2023年11月22日发(作者：s7edge刷机包)

工 程 技 术

2021 NO.10（上）

中国新技术新产品

浅谈高陡边坡缓倾角预裂开挖施工技术

李宗显

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213）

摘 要：该文阐述了300m级双江口砾石土心墙堆石坝，高陡边坡缓倾角预裂开挖爆破施工技术，采用QZJ-100B

潜孔钻机，通过精准定位，分步法施工提高钻孔精度，严格过程监督、控制及工序验收，提高了预裂孔钻孔质量，

在满足开挖技术要求，确保成型质量的前提下，提高了半孔率、减少了超挖量、减少了爆破后应力松弛的深度，

其施工工艺流程及方法，可为同类工程提供借鉴。

关键词：双江口；高陡边坡；缓倾角；预裂开挖

中图分类号：TV 542 文献标志码：A

1 工程概况

双江口水电站坝址位于大渡河上源河流足木足河与绰

斯甲河汇合口以下约2km处，采用坝式开发，水库正常蓄水

位2500m，总库容28.97亿m

3[1]

，电站装机容量2000MW。拦

河坝为砾石土心墙堆石坝，是我国在建的世界最高坝，坝顶

高程2510m，坝底最低高程为2195m，最大坝高达315m。校

核洪水位2504.42m，最低死水位2420.00m，多年平均发电量

77.07亿kWh

∙

[1]

。

大坝左右岸坝肩除2280m高程设有一条4.5m宽施工期

临时马道外，其他高程均无马道。边坡高陡且变级，相较于

其他工程边坡，坡比更缓且多变，最缓坡比为11.3，具体

∶

坡比详见表1，施工安全风险高、工期紧张、工程质量要求

高。

表1 边坡开挖相关参数

部位高程设计坡比

左坝肩2396m~2280m11.3

2510m~2396m11.25

2280m~2195m11.15

2510m~2440m10.8

2440m~2330m10.58

2330m~2240m10.8

2240m~2198m10.7

∶

∶

∶

∶

∶

∶

∶

边坡高程2510m~2600m附近出露，断层主断带宽1.3m~5.5m，由

糜棱角砾岩、次生泥组成，断面可见近水平和近垂直方向擦痕，

湿润，风化强，破碎带、影响带呈锈色；在破碎带、影响带内

可见次级错动。

右岸堆石坝心墙沿轴线开挖高度约350m~360m，开挖最

大高程2550m。岸坡走向N70W，自然坡度55~63。右坝

°°°

肩基岩裸露，黑云母钾长花岗岩致密坚硬，裂隙总体较稀疏，

岩体风化弱，边坡整体稳定。规模较大的F1断层在边坡上部

2540m左右高程出露，与边坡走向斜交，虽产状陡立，但其

破碎带及影响带较宽大，性状差，属Ⅳ~Ⅴ类，稳定性差，

需采取可靠工程处理。

右岸坝肩F1断层在2510m~2600m高程出露且其破碎带

及影响带较宽大，性状差，属Ⅳ~Ⅴ类，稳定性差，对该部

位开挖边坡采取锁口锚固等处理措施，同时加强对F1断层

破碎带的防渗处理。此外，右岸边坡岩体中其他结构面和岩

脉较发育，相互切割组合，局部可形成不利组合块体，部分

稳定性差，应加强锚固处理。开挖线外岸坡表部由于卸荷作

用形成的局部小型拉裂块体应予以清除处理

[1-2]

。

右坝肩

3 技术要

求

根据相关规范及设计要求，边坡开挖爆破具体要求如

下：1）边坡每台阶开挖允许偏差为开挖高度的±2%；2）大

坝心墙盖板基础允许超挖不超过20cm，不允许欠挖，爆破后

岩面的不平整度不超过15cm；3）石方开挖自上而下进行，高

度较大的边坡，应分梯段开挖，梯段高度不大于15m，严禁

采取自下而上的开挖方式；4）预裂爆破后，在距预裂面5m

范围内开挖爆破的药卷直径不大于70mm；5）预裂孔最大单

响药量不宜大于50kg；6）预裂爆破形成的裂缝面应贯通；残

留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，相邻两残留炮孔间

的平整度小于15cm；7）梯段爆破要求：距建基面30m以外

单响药量不大于100kg，30m~15m不大于75kg，15m以内不

大于25kg；具体单响药量可根据现场爆破试验确定；8）设

计边坡面上的安全质点振速≤10cm/s。

2 地质条件

2.1 左岸坝肩边坡

左岸坝肩主体介于勘探剖面横Ⅰ下游侧至横Ⅳ勘探剖

'

