拱壩壩肩槽開挖施工工法

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》是中國水利水電第四工程局、中國水利水電第八工程局完成的建築類施工工法，完成人是曹明傑、董彬、祁得成、尹岳降、王飛躍，適用於水電站拱壩壩肩槽開挖施工，也可推廣其他類似高邊坡建基面的開挖施工。

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》主要的工法特點是爆破採用分區、分層作業；壩肩槽開挖採用三面深孔預裂爆破一次成型技術；壩肩槽開挖採用三面深孔預裂爆破一次成型技術。

2008年1月31日，《拱壩壩肩槽開挖施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：拱壩壩肩槽開挖施工工法
• 工法編號： YJGF082-2006
• 完成單位：中國水利水電第四工程局、中國水利水電第八工程局
• 主要完成人：曹明傑、董彬、祁得成、尹岳降、王飛躍
• 套用實例：構皮灘水電站拱壩壩肩槽開挖
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

隨著中國經濟的不斷發展和社會對能源的大量需求，水電行業作為環保型能源之一已經成為電力能源的重要組成部分，因此，水電開發得到了快速發展。高拱壩是大型水電站擋水建築物的主要形式之一，拱壩壩肩槽是大壩基礎最關鍵的部位，其開挖質量直接關係著整體工程完工後電站的安全運行。針對拱壩壩肩槽開挖的特點和施工技術要求，並通過李家峽、構皮灘、拉西瓦、小灣以及溪洛渡等大型水電站拱壩壩肩槽開挖過程中的套用和實踐，總結出《拱壩壩肩槽開挖施工工法》。

工法特點

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的工法特點是：

一、爆破採用分區、分層作業

壩肩槽開挖施工大都具有工期緊，工作面相對狹窄、施工布置困難等特點，為此在壩肩槽開挖時進行合理的分區、分層作業，使鑽爆與出碴穿插進行，形成多工作面流水作業，充分發揮人力和設備資源效率，以保證施工的連續性，加快施工進度。

二、壩肩槽開挖採用三面深孔預裂爆破一次成型技術

三面深孔預裂爆破一次成型技術能夠嚴格控制超欠挖，具有施工進度快，半孔率和邊坡平整度高的優點，同時減小爆破振動對邊坡的影響，從而有效地保證邊坡的安全穩定。

三、嚴格控制最大單響藥量和採取有效的減振措施

高邊坡壩肩槽開挖施工，採用先進的孔內外延時爆破網路，根據不同的地質條件和爆破規模，嚴格控制主爆孔和預裂孔的最大單響起爆藥量，並採取增加緩衝孔和加大預裂爆破不耦合係數等有效的減振措施，以減小爆破對拱壩壩基面及兩岸高邊坡的爆破振動影響。

四、壩肩槽開挖後邊坡錨固支護及時跟進

拱壩壩肩槽開挖後，建基面及上、下游邊坡系統支護及時跟進不僅能有效地減緩岩體的卸荷和岩體表層風化脫離，同時也是保證安全生產和高邊坡穩定的需要。

五、採用先進的監測儀器，指導高拱壩壩肩槽的開挖施工

通過採用先進的監測儀器，利用多種監測手段獲得信息，將數據處理和信息反饋技術套用於施工。同時，利用監控量測指導施工，及時修正施工方法和支護參數，確保施工安全和進度。

1.爆破振動監測

爆破振動監測主要是通過工程在一定範圍內布置的檢測儀器測試因爆破規模和最大單響藥量產生的質點爆破振動速度、振動峰值主頻、振動延時時間等，並通過對比分析驗證爆破參數選擇是否滿足技術規範和邊坡穩定要求。

2.建基面回彈監測

高拱壩建基面開挖後，尤其如拉西瓦、小灣高地應力區範圍，為了防止壩基建基面開挖後因卸荷發生岩崩和回彈，故採用多支多點變位計和滑動測微計，來監測建基面卸荷回彈和岩體變形的情況。

