石方边坡开挖技术

石方边坡开挖技术
1·工程概况
1．1概况
右岸坝肩自1796m以上开挖为永久边坡，高度约170m，地形陡峻，顺水流方向长约190m 左右，开挖厚度0～25m左右，按坡比1：0．1面开挖，每10m高差设一条马道，马道宽2.5m ，。

岩体层面、断层与裂隙的分布构成边坡不稳定岩体。

对开挖边坡，采取锚喷处理措施，并视开挖情况进行深锚杆加固处理，系统锚杆长7m，边坡走向为NE34°38′39.98″、SE114°0′5.43″、SE137°0′5.43″时，间排距3×3m；边坡走向为NE159°0′5.43″时，间排距2×2m。

马道下部设2排锁口锚杆，锁口锚杆长9m，间排距2m。

按梅花型布置。

在岩石破碎、裂隙发育部位设锚筋桩，局部加设预应力锚索，同时边坡设排水孔。

挂网喷砼厚10cm，不挂网砼厚10cm，挂网采用φ6.5的挂网钢筋，间距为10cm×10cm。

边坡开口线高程以下20m范围内采用挂网喷砼，此范围以下到趾板以上采用不挂网喷砼。

1．2右岸坝肩工程地质条件
右岸坝肩岸坡上陡下缓，高程1780～1810m坡度约5～20°，高程1810m以上坡角近70°。

组成右坝肩的主要地层岩性为K13-2紫红色砾岩夹薄层及条带状中细砂岩和K13-1紫红色中细砂岩夹砾岩。

岩层产状为NE13°SE∠13°。

岩性软硬相间，岩相变化较大。

第四纪松散堆积物分布在河边和1935m高程以上的山坡上。

右坝肩岩体弱风化下限17～27m，以下为微风化。

由于右坝肩岸坡为一顺向坡，陡倾裂隙平行岸坡发育，NNW及NWW两组裂隙的组和，及裂隙的次生卸荷作用，使得右坝肩岩体局部出现松动卸荷，卸荷深度一般为4～5m，最大8m。

卸荷松动体的规模较小，方量仅数方。

右坝肩岩体质量多属Ⅱ级。

右坝肩部位断层不发育。

但构造裂隙较发育，主要发育有：
①NE5°～20°NW(SE)∠46°～89°
②NW310°～319°NE(SW)∠55°～89°
③NE40°～58°NW(SE)∠50°～76°
裂隙一般宽0.1～0.5cm，延伸十几米至数十米，均属硬性结构面。

右坝肩部位软弱夹层发育较少，K13-1地层中仅揭露2条夹层，平均厚度10cm。

分布高程在1815～1830m之间。

2·道路布设
根据工程总体布置规划，右坝肩边坡开挖工程修筑2条施工临时主道路；路边设置排水沟、防护墩、标识标牌、照明等设施。

（1）右坝肩开挖坝肩修筑临时主道路：根据现场实际地形情况，该条道路有2个方案R1、R2.
R1：自右岸临时交通洞上游出口处1890m高程起点，沿山坡地形就势绕行，至右坝肩边坡开挖顶部开口线处1960m高程，用于开挖人员、机械设备、爆破材料进场及1882m高程以上边坡锚固支护材料的供应。

道路起至高程1890m～1960m，宽度5m，最大纵坡15﹪。

出渣方式采用反铲、推土机配合推至1810m高程堆集，反铲配合自卸车出渣。

施工道路开挖所形成的边坡按永久边坡进行开挖与支护（局部冲沟采用浆砌石挡墙并设排水设施），R1的优点是起点高程高，工程量较小，纵向坡比合理（缓于15%），可供装载机或小型农车行走。

R2：为了加快工程进度，根据现场地形进行踏勘测量，做出R2线路。

该方案的起点定在上游围堰右堰头1815m高程，沿木场村截流备料场向右岸山坡脚方向到达1840m弃料场，该段坡比不大于10%；再沿山坡修建“之”字形道路至上游开挖面1892 m高程处（形成后开挖面上游段降至1882m高程），该段道路纵向坡比较大为15%～25%。