面上游侧间，整个坡段总长约300m，总体走向N50~60W ，

°°

自然坡度35~53，下游侧为崩坡积物覆盖，崩坡积物厚度

°°

10.1m~32.70m。2600高程以上基岩裸露，大部分区域为光壁，

产状N40~80W/SW∠20~50。岩性为可尔因花岗岩杂岩体—

°°

燕山早期木足渡似斑状黑云钾长花岗岩（

γ

2

。根据地质勘）

K

5

查资料显示，左坝肩无区域性断裂裂隙，地质构造以次级小

断层、节理裂隙为主

[1]

。

2.2 右岸坝肩边坡

右岸坝肩基岩裸露，坡段总长约340m，总体走向

N65~75W，自然坡度一般45~60，2400m高程以下基岩陡壁

°°°°

坡度达70~75，坡脚为块碎石层，大小混杂，结构松散，稳定

°°

性差

。右岸基岩主要为木足渡似斑状黑云钾长花岗岩，分布

于2600m高程以下，岩体呈灰白色，2600m高程以上和可尔因沟

口一带为可尔因二云二长花岗岩。根据地质勘查资料显示，右

坝肩断层相对发育，规模较大者为近EW向的F1断层，在坝肩

[1]

4 施工特点

根据现场各作业分布情况及作业环境，该工程开挖爆破

作业特点如下：1）坡度较缓，孔底倾角偏差较大，控制难度

大；2）高边坡作业，安全风险大；3）爆破控制要求高，爆

破石渣的块度和级配须满足大坝压重区及围堰填筑要求；4）

工作面狭窄，上下交叉作业多，施工干扰大；5）山体陡峭，

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样架固定：在样架基础部位布置二排长80cm，φ22mm出渣道路布置困难，爆破材料运输均采用人工搬运；6）高寒

插筋，排距100cm~130 cm。插筋入岩深度50cm，外露30cm，

水平间距3m，插筋外套钢管与样架平台采用扣件牢固连接。

安装导向管：沿设计坡面安装长约200cm导向钢管，间

距150cm。导向钢管水平夹角由测量放样后，利用坡度尺进

行调整，最后再用测量仪器进行检查。根据不同坡度，导向

管（钻机）安装角度均不同：坡比10.58，导向管（钻机）

∶

角度61.1º；坡比10.8，导向管（钻机）角度52.4º；坡

∶

比11.15，导向管（钻机）角度41.7º；坡比11.3，导

∶∶

向管（钻机）角度38.2º。

导向钢管安装后，再安装二排横杆从低至高

安装横杆

：

与导向钢管采用扣件连接牢固。样架采用搭设铺放时，其搭

接长度不得小于50cm，错缝搭接。

质量检查验收：样架完成后，安装QZJ-100B潜孔钻，

利用坡度尺、量角器及吊线锤进行质量检查，并对垂直度进

行校核，发现问题及时调整。样架和QZJ-100B潜孔钻安装

及开孔位置，必须经过作业班组“初检”、“复检”，项目部质

量部负责“终检”，并由测量人员及测量监理测量合格，由

现场监理工程师验收合格后才能进行预裂孔开钻

[4]