3.建基面物探聲波監測

為了掌握拱壩建基面岩體的力學參數及綜合質量，利用物探監測聲波彈性波測試法，測定開挖後建基面岩體卸荷鬆弛帶的範圍界限和厚度。

4.岩體內攝像監測

利用物探孔進行孔內攝像，同時驗證聲波監測的準確性和可靠性。

六、嚴格施工管理、最佳化技術方案

拱壩壩肩槽的開挖施工技術標準高、難度大。在該工法的套用過程中需對施工管理嚴格要求，專門制定施工作業程式、工藝要求、檢查標準和相對應的工作協調程式指導書，同時制定操作性較強的安全計畫、環保計畫。根據實際地質情況具體的設備和工藝水平最佳化方案，使施工作業達到規範化、程式化，以全面保證施工安全與質量。

操作原理

適用範圍

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》主要套用於水電站拱壩壩肩槽開挖施工也可推廣其他類似高邊坡建基面的開挖施工。

工藝原理

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的工藝原理敘述如下：

首先，對拱壩壩肩槽進行合理的分區、分層，最佳化資源依次進行各區、層的開挖，各區、層的開挖按鑽孔、爆破、出碴、邊坡錨固等工序依次進行。

其次，採用拱壩壩肩槽建基面及上、下游邊坡三面深孔預裂爆破一次成型技術，正確地選擇爆破參數和採取減振措施，最大限度地減小爆破振動對邊坡的影響。具體是在設計的拱壩壩肩槽建基面上設定超欠平衡的小平台，選擇適宜的鑽機機架（樣架導向）置於平台上，以便鑽機緊貼在建基面上在保證拱壩幾何尺寸的前提下，實施預裂孔造孔。預裂爆破施工需採用最佳的爆破參數（孔距、線裝藥密度、不耦合係數、堵塞長度等），使相鄰預裂孔在幾乎同時爆破作用下，每個孔產生的應力波相互疊加，在兩孔之間生成合成拉應力，當拉應力大於岩石抗拉強度時，形成拉伸裂縫，接著在炸藥爆炸產生的大量氣體作用下，孔與孔之間裂縫繼續擴大乃至貫通，從而預裂孔全部貫通形成拱壩建基面。深孔緩衝就是在預裂孔前排增加一排弱爆破孔，以減小爆破對建基面及邊坡的振動影響。這樣既保證了邊坡的穩定，又保證建基面的開挖質量和施工期的安全。通過多種監測手段及時掌握建基面的開挖質量，並指導下一步的施工，做到動態修正施工方法和支護參數，實現施工安全、快速。

第三，在完成各區、層的開挖後邊坡錨固支護及時跟進。

施工工藝

• 工藝流程

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的施工工藝流程見圖1。

圖1 壩肩槽開挖施工工法工藝流程框圖

操作要點

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的操作要點如下：

一、分層分區

合理的梯段高度和分區是加快施工進度和保證施工質量的有效措施之一，在壩肩槽施工時根據施工組織設計已規劃的施工道路、施工麵條件、施工程式、施工工藝、地質條件、鑽爆設備等因素確定分層分區，各區、層的開挖按鑽孔、爆破、出碴、邊坡錨固等各道工序依次進行，形成多工作面流水作業。壩肩槽分層分區，一般以500~1000平方米為一區，每層梯段高度為10.0~15.0米。

二、爆破參數的確定

（1）孔徑選擇

根據技術規範要求和2005年前水電施工中所配備的鑽孔設備，壩肩槽上、下游邊坡分層設有馬道，滿足大型鑽機定位作業要求，因此預裂孔和緩衝孔一般採用CM351、460PC潛孔鑽造孔；建基面部位一般為漸變坡面鑽機定位時難度較大，鑽機應選用輕型100B類型鑽具，成孔孔徑為95~120毫米，炮孔直徑一致可確保較好的效果。

（2）孔距確定

預裂爆破時預裂孔和緩衝孔的孔距採用孔徑倍數法確定：

預裂孔孔距：a=（8~14）d。

緩衝孔孔距：a=（10~16）d。

式中a——孔距，單位為厘米；d——鑽孔直徑，單位為厘米。

在施工中要經過多次試驗後才能確定，按已得到的經驗，預裂孔孔距為0.9~1.0米，緩衝孔孔距為2.0米左右時爆破效果較好。

（3）孔深確定

根據設計坡度和確定的梯段高度，壩肩槽開挖時預裂孔孔深一般為10~25米之間，而緩衝孔應平行於預裂面布置，一般孔底距預裂面距離不小於1.5米，爆破孔孔深與梯段高度一致。

