【摘要】董箐水电站厂房有复杂的轮廓尺寸要求，岩层成顺向坡，开挖成型稳定问题突出，项目部在该工程项目的施工中，因地制宜的施工布置、先进的施工机具、适宜的开挖方法、微差控制及预裂爆破技术、特殊的支护措施的施工方法，抑制或减少了边坡岩体顺层滑塌，槽挖的轮廓尺寸保持较完好，开挖后的建基面完整，无爆破裂隙，取得了良好的工程效果。
【关键词】董箐水电站；顺向边坡；控制爆破；特殊支护
1. 工程概况
（1）董箐水电站枢纽由钢筋混凝土面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、右岸放空洞、右岸引水系统、右岸岸边式地面厂房组成。岸边式地面厂房布置在钢筋混凝土面板堆石坝坝后，装机4台，总容量880MW。主厂房长137.0m、宽25.5m、高67.7m，机组安装高程为EL.360.15m。厂区枢纽主要由主机间、右端安装间、上游副厂房、上游升压开关站、中控楼、下游副厂房、下游尾水平台及尾水渠等建筑物组成。
（2）厂区最大开挖高差为147.62m（EL.483～EL.335.38m），EL.389.5m以上为边坡开挖，边坡高差93m（EL.483～EL.390m）， EL.389.5m以下为槽挖。根据本工程枢纽布置特点及总进度安排，本工程选用断流围堰，隧洞导流方式。采用大基坑方式，厂房包含在大基坑内，即在大坝上、下游围堰的保护下，实现全年干地施工。
（3）EL.389.5m以下槽挖尺寸是按厂房结构布置确定的尺寸进行，基本为垂直边坡和建基面保护层开挖，高差为54m（EL.389.5～EL.335.38m），槽挖工程量为46万m3，厂基开挖工期为4个月，业主指定合同外的发电洞出口洞挖及锁口工期为1个月，合计工期为5个月。
2. 主要地质情况及设计简述
（1）董箐水电站工程厂区岩层为典型的高顺向坡，地质条件复杂，岩层裂隙发育，呈板面薄层，层间充填铁质及泥膜，软硬相间，抗剪指标低，且开挖的设计坡度大于顺层坡坡度，不可避免对岩层切脚，岩层切脚开挖必然导致岩体沿层面产生剪切滑塌。EL.389.5m以下槽挖以切脚开挖为显著特征，其槽挖与支护安全快速施工技术管理要求高，难度大。
（2）EL.389.5～EL.378.5m、EL.378.5～EL.366.3m、EL.355.3～EL.349.2m、EL.349.2～EL.341.2m开挖边坡为垂直边坡；EL.366.3～EL.355.3m开挖轮廓线复杂，由4条深槽及5个岩基台阶组成；集水井尺寸为（长×宽×深） 25.5m×10m×14.5m，EL.341.2～EL.338.3m为连接集水进的廓道开挖，尾水渠为1：3的反坡。支护型式为锚喷。
方 案 出 渣 线 路 布 置
内环路：在厂基挖范围内，沿内侧开挖形成，坡度为10%，全长180m。其路径为大坝下游围堰右侧堰顶EL.383m→沿厂基内侧呈台阶形开挖下降→EL.365m。
外环路：在厂基挖范围内，沿外侧开挖形成，坡度为10%，全长240m。其路径为大坝下游围堰左侧堰顶EL.383m→沿大坝下游围堰内侧降至河床（EL.365m）→沿厂房尾水渠降至左端EL.355m→回头降至EL.347m→再回头降至EL.342m。
3. 厂基开挖施工道路布置
（1）厂基开挖施工道路布置为分内、外环道布置，施工前期和中期，内、外环道相错下降，保证多工作面作业，满足快速出渣运输的需要，施工后期内环道开挖拆除，外环道承担出渣运输。
（2）施工实践证明：这种内、外环施工道路的布置方案，内、外环施工道路相互配合，交错开挖下降，有效解决了深槽开挖出渣施工道路不畅的问题，既保证钻爆作业施工，又保障了挖装作业，同时满足多车辆出碴的要求，进而为安全、快速施工提供条件。
4. 主要施工技术管理
4.1开挖与支护作业面规划。
