岩中 80cm 混凝土防渗墙两端在坡度 80 85 的陡边坡进行嵌岩施工是本工程的难点之一 常规的 钻劈法 成槽工艺根本无法施工 经过多方讨论研究 最终采用了水下预裂爆破技术成功解决 了这个施工难题 2 2 水下预裂爆破施工水下预裂爆破施工 2 12 1 水下预裂爆破施工工艺流程水下预裂爆破施工工艺流程 陡坡基岩面确定 爆破孔钻孔 装药联网 爆破 冲击钻机清渣成槽 2 22 2 陡坡基岩面的确定陡坡基岩面的确定 陡坡基岩面的确定准确与否 是保证防渗墙体嵌入边坡基岩 80cm 的关键所在 因此 在充 2 分研究设计单位提供的地质资料后 在防渗墙轴线两端的左右岸边坡处采取增加地质勘探孔的方 案 以彻底探明陡坡的分布形态 为确定陡坡基岩面提供详实的地质资料 地质勘探孔在施工中采用 逐渐加密 的原则进行布孔 勘探孔采用 XY 2 型地质钻机施工 钻孔孔径 110mm 左右岸共计钻打勘探孔 6 个 根据勘探孔提供的地质资料 由设计 监理 业主 施工单位四方共同确定了基岩面 2 32 3 爆破参数的设计爆破参数的设计 2 3 1 钻孔直径与药卷直径 根据九甸峡工程的钻孔机械和药卷品种规格 选用 XY 2 型回转钻机为预裂爆破孔的主要钻 孔设备 钻孔直径为 91mm 相应使用直径 32mm 的药卷 2 3 2 钻孔深度 钻孔深度根据地质勘探孔提供的资料确定 但必须控制钻孔底部爆破后 防渗墙墙体全面嵌 入基岩 80cm 具体钻孔深度见爆破孔布置图 2 3 3 炮孔间距 参照预裂爆破的经验 孔距一般为 0 6 0 7m 排距 0 6 1 1m 根据该工程需在水下 进行爆破 并考虑防渗墙的特殊结构形式 确定孔距为 0 7m 排拒为 1 1m 2 3 4 单位耗药量 单位耗药量 q 值一般控制在 0 40 0 50kg m3范围内 根据该工程灰岩抗压强度高 脆性大 的特点 并考虑到需在水下爆破 能量损失较大 故单位耗药量控制在 0 45kg m3 2 3 5 孔口堵塞长度 孔口堵塞长度对水平预裂面的效果有一定影响 堵塞长度过短 则爆破时气体逸出 不易形 成预裂缝或预裂缝宽度不够 堵塞长度过长 则在孔口附近部位易残留水平炮孔 实际施工中的 堵塞长度根据爆破效果进行不断调整修正 一般取 80 100cm 为宜 该工程不存在水平预裂孔 因此堵塞长度采用 50cm 2 42 4 爆破器材的选择爆破器材的选择 该工程爆破由于在水下进行 爆破器材选用 2 岩石乳化炸药 防水导爆索 雷管等 2 52 5 爆破施工爆破施工 2 5 1 施工准备 在陡坡基岩面鉴定完成后钻孔作业前 进行测量放样 以确定水平预裂爆破的作业范围 并 用红油漆标明预裂孔孔位 2 5 2 钻孔作业 预裂爆破孔的孔底高程误差不大于 20cm 钻孔时根据地形变化 严格控制钻孔深度和方向 3 钻孔完毕后 对钻孔的孔位 孔深和孔斜进行认真检查 并作好记录 对未满足设计要求的 钻孔 必须进行补钻 欠深 或充填 超深 爆破孔 91mm 1LsC3 P 爆破孔 91mm 基岩面线 剖面图 2064 70 2066 30 2071 90 2075 30 坝横 0 053 87 坝横 0 053 17 平面布置图 坝横 0 053 17 坝横 0 053 87110 70 药包 防渗墙右岸陡坡嵌岩爆破孔布置图 说明 1 图中高程尺寸单位为m其余尺寸单位为cm 2 爆破孔装药只标明一个孔 其余孔装药与其相同 3 装药量为450g m3 采用不耦合装药 4 剖 面 图 平 面 图 防渗墙左岸边坡嵌岩爆破孔布置图 AA 270 130 坝横 0 007 92 300 左岸岩石开挖 坡面底部交线 冲击钻 钻孔 防渗墙导墙 防渗墙导墙 坝横 0 010 22 坝横 0 009 52 坝横 0 010 92 基岩面线 左岸岩石开挖坡面 导墙底面 2073 09 2073 09 2062 59 2064 09 坝横 0 010 92 坝横 0 009 52 2060 59 坝横 0 010 22 爆破孔 70 110 爆破孔 91mm 说明 1 图中高程尺寸单位为m其余尺寸单位为cm 2 爆破孔装药只标明一个孔 其余孔装药与其相同 3 装药量为450g m3 采用不耦合装药 药包 2 5 3 装药联网 装药前将钻孔内岩粉及泥浆清理干净 并再次检查孔深 预裂爆破采用 2 岩石乳化炸药 导爆索传爆 毫秒微差雷管起爆 采用自孔底向上间隔不耦合装药结构 孔底起爆顺序沿抵抗线 最小的方向依次分段起爆 2 5 4 孔口封堵 封堵材料采用黏土和砂 按 1 3 比例混合而成 堵塞时轻轻分层压紧 2 5 5 起爆 起爆采用导火索引爆导爆索的起爆方式 3 3 冲击钻钻孔成槽冲击钻钻孔成槽 在爆破结束后 将冲击钻就位 采用钻劈法将爆破后的岩石冲击破碎 用抽筒出渣 直至成 槽 4 4 预裂爆破效果验证预裂爆破效果验证 采用预裂爆破后 钻孔工效为 3 2m 台班 而未爆破前钻孔工效仅为 0 8 m 台班 钻孔工 效提高了 4 倍 证明爆破时布孔 装药量 孔口封