（4）線裝藥密度（克/米）

採用合理的線裝藥密度對爆破岩壁的破壞及基岩面的平整度有較好的作用。預裂孔為了控制裂隙的發育以保持新壁面的完整穩固，在保證沿炮眼聯心線破裂的前提下，應儘可能少裝藥，針對不同岩類選擇不同的爆破線密度，線密度可通過試驗確定。

保證不損壞孔壁的線裝藥密度△=2.75σ_壓0.53r0.38。

式中△——線裝藥密度，單位為克/米；σ_壓——岩石極限抗壓強度，0.1兆帕；r——預裂孔半徑，單位為毫米。

該式使用範圍是：σ_壓=10~150兆帕；r=46~170毫米。

保證形成貫通鄰孔裂縫的線裝藥密度：△=0.36σ_壓0.63a0.67。

式中a——預裂孔間距，單位為厘米。

該式使用範圍是：σ_壓=10~150兆帕；r=46~170毫米、a=40~130厘米。

計算結果一般都在250~330克/米之間，可通過多次爆破試驗確定最終參數。

緩衝孔的主要目的是減小爆破振動，最終確保邊坡的穩定。根據緩衝孔的孔徑、孔間距和最小抵抗線，計算出緩衝孔的線裝藥密度在1100~1500克/米之間時爆破效果最好。

（5）不耦合裝藥

為了減小爆破對邊坡的振動影響，確保邊坡的穩定，在鑽孔直徑不變的情況下儘可能的減小藥卷直徑來增大不耦合係數，一般緩衝孔為連續柱狀不耦合裝藥，不耦合係數為1.7~2.4；預裂孔為間隔不耦合裝藥，不耦合係數為3.8~4.8。

（6）裝藥結構

預裂孔裝藥結構為間隔不耦合裝藥結構，由於深孔預裂孔底夾制力較大，為保證預裂效果，開挖施工中底部增加的藥量為線裝藥密度的2~5倍，裝藥時將加強藥量平均分布在孔底1.0~2.0米的長度上。

緩衝孔裝藥結構為連續不耦合裝藥結構，在孔底1/3~1/4範圍內底部加強2~3倍的裝藥量。

（7）堵塞長度

選擇合理的堵塞長度和良好的孔口堵塞是提高預裂效果的重要因素之一，堵塞長度一般取炮孔直徑的10~15倍。根據已施工工程的開挖爆破經驗，預裂孔和緩衝孔堵塞長度取1.0~1.5米效果較好。

（8）起爆間隔時間

預裂孔起爆時為了減小爆破對邊坡建基面的振動影響，應使預裂孔的起爆早於主爆孔，一般超前時間在100毫秒以上，在滿足單響藥量控制要求的同時，最好同段一次性起爆。緩衝孔在最後一排主炮孔之後起爆，起爆時間與爆破孔排間起爆微差一致。

三、高邊坡深孔預裂爆破鑽孔控制方法

（1）樣架安裝

因為拱壩壩肩槽建基面為扭曲面，且為漸變坡，每個預裂孔傾角、方位角、孔深均不一樣，針對拱壩建基面特點，鑽孔施工時只能採取單孔單機鑽孔，要求每台鑽機單獨固定，工程施工中一般採取打設插筋、鋼管加扣件固定鑽機作為樣架導向，避免鑽機施鑽變形走樣（見圖2）。

圖2 YQ100B型鑽機架設樣架圖

（2）確定孔位

施工準備階段，首先測放出施工預裂段的開口點及示坡方向點，為保證在開孔時不出現較大誤差，要求測量每隔2.0~3.0米放出一開口點及相對應的方向點。現場技術人員再用羅盤、線錘、線繩、三腳架、鋼尺用平行四邊形方法按設計坡比和預裂孔間距進行加密放出每個孔位及方位點，且用紅油漆號孔、編號，並加以保護。