厂基开挖受地质条件制约，再则厂基开挖范围较大（125m×137m），所以划分两个钻爆作业区施工，即临近设计轮廓线12m内的岩体为Ⅰ作业区，对距设计轮廓线12m外为Ⅱ作业区。Ⅱ作业区采取拉槽分层爆破开挖，开挖强度较大，先于Ⅰ作业区下降；Ⅰ作业区采取薄层爆破开挖，强支护的开挖方式进行，Ⅰ作业区滞后Ⅱ作业区；这种分区快慢结合的开挖方法，使厂基开挖形成台阶式开挖，既实现了快速施工，又保证了开挖质量，弱化了突出的安全问题。
4.2作业区施工。
4.2.1Ⅰ作业区开挖。
Ⅰ作业区开挖采取薄层爆破开挖，钻爆施工采取先预裂，后薄层爆破。
（1）预裂爆破施工及参数：预裂爆孔钻孔深度一般为3～6m。先沿设计轮廓线测量放线，6m孔深，CM351高风压潜孔钻造孔，3m孔深，YQ100E型潜孔钻机或YT-28手风钻造孔。钻爆参数如表2所示。
（2）薄层爆破施工及参数：薄层爆破施工时，爆破孔采用YT-28手风钻造孔，开挖厚度为3m，炸药为2#岩石铵梯炸药，毫秒雷管起爆，爆渣由反铲挖掘机挖装， 20t自卸汽车外运。其钻爆参数如表3所示。
4.2.2Ⅰ作业区支护。
4.2.2.1设计系统支护：设计系统支护为锚喷，其参数为25，L=6.1m@2×2m，外露0.1m，梅花型布置，喷C20砼10cm厚。施工中视边坡稳定情况，外露边坡一般3～6m实施一次锚喷作业，采用YQ-100E潜孔钻造孔，MZ-1型锚杆注浆机向孔内注入孔深2/3的水泥砂浆，人工安装锚杆，采用TK961型砼喷射机喷砼。
4.2.2.2特殊支护措施：根据本厂房枢纽布置，EL.389.5m以上是厂房结构的后边坡，EL.389.5m为11.5m的平台，EL.389.5m以下为槽挖，根据设计要求，开挖边坡为垂直边坡，在本厂房岩体特殊的地质条件下，若继续进行大规模的切脚开挖，极可能危及厂房后边坡及垂直边坡的稳定。为此，项目部经过仔细研究，咨询专家意见，与业主、设计、监理沟通，取得了建设各方的理解和支持，采取如下支护措施： （1）在EL.389.5m平台设置一排竖直向下的抗滑钢筋桩，钢筋桩参数为328，入岩11.9m，外露0.1m，间距1.5m，距平台开口线1m。
（2）在EL.389.5m、378.5m平台外侧，用钢筋混凝土锁口形成条带砼。
（3）在锁口混凝土上布设锚索，取消锚头保护墩，在混凝土上设置钢垫板，实施快速张拉。
（4）EL.355.3m～EL.349.2m布置锁脚锚筋束，其参数为：325，L=9.1m@2×2m，外露0.1m，梅花型布置。
4.3Ⅱ作业区施工。
Ⅱ作业区施工主要是钻爆、挖、装、运作业，采取垂直于河床方向交错拉槽，然后进行扩挖，分层下卧，层厚控制在6m。拉槽爆破施工时，爆破孔采用CM351高风压潜孔钻造孔，开挖梯段为6m，炸药为乳化炸药，毫秒雷管起爆，爆渣由反铲挖掘机挖装，20t自卸汽车外运。其钻爆参数如表4。
4.4集水井廊道、集水井及保护层施工。
4.4.1集水井廊道、集水井开挖。
（1）集水井廊道、集水井钻爆时，实施一次预裂爆破，其余岩体采用手风钻薄层爆破开挖（层厚3m），建基面预留了保护层。集水井廊道出渣采取后退法，集水井出渣采取侧挖法。
（2）临近建基面的保护层开挖：为保证建基面爆破效果，严格控制超挖，减少爆破对建基面产生爆破裂隙，以及节理裂隙恶化、层面等弱面明显恶化，进而损害岩体的完整性，采用浅孔、密孔，少药量的钻爆技术，预留保护层厚度为2m，爆破参数如表5所示。
5. 结语
5.1厂基开挖施工，实际施工时间为4个月，相对工期提前1个月，月平均开挖强度11.5万m3/月，高峰月强度16万m3/月。投入的主要资源有：液压钻3台，轻型潜孔钻4台，手风钻34台，挖掘机6台，20t自卸汽车36辆。
5.2本项目厂基开挖与支护安全、快速施工，关键在于：
（1）厂基开挖的出渣道路布置极为重要，既要保证挖、装、运流向畅通、又要满足作业面的布置要求。
（2）厂基开挖采取分区开挖，快、慢结合的开挖方式，有利于开挖与支护安全，达到快速施工的目的。
（3）薄层顺向坡开挖支护要及时跟进，对一些关键部位采取特殊支护措施，是开挖能否顺利进行的关键。