该方案加快了高程1902m-1862m施工，R2﹑ R1的配合有利于工程总进度计划的实现。

缺点是R2起点高程较低、线路长、坡度陡（局部达25%），只能满足反铲、装载机等重型设备通行，小型农用车则无法使用。

（2）新增施工道路（R4）：根据现场地形情况，起点高程1815m，即上游围堰沿原青大路顺下游，由爆破堆石料延边坡修筑便道1815m～1840m，反铲、钻机通行即可。

再由1840m 沿边坡向下游修筑便道。

临时施工道路主要技术指标表
3·设备选用
（1）钻机的选用
国内用于预裂孔造孔的钻机大体可分为两类：液压钻机和潜孔钻机。

液压钻机有阿特拉斯（瑞典ATLAS COPCO）、英格索兰（美国INGERSOLL-RAND）、古河（日本FURULAWA）等品种，这类钻机钻孔直径一般为76mm或89mm，自动化程度高，钻进速度快，但由于驱动钻杆的液压马达在钻机滑架上，钻孔时钻杆受很大压力，且钻杆直径较小，所以在钻孔过程中易发生“飘钻”，难以控制钻孔精度，从而影响钻孔质量。

潜孔钻机有英格索兰高风压CM351型、中风压CM220型（均由宣化矿山机械公司组装制造）及天水风动工具厂制造的低风压CLQ15型等。

这类钻机钻孔直径一般为105mm，由于钻杆冲击器在孔内钻头上方，且直径较大，所以不易发生飘钻。

根据以上分析，为满足积石峡工程爆破要求，本项目选用英格索兰高风压（风压可达2.46Mpa）CM351型进行预裂钻孔，古河-1200、古河HCR12主爆钻孔，局部用YT-28手风钻造孔。

（造孔辅助设备：寿力-780空压机、IR-750空压机、坡度尺、吊线垂、水准仪、三脚架、塔尺、全站仪、侧绳）
（2）其他设备选用
翻、装、运设备选用CAT330C液压反铲、320HP推土机、KL856装载机，运输设备选用20t自卸汽车。

4·坝肩开挖
右坝肩开挖工程包括坝右0+288.363m以右区域内的右岸高边坡、趾板基础及趾板上游边坡开挖以及大坝下游因坝体开挖而引起的边坡开挖。

在开挖过程中由于不同断面要求特点，本工程在施工中将预裂爆破、梯段爆破和保护层爆破有力结合起来运作从而达到较优施工效果。

开挖分层的总体原则是开挖时采取一个马道高度一次预裂，10m为梯段爆破高度分一次开挖成型，马道、趾板开挖预留保护层1.5～2m，梯段爆破完成后挖掘机、推土机清挖分两层（便于液压钻进行系统锚杆和锁口锚杆的钻孔）。

爆破参数根据最终爆破试验确定，可根据现场、地质进行调整。

（1）预裂爆破
边坡开挖采用预裂爆破，不耦合间隔装药方式进行爆破；参考同类工程爆破试验，边坡预裂爆破参数参考如下：
a. 钻孔直径：105mm （采用CM351）
b. 钻孔间距： 0.8m
c. 钻孔深度：12．06m （预留马道保护层2m 、坡比1：0.1）
d. 药卷直径： 32mm
e. 炸药种类：2#岩石乳化炸药
f. 不耦合系数： 3.3
g. 装药结构：不耦合间隔装药，导爆索传爆 h. 线装药密度（ρ1）：300g/m （调整范围280-320） i. 堵塞长度：1．0m
j. 底部1m 线装药密度：（3-5）ρ1 k. 顶部1m 线装药密度：0.8ρ1
以上参数为基准，在实际施工中，根据地质、现场确定合理的爆破参数和起爆网路。