（3）確定鑽孔的傾角及方位

鑽孔傾角可直接用羅盤確定，也可利用精度較高的量角器量測，羅盤校核。實際施工中，考慮到鑽進開始後機具有“抬頭”現象，每次確定鑽孔傾角時，一般比設計角度大0.5°~1.0°。鑽孔方位利用吊錘法確定，在孔位的方向點上設定一個自製三腳架，三腳架正中吊一小吊錘，使吊錘鉛錘指向方向點，調整鑽機鑽進方向，使其與吊錘線在同一條線上，即為確定後的鑽進方向。若已造出兩三孔，其餘孔可在已造孔插標桿，再目測校核鑽孔的傾角。

（4）複測

待鑽進至0.5~1.0米時，應停鑽對傾角及方位進行複測，若變化較大時，應及時糾偏、調整。

四、爆破減振措施

壩肩槽在保護層和靠邊坡開挖爆破時，採用與介質相匹配的炸藥品種，不耦合裝藥、分段裝藥、條形裝藥等結構形式，均可以避免或縮小粉碎圈。而縮小粉碎圈的結果就可以減小對建基面和邊坡的振動破壞。另外，微差起爆、控制最大單響藥量也能達到減震的效果。可見，如何確定或選擇爆破參數，減少對邊坡的振動破壞是該工法的一個技術難點。

五、邊坡錨固支護

高邊坡壩肩槽開挖後，建基面及上、下游邊坡系統錨固支護要及時跟進，因為系統支護不僅能有效減緩岩體卸荷，同時也是確保高邊坡穩定和安全生產。

勞動組織

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的勞動組織如下：

一、組織機構（圖3）

圖3 組織機構圖

二、勞動力組織（表1）

材料設備

一、材料

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》施工材料見表2。

表2 該工法施工材料表

序號	名稱	規格	計量單位	總量	備註
1	水泥	32.5兆帕	噸	╱	╱
2	水泥	42.5兆帕	噸	╱	╱
3	硝銨炸藥	2號岩石粉狀	噸	╱	╱
4	乳化炸藥（藥卷）	ф25/ф32/ф50/ф70	噸	╱	╱
5	導火索	╱	萬米	╱	╱
6	導爆索	╱	萬米	╱	╱
7	火雷管	8號工業	萬發	╱	╱
8	非電毫秒雷管	1~20段	萬發	╱	╱
9	鋼筋	Ⅱ鋼	噸	╱	╱
10	柴油	╱	噸	╱	╱

二、施工設備

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》施工設備見表3。

表3 該工法施工設備表

序號	設備名稱	型號及規格	數量	製造廠名	備註
1	推土機	CAD-D9N	2	╱	╱
2	推土機	CAD-D9L	1	╱	╱
3	推土機	CAD-D8R	1	╱	╱
4	挖掘機	CAT320B	5	╱	╱
5	挖掘機	1立方米	3	╱	╱
6	液壓鑽機	D7	2	╱	╱
7	鑽機	460PC	1	╱	╱
8	鑽機	CM351	3	╱	╱
9	鑽機	QZJ100B	10	╱	╱
10	手風鑽	YT-28	15	╱	╱
11	空壓機	YHP75E	14	╱	╱
12	噴錨機	TK961	4	╱	╱
13	攪拌機	HZ50	1	╱	╱
14	注漿機	BW200/50	4	╱	╱
15	灌漿泵	BW100/100	2	╱	╱
16	立式雙桶攪拌機	JJS-2B	2	╱	╱
17	自動記錄儀	GJY-Ⅱ	2	╱	╱

質量控制

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的質量控制要求如下：

一、拱壩壩肩槽質量控制標準

建立健全ISO9001質量管理體系，編制質量計畫，嚴格執行《水利水電工程施工組織設計規程》SDJ 338-89及《水利水電基本建設工程單元工程質量等級評定標準》SDJ 249.4-88質量標準。

二、關鍵工序技術措施

拱壩壩肩槽建基面預裂鑽孔質量控制要點：

1.在進行壩肩槽建基面預裂孔鑽孔時，根據已制定的質量管理制度和作業指導書，實施鑽孔“定人、定機、定孔”三定製度；鑽機操作手及質檢人員對鑽孔過程嚴格檢查控制。

2.開孔時嚴禁鑽頭偏移，必須採取有效的措施防止鑽頭偏移孔位點，以保證開孔的精度。在孔位處加打深度10厘米的輔助孔，然後在輔助孔上進行預裂孔的開孔，可有效地防止鑽頭偏移。