（4）预裂和微差爆破技术的提高，是减少或避免岩体顺层滑塌的核心技术。
（5）先进的施工机具是提高开挖与支护安全、快速施工技术管理的保障。
【关键词】董箐水电站；顺向边坡；控制爆破；特殊支护
1. 工程概况
（1）董箐水电站枢纽由钢筋混凝土面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、右岸放空洞、右岸引水系统、右岸岸边式地面厂房组成。岸边式地面厂房布置在钢筋混凝土面板堆石坝坝后，装机4台，总容量880MW。主厂房长137.0m、宽25.5m、高67.7m，机组安装高程为EL.360.15m。厂区枢纽主要由主机间、右端安装间、上游副厂房、上游升压开关站、中控楼、下游副厂房、下游尾水平台及尾水渠等建筑物组成。
（2）厂区最大开挖高差为147.62m（EL.483～EL.335.38m），EL.389.5m以上为边坡开挖，边坡高差93m（EL.483～EL.390m）， EL.389.5m以下为槽挖。根据本工程枢纽布置特点及总进度安排，本工程选用断流围堰，隧洞导流方式。采用大基坑方式，厂房包含在大基坑内，即在大坝上、下游围堰的保护下，实现全年干地施工。
（3）EL.389.5m以下槽挖尺寸是按厂房结构布置确定的尺寸进行，基本为垂直边坡和建基面保护层开挖，高差为54m（EL.389.5～EL.335.38m），槽挖工程量为46万m3，厂基开挖工期为4个月，业主指定合同外的发电洞出口洞挖及锁口工期为1个月，合计工期为5个月。
2. 主要地质情况及设计简述
（1）董箐水电站工程厂区岩层为典型的高顺向坡，地质条件复杂，岩层裂隙发育，呈板面薄层，层间充填铁质及泥膜，软硬相间，抗剪指标低，且开挖的设计坡度大于顺层坡坡度，不可避免对岩层切脚，岩层切脚开挖必然导致岩体沿层面产生剪切滑塌。EL.389.5m以下槽挖以切脚开挖为显著特征，其槽挖与支护安全快速施工技术管理要求高，难度大。
（2）EL.389.5～EL.378.5m、EL.378.5～EL.366.3m、EL.355.3～EL.349.2m、EL.349.2～EL.341.2m开挖边坡为垂直边坡；EL.366.3～EL.355.3m开挖轮廓线复杂，由4条深槽及5个岩基台阶组成；集水井尺寸为（长×宽×深） 25.5m×10m×14.5m，EL.341.2～EL.338.3m为连接集水进的廓道开挖，尾水渠为1：3的反坡。支护型式为锚喷。
方 案 出 渣 线 路 布 置
内环路：在厂基挖范围内，沿内侧开挖形成，坡度为10%，全长180m。其路径为大坝下游围堰右侧堰顶EL.383m→沿厂基内侧呈台阶形开挖下降→EL.365m。
外环路：在厂基挖范围内，沿外侧开挖形成，坡度为10%，全长240m。其路径为大坝下游围堰左侧堰顶EL.383m→沿大坝下游围堰内侧降至河床（EL.365m）→沿厂房尾水渠降至左端EL.355m→回头降至EL.347m→再回头降至EL.342m。
3. 厂基开挖施工道路布置
（1）厂基开挖施工道路布置为分内、外环道布置，施工前期和中期，内、外环道相错下降，保证多工作面作业，满足快速出渣运输的需要，施工后期内环道开挖拆除，外环道承担出渣运输。
（2）施工实践证明：这种内、外环施工道路的布置方案，内、外环施工道路相互配合，交错开挖下降，有效解决了深槽开挖出渣施工道路不畅的问题，既保证钻爆作业施工，又保障了挖装作业，同时满足多车辆出碴的要求，进而为安全、快速施工提供条件。
4. 主要施工技术管理
4.1开挖与支护作业面规划。
厂基开挖受地质条件制约，再则厂基开挖范围较大（125m×137m），所以划分两个钻爆作业区施工，即临近设计轮廓线12m内的岩体为Ⅰ作业区，对距设计轮廓线12m外为Ⅱ作业区。Ⅱ作业区采取拉槽分层爆破开挖，开挖强度较大，先于Ⅰ作业区下降；Ⅰ作业区采取薄层爆破开挖，强支护的开挖方式进行，Ⅰ作业区滞后Ⅱ作业区；这种分区快慢结合的开挖方法，使厂基开挖形成台阶式开挖，既实现了快速施工，又保证了开挖质量，弱化了突出的安全问题。