在装药过程中为克服岩石对孔底夹制作用，孔底采用加强药包，其装药量为线密度的3-5倍;各药包间用导爆索串联固定于竹片间，在距孔口1m 处用砂袋将竹片固定于孔中心以保证孔内药包与孔壁有环状空隙，从而达到更好的爆破效果。

（2）梯段爆破
1）最大同时段起爆药量
梯段爆破孔虽不直接与保留岩面（建基面或边坡）相接触，但与开挖质量仍有密切的关系；此外，也直接影响到爆破块度，爆堆形状，施工进度和工程成本。

梯段爆破对建基面及边坡的影响主要是振动破坏。

当在保留基岩处由于梯段爆破引起的岩石振动速度超过一定值后，就会使岩石原有裂隙扩张，或影响边坡的稳定性。

在右岸坝肩石方开挖中，严格执行技术要求的规定，并采取技术措施，尽可能降低最大同时段起爆药量。

降低最大同时段起爆药量的方法是采用多段位孔外接力形式毫秒微差导爆管起爆网路。

对于规模较大的深孔梯段爆破，严格控制最大同时段起爆药量，常见的孔内延时的网路形式已不能满足爆破要求时。

采用孔外接力形式的导爆管起爆网路，方可
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321 预裂爆破
装药结构1-底部加强药包
（药为线密度的3～5倍);2-条形药包;3-隔离层;4-封堵段;5-导爆索;
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使最大同时段起爆药量得到尽可能的降低。

爆破网络图
预裂孔，间距80cm
排距1.2m
缓冲孔，间距2.0～2.5m
主爆孔，间排距４m*２m
电雷管起爆
在主爆孔装药过程中，孔径大于药径深孔难免对2#岩石乳化药棒造成大的变形，由于
孔距、单耗、单向的矛盾会出现装药不满；为避免上孔无药，可把连续装药该为分段装药，
药包间加入适当细沙，每段药包各用同段导爆管。

梯段爆破示意图（预裂）
2）爆破参数
在梯段爆破十几个参数中，最重要的有单孔药量、炸药单耗、孔距及排距等。

根据现
场生产进行优化，由现场、地质选定适宜本阶段的爆破参数。

右坝肩边坡开挖梯段爆破试验参数表
（3）预留保护层爆破
主要包括坝肩边坡马道、趾板基础部位的保护层开挖，保护层厚度一般预留1.5～2.0m。

1）边坡马道保护层开挖
右岸坝肩开挖马道预留2m保护层，在下一梯段出碴时预留部分石渣(距马道垂直高度一般不大于5m)，作为保护层开挖的施工平台，采用液压钻水平造孔一次光爆成型的方法，孔间距0.6m，在马道水平爆破完成后再随之一起挖除。

2）趾板建基面保护层开挖
趾板建基面预留岩体保护层，其保护层厚度由现场爆破效果确定，采用小炮分层爆破，孔间距0.6m，YT-28手风钻造孔，保护层厚度预留1.5m。

（4）爆破后安全检查
爆破完成后，由炮工进入爆破区进行安全检查，确认无哑炮、盲炮和拒爆等现象后方可解除警戒，允许施工人员和设备进入施工现场；若发现存在上述现象，及时通知安全文明办、监理工程师，确定处理措施当班进行处理。

（5）环境保护
1）爆破时噪声控制，即在爆破网络连接时控制单向药量。

2）坝肩开挖爆破后产生爆尘，每次起爆后及时洒水降尘。

3）坝肩开挖甩渣时扬尘，洒水人员及时配合反铲、推土机及时洒水。

爆破施工措施：
1）造孔过程中应减少超深，超深会造成更大的爆破振动。

2）采用多段微差毫秒起爆网络，以控制单向药量。

3）连接起爆网络时，应保证爆破渣体沿最小抵抗线抛，最小抵抗线方向爆破地震效应最小。

总结：爆破开挖应随时观察现场、岩石状况，做到施工有数，及时调整爆破参数;发现问题提早解决，更要做到开挖一个面，支护一个面。