3.開口時使用弱衝擊慢鑽進的方法，鑽進深度達到20厘米、50厘米、100厘米時，分別校驗一次，合格後方可正常鑽進。

4.鑽孔過程中的控制方法：周邊預裂孔傾角控制採用定製量角器，使量角器的線錘調整到設計角度；方位採用線錘與鑽桿確定的平面來控制，使線錘與鑽桿重合。並在鑽機鑽進過程中做到每鑽進3.0米檢驗一次。

5.鑽孔工序銜接：鑽孔操作手對每個預裂孔孔內返渣（吹出的岩粉）情況進行記錄，如實反映鑽孔穿過地質情況，以便據此進行爆破參數最佳化調整。

三、質量保證措施

1.施工質量的控制：為提高工程質量，施工中從設計、預報、監測，全過程全方位認真進行專業管理，並根據實際情況編製作業指導書並加以實施，確保施工質量。

2.高邊坡壩肩槽開挖成型後邊坡較陡，為減小各梯段之間預裂孔的錯台，壩肩槽預裂孔鑽孔設備宜選用100B鑽機類型，上、游邊坡預裂孔宜採用鑽桿較粗的CM-351型潛孔鑽機，以防漂鑽。

3.測量根據爆破設計布孔圖對預裂孔進行放點，控制預裂孔間距，其中直線段間隔放點，圓弧及漸變段逐孔放點，同時為確保方位，由測量在孔位前加放一排方位控制點。

4.利用測斜儀、羅盤進行傾角的控制，採用方位控制點、孔位、三角吊架及線垂進行方位的控制。

5.預裂孔鑽孔過程中，由有經驗、技術好的鑽工採用性能較好的鑽機進行。

6.鑽孔過程中，勤測勤糾，根據岩粉出露情況，及時調整旋轉速度和鑽進速度。

7.安排專門的技術人員進行盯鑽及成孔的質量檢查、記錄、調整。

8.嚴格按爆破設計進行施工，並按爆破試驗的結果控制單響藥量和總裝藥量，以減少爆破振動對永久邊坡的影響，確保高邊坡的穩定。同時在預裂孔前排鑽設緩衝孔，對預裂孔和緩衝孔裝藥結構進行專門設計。

安全措施

採用《拱壩壩肩槽開挖施工工法》施工時，存在施工面狹窄、高差大，施工干擾大，安全問題較為突出的特點，在施工中應採取如下措施：

1.建立和完善環境與職業健康管理體系和項目安全管理機構及保證體系，對全體施工人員進行入場安全教育，提高安全生產意識和自我保護意識。

2.開挖支護嚴格按照自上而下的程式進行施工。

3.合理安排出碴及開挖施工時段，加強各工作面之間的協調，儘量避免同斷面上下層同時作業。

4.在施工中設專職安全人員進行安全警戒警戒人員配備袖標、口哨及警戒旗，並在危險的部位設定警戒牌等警戒標誌。安全人員經常進行巡視，發現異常情況及時將人員和設備撤離至安全地區，同時報告單位領導和有關管理單位。

5.夜間施工保證施工道路和工作面的照明度。

6.儘可能避免高邊坡立體交叉作業，防止高空墜物傷人，在邊坡各層馬道上設定安全防護網。

7.加強岩爆的預測，提前鑽設一定數量的應力釋放孔（結合爆破孔），並向孔內注水使應力釋放。

8.建基面開挖後及時進行錨固，系統錨桿和噴混凝土的施工與開挖大面的高差不大於10米，預應力錨索與開挖大面的高差不大於40米，上層的支護必須保證下一層的開挖能夠安全順利的進行。

環保措施

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的環保措施如下：

由於拱壩壩肩槽施工環境條件差，鑽孔粉塵、噪聲、火工材料等易危及施工人員職業健康，因此，採用《拱壩壩肩槽開挖施工工法》施工時，除遵循環境與職業健康安全管理體系E&OHSMS外，還應做到以下幾點：