4.2作业区施工。
4.2.1Ⅰ作业区开挖。
Ⅰ作业区开挖采取薄层爆破开挖，钻爆施工采取先预裂，后薄层爆破。
（1）预裂爆破施工及参数：预裂爆孔钻孔深度一般为3～6m。先沿设计轮廓线测量放线，6m孔深，CM351高风压潜孔钻造孔，3m孔深，YQ100E型潜孔钻机或YT-28手风钻造孔。钻爆参数如表2所示。
（2）薄层爆破施工及参数：薄层爆破施工时，爆破孔采用YT-28手风钻造孔，开挖厚度为3m，炸药为2#岩石铵梯炸药，毫秒雷管起爆，爆渣由反铲挖掘机挖装， 20t自卸汽车外运。其钻爆参数如表3所示。
4.2.2Ⅰ作业区支护。
4.2.2.1设计系统支护：设计系统支护为锚喷，其参数为25，L=6.1m@2×2m，外露0.1m，梅花型布置，喷C20砼10cm厚。施工中视边坡稳定情况，外露边坡一般3～6m实施一次锚喷作业，采用YQ-100E潜孔钻造孔，MZ-1型锚杆注浆机向孔内注入孔深2/3的水泥砂浆，人工安装锚杆，采用TK961型砼喷射机喷砼。
4.2.2.2特殊支护措施：根据本厂房枢纽布置，EL.389.5m以上是厂房结构的后边坡，EL.389.5m为11.5m的平台，EL.389.5m以下为槽挖，根据设计要求，开挖边坡为垂直边坡，在本厂房岩体特殊的地质条件下，若继续进行大规模的切脚开挖，极可能危及厂房后边坡及垂直边坡的稳定。为此，项目部经过仔细研究，咨询专家意见，与业主、设计、监理沟通，取得了建设各方的理解和支持，采取如下支护措施： （1）在EL.389.5m平台设置一排竖直向下的抗滑钢筋桩，钢筋桩参数为328，入岩11.9m，外露0.1m，间距1.5m，距平台开口线1m。
（2）在EL.389.5m、378.5m平台外侧，用钢筋混凝土锁口形成条带砼。
（3）在锁口混凝土上布设锚索，取消锚头保护墩，在混凝土上设置钢垫板，实施快速张拉。
（4）EL.355.3m～EL.349.2m布置锁脚锚筋束，其参数为：325，L=9.1m@2×2m，外露0.1m，梅花型布置。
4.3Ⅱ作业区施工。
Ⅱ作业区施工主要是钻爆、挖、装、运作业，采取垂直于河床方向交错拉槽，然后进行扩挖，分层下卧，层厚控制在6m。拉槽爆破施工时，爆破孔采用CM351高风压潜孔钻造孔，开挖梯段为6m，炸药为乳化炸药，毫秒雷管起爆，爆渣由反铲挖掘机挖装，20t自卸汽车外运。其钻爆参数如表4。
4.4集水井廊道、集水井及保护层施工。
4.4.1集水井廊道、集水井开挖。
（1）集水井廊道、集水井钻爆时，实施一次预裂爆破，其余岩体采用手风钻薄层爆破开挖（层厚3m），建基面预留了保护层。集水井廊道出渣采取后退法，集水井出渣采取侧挖法。
（2）临近建基面的保护层开挖：为保证建基面爆破效果，严格控制超挖，减少爆破对建基面产生爆破裂隙，以及节理裂隙恶化、层面等弱面明显恶化，进而损害岩体的完整性，采用浅孔、密孔，少药量的钻爆技术，预留保护层厚度为2m，爆破参数如表5所示。
5. 结语
5.1厂基开挖施工，实际施工时间为4个月，相对工期提前1个月，月平均开挖强度11.5万m3/月，高峰月强度16万m3/月。投入的主要资源有：液压钻3台，轻型潜孔钻4台，手风钻34台，挖掘机6台，20t自卸汽车36辆。
5.2本项目厂基开挖与支护安全、快速施工，关键在于：
（1）厂基开挖的出渣道路布置极为重要，既要保证挖、装、运流向畅通、又要满足作业面的布置要求。
（2）厂基开挖采取分区开挖，快、慢结合的开挖方式，有利于开挖与支护安全，达到快速施工的目的。
（3）薄层顺向坡开挖支护要及时跟进，对一些关键部位采取特殊支护措施，是开挖能否顺利进行的关键。
（4）预裂和微差爆破技术的提高，是减少或避免岩体顺层滑塌的核心技术。
（5）先进的施工机具是提高开挖与支护安全、快速施工技术管理的保障。