1.在環保與文明施工實施的過程中，認真貫徹執行國家、行業部門有關法律法規及規定，管理部門充分利用影視資料、圖片書籍、輿論宣傳、座談會等方式，廣泛宣傳安全生產知識，不斷提高全體員工的責任意識和安全意識，從而使環保與文明施工管理成為全員參與的一種經常化、全面化、系統化的行為，成為工程施工中的一項基本行為準則。

2.建立、健全相關的環保與文明施工管理制度，堅持環保驗收制度與文明施工驗收制度。即在每項工作開始前，由環境管理辦公室對環保措施進行驗收，達標後方可進行施工；在每項工作結束後，由環境管理辦公室對文明施工進行考核，達標後方可移交工作面。

3.教育全體員工牢固樹立環境保護與文明施工的思想意識，同時，也為各級領導、專家、同行等參觀指導提供信息和方便。

4.環保與文明施工管理部門要制定相關的檢查考核制度與獎罰細則，定期或不定期進行檢查考核，同時，聯合宣傳部門，加強工程建設關於環境保護與文明施工重要性及其作用的宣傳工作。

5.積極做好轄區內的降塵降噪工作。按照業主、監理、設計要求，適當安排作業時間，並做好各類機械設備的維護保養工作，限制車輛在轄區內的行駛速度，定期對工作面及路面進行灑水養護，保證工作時不起塵，力爭將噪聲、粉塵對居民的影響降到最低，同時加強邊坡開挖植被保護和水土流失保護措施的落實。

6.做好廢水、廢渣、廢氣、廢油等的處理工作。按照環保和文明施工要求，對上述廢物進行必要的處理後，確認其已對水質空氣等無危害後，方可進行排棄。

效益分析

拱壩壩肩槽開挖實施《拱壩壩肩槽開挖施工工法》，與預留保護層開挖方法相比，可帶來經濟效益，經過測算可節約投資約4%，提前工期約1/3。兩種開挖方法的工效、質量對比分析見表4。

表4 兩種開挖方法的工效、質量對比分析表

開挖方法	鑽孔次數	清渣次數	建基面整修	建基面質量
預留保護層開挖法	2~3	2~3	撬挖整修工作量大	建基面上殘留炮根較多，並有放射狀裂隙。超挖嚴重，平整度差
面預裂輔以深孔梯段爆破法	1	1	基本不需要整修	建基面上無明顯爆破裂隙，坡面平整度合乎要求，超挖少

該工法技術從施工工藝、施工質量、安全環保及文明施工全方位著手，消除了大型工程長期施工對周邊環境帶來的爆破振動、噪聲、粉塵等污染，確保了工程質量和安全生產，創造良好的社會和環境效益。

壩肩槽開挖由於工作面狹窄，施工道路及場地布置困難。該工法技術針對上述特點，開挖和支護進行分區規劃，減小施工干擾，使施工場地更易於布置，工程進度加快，也有利於安全文明施工，且各種資源能夠得到利用，節約了工程成本，形成了較好的經濟效益。

套用實例

《拱壩壩肩槽開挖施工工法》的套用實例如下：

一、實例套用情況

• 實例1：構皮灘水電站拱壩壩肩槽開挖

構皮灘水電站攔河大壩為拋物線形雙曲拱壩，位於貴州省餘慶縣構皮灘口上游1.5千米的烏江上，上游距烏江渡水電站137千米。電站裝機容量3000兆瓦，工程建設總投資138億元。水電八局承擔右岸壩肩槽開挖。

構皮灘水電站，壩頂高程640.50米，河床建基面高程408.00米，最大壩高232.50米構皮灘水電站右岸壩肩槽開挖自2003年元月開工至2004年12月完工，完成開挖方量92萬立方米。

構皮灘電站拱壩基礎面為變化扭曲面，開挖難度較大，為了滿足設計要求，保證工程開挖質量，施工中對拱壩壩肩槽開挖技術方案進行了多次比較和研究，並通過多次生產性爆破試驗確定合理的爆破技術參數，在高程555.00米以上各梯段坡面較平緩，開挖中主要採用拱壩壩肩槽開挖施工技術，高程555.00米以下各梯段坡面較陡峭，開挖中主要採用預留保護層手風鑽分層剝挖方案。其中採用拱壩壩肩槽開挖施工技術的開挖工期僅是預留保護層手風鑽開挖工期的三分之一。可見採用拱壩壩肩槽開挖施工技術開挖拱壩建基面的施工方法取得經濟效益（圖4）。

圖4 構皮灘電站右岸拱壩壩肩槽開挖現場照片

實例2：小灣水電站拱壩壩肩槽開挖

小灣水電站位於雲南省大理州南澗縣與臨滄地區鳳慶縣交界瀾滄江和黑惠江交匯點下游1.5千米處，是瀾滄江水電基地的“龍頭水庫”和“龍頭電站”，也是瀾滄江上的第三座梯級電站。電站總裝機容量4200兆瓦水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高292米，拱壩壩肩槽高程EL1245~1000米。

小灣水電站雙曲拱壩壩肩槽開挖施工由水電四局、三局承擔，左岸壩肩槽自2004年元月開始開挖至2005年3月開挖完工，採用拱壩壩肩槽開挖施工技術施工，開挖施工工期比契約工期提前三個月。在壩肩槽開挖施工中不斷總結，開挖質量不斷提高，其中EL1100~EL1120梯段被評定為“壩肩槽開挖樣板工程”，測量檢測超欠挖及平整度：E1100~EL1110梯段超欠挖點共測156個點，合格143個點，最大超挖0.34米，最大欠挖0.15米，合格率91.67%，半孔率達到95.46%，孔壁無爆破拉裂痕跡，平整度共測80個點（40對），最大值0.17米，最小值0.0米，合格率95.0%，該梯段共有聲波孔36號~1、36號~2、36號~3，其爆前、爆後壩基岩體距孔口1.0米處聲波波速衰減率分別為2.5%、4.8%、0.2%均小於10%。EL1110~EL1120梯段超欠挖點共測156個點，合格139個點，最大超挖0.49米，最大欠挖0.16米，合格率89.1%，半孔率達到92.48%，孔壁無爆破拉裂痕跡，平整度共測74個點（37對），最大值0.21米，最小值0.0米，合格率97.30%，該梯段共有聲波孔37號~2、37號~3，其爆前、爆後壩基岩體距孔口1.0米處聲波波速衰減率分別為4.5%、4.5%，均小於10%。其他檢測項目均滿足評定標準。小灣拱壩壩肩槽開挖施工技術的成功套用，確保了施工工期，取得了優良的工程質量，創造了經濟效益（圖5）。

圖5 小灣電站左岸拱壩壩肩槽開挖面照片

實例3：溪洛渡水電站拱壩壩肩槽開挖

金沙江溪洛渡水電站工程位於四川省雷波縣和雲南省永善縣交界處的金沙江幹流上，是金沙江下游梯級開發的第三級水電站，電站總裝機容量12600兆瓦（18×700兆瓦/台），保證出力3395兆瓦（遠景6657兆瓦），多年平均發電量571.2億千瓦·小時（遠景640.6億千瓦·小時）。

溪洛渡水電站攔河大壩為混凝土雙曲拱壩壩頂高程610.00米，最大壩高278.00米。溪洛渡水電站壩址處兩岸拱壩壩肩地形自下而上呈緩→陡→緩地形。壩區峨眉山玄武岩厚約500米，緻密堅硬、較均一。

右岸壩肩EL610~400米開挖邊坡分壩肩上游邊坡、壩肩槽及下游邊坡三部分，上游邊坡每30米設一馬道，共6個馬道。開挖設計工程量為1532147立方米，其中，石方開挖1474616立方米，土方開挖57531立方米。邊坡預裂總進尺70625米，其中，拱壩壩肩槽建基面預裂進尺32825米，採用YQ-100B型潛孔鑽機鑽孔；壩肩上游邊坡預裂進尺37800米，採用CM351鑽機鑽孔。

右岸壩肩EL610~EL400米開挖，於2006年6月1日開挖爆破至2007年4月已開挖至500米高程，預計於2007年9月開挖完工。右岸壩肩槽採用拱壩壩肩槽開挖施工技術施工，證明該開挖施工技術已成熟運用。如圖6所示。

圖6 溪洛渡電站右岸拱壩壩肩槽建基面EL510~500米成果

實例4：黃河拉西瓦水電站拱壩壩肩槽開挖

拉西瓦水電站位於青海省貴德縣與貴南縣交界的黃河幹流上，是黃河上游龍羊峽至青銅峽河段規劃的大中型水電站緊接龍羊峽水電站的第二梯級電站，由水電四局承擔壩肩開挖工作。電站距上游距龍羊峽水電站32.8千米（河段距離），距下游李家峽水電站73千米，距青海省西寧市公路里程為134千米電站總裝機容量4200兆瓦，壩肩開挖高程範圍EL2460~EL2212，高差達248米，大壩建成後將形成10.79億立方米庫容的水庫。

拉西瓦水電站由於壩址谷深坡陡，在黃河下切兩岸山體臨空後，岸坡淺表部形成了量級較高的剪應力集中區，隨著時間推移和應力場進一步調整，岸坡岩體發生卸荷回彈，形成了大量的卸荷裂隙。為了預防施工期間卸荷裂隙的進一步擴散和壩肩槽開挖後建基面因卸荷出現的回彈，拉西瓦左右岸壩肩槽開挖採用先進的施工工藝和施工方法，不僅有效的預防了卸荷裂隙的進一步擴散和建基面因卸荷出現的回彈，而且不斷的最佳化分層、分區，加快施工進度，為提前實現節點工期打下了基礎（圖7、圖8）。

實例5：黃河李家峽水電站拱壩壩肩槽開挖

黃河李家峽水電站樞紐位於黃河上游青海省尖扎縣與化隆縣交界的李家峽峽谷出口以上約2千米處，電站總裝機容量為2000兆瓦，分二期建設（400兆瓦×4+400兆瓦×1），年平均發電量59億千瓦·小時電站大壩為三圓心雙曲拱壩，高165米，長414.39米，底寬45米；水庫正常海拔2180米，水庫總容量為16.5億立方米。

李家峽水電站壩肩槽開挖採用深孔預裂爆破技術，根據不同的地質條件和爆破規模，嚴格控制主爆孔和預裂孔的單響最大起爆藥量，從而減小了爆破振動對大壩建基面及兩岸高邊坡的影響，確保了施工期間的安全。

二、小結

構皮灘水電站、小灣水電站、溪洛渡水電站、拉西瓦水電站、李家峽水電站高拱壩壩肩槽開挖技術都採用三面預裂和深孔梯段爆破施工技術，其建基面質量和開挖速度優於中國水利工程中常用的其他開挖方法，工程項目採用100B潛孔鑽造孔，樣架導向，有效控制了鑽孔角度，提高了長陡坡預裂面的開挖質量。採用預裂一主爆一緩衝的網路起爆順序和減振措施，把爆破振動控制在允許範圍內，同時減少了預裂面欠挖處理的工作量，從而提高了工效，節約了成本。對100B潛孔鑽在長陡坡預裂面鑽孔施工中鑽桿漂移量的定量分析，作為鑽孔施工中調整開孔角度的依據，使超欠挖得到了控制，提高了開挖質量，對類似工程具有借鑑意義。

三、工程監測與結果評價

拉西瓦水電站根據壩肩槽上下游邊坡及壩肩槽建基面安裝的滑動測位計測試數據來看，建基面開挖後岩體整體比較穩定，測檢位移量變化很小，均在±10毫米以內。多點變位計監測數也表明在0~40米區間位移從0.14毫米/天變化為0.04毫米/天之間，變化率很小，岩體穩定。事實證明，防止卸荷回彈和岩體變形，在嚴格控制單響藥量的基礎上及時錨固支護是減小壩基基礎回彈的有效途徑。

李家峽水電站壩肩槽開挖施工中，爆破孔最大單響控制在100千克之內，預裂孔最大單響控制在50千克之內。根據施工期爆破振動監測成果，壩肩槽開挖每次爆破安全振動速度都控制在5厘米/秒以內，完全滿足最大振速不超過15厘米/秒的標準，確保了壩肩高邊坡及大壩建基面基礎的穩定。

小灣水電站壩肩槽開挖後錨固及時跟進，一般建基面開挖後1~3天之內完成錨固支護，上、下游邊坡的系統錨固在3~5天之內全部完成，達到了岩體在卸荷之前對其進行錨固支護目的。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《拱壩壩肩槽開挖施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。