。

钻孔：预裂孔及缓冲孔采用QZJ-100B潜孔钻进行钻

孔，主爆孔采用D7/D9液压钻机钻孔。开孔前，采用地质罗

盘或量角器准确测量出开钻角度，分别在钻进20cm、100cm、

200cm时对钻杆角度进行校核、调整，钻孔深度保证孔底高

程一致，使爆破后岩面整体平整，便于下一循环作业和满足

建基面开挖要求。为防止钻孔过程灰尘污染空气，钻孔时须

设置水管进行喷雾降尘。钻孔结束后，及时将岩粉吹除干净，

并对孔深进行检查，孔深不够的需加深，钻孔超深时，用岩

粉对孔底进行补填；钻孔时，随时将孔口岩渣清除干净并整

平，防止掉入孔内；钻孔结束后要封好孔口，防止雨水将岩

粉冲入孔内。预裂爆破钻孔时必须使用样架，样架必须固定

牢固。在QZJ-100B钻机上加装限位板、扶正器并在钻机上

气侯对施工影响大；7）边坡地应力大，边坡预裂平整度控制

难度大。

5 施工方法

5.1 工艺流程

根据设计图纸及技术要求，结合现场边坡出露地质条件

及人员设备组织情况，对边坡预裂钻爆工艺流程进行细化，

具体流程见图1。

5.2 施工方法

5.2.1 施工准备

施工准备包括以下内容：1）技术准备。开工前，组织

技术人员认真学习、审核施工图纸，熟悉规范和技术标准，

对施工人员进行技术及安全交底等。具体要求如下：①施工

方案、爆破设计编制；②施工技术交底；③对造孔所用工器

具进行改造、校检，保证精度；④准备施工记录表格（包括

钻孔记录、装药记录和联网记录等）；⑤爆后分析成果（爆

后粒径大小、大面平整度、预裂面残孔率及平整度）；2）设

备与材料。开工前，组织相关人员，对施工方案及爆破设计

进行分析，合理组合机械设备及主要材料，具体要求如下：

①钻孔设备。预裂孔与缓冲孔钻孔采用QZJ-100B潜孔钻，

主爆孔钻孔采用D7/D9液压钻机。②爆破器材。爆破器材选

用由雅安雅化生产的乳化炸药、导爆管雷管、导爆索。③钻

孔检查器具。钻孔检查以高精度量角器、水准尺、吊锤配合

全站仪，利用三脚架对钻孔工程进行控制。

5.2.2 测量放样

为保证开挖质量，坝基预裂孔实行逐孔放样，放出各预

裂孔孔位点及方位点，用油漆标识，进行点位编号，点位偏

差±1cm，方位点距孔位点距离大于2.5m。并采用白灰洒

[1]

出开挖结构边线，并标出高程、孔深及倾角等。

缓冲、爆破孔分别在每间隔10个孔位放1个控

制点，其他孔位点，由现场技术员根据爆破设计

参数逐孔布置。放样点均采用编织袋压盖保护，

防止点位丢失及人为破坏。

[3]

5.2.3 基础面清理

在进行样架搭设前，须对搭设样架部位的基

础面进行清理平整，保证样架搭设稳定。凸出岩

体清理由人工配合破碎机进行整平，钻孔平台不

平整度控制在±20cm。

5.2.4 样架搭设

样架采用φ48mm、=3mm的钢管进行搭

δ

设，单层结构，垂直高度约1.0m~1.3m，水

平方向立杆间距为1.5m，沿水平横杆布置两

排插筋，插筋采用Ф22mm钢筋，插筋入岩

深度50cm，外露30cm，水平间距3m，插筋

外套钢管与样架平台采用扣件牢固连接，插

筋孔采用YT-28手风钻钻孔，锚固剂灌注。

钻机水平小横杆和沿坡面的横杆采用扣件和

立杆固定，具体布置型式见图2、图3。

图1 工艺流程图

ϕ

22mm插筋

图2 样架结构平面示意图

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5.3.1.4 起爆

预裂炮孔和梯段主炮孔若在同一爆破网络中起爆，预裂

炮孔先于相邻梯段炮孔起爆时间不小于75ms。预裂孔最大单

响药量不大于50kg。当药量超过规定时，根据预裂部位的具

体情况进行串联分段起爆。

5.3.2 梯段爆破

5.3.2.1 主爆孔参数

根据现场爆破试验及爆破料粒径，形成梯段主爆破钻孔

参数，详见表3。

表3 梯段主爆孔爆破参数表

梯段高度孔径药径底盘抵抗线孔距排距堵塞长度单耗

（m）（mm）（mm）（m）（m）（m）（m）（kg/m³）

7.0 90702.532.52.20.35~0.5

ϕ

22mm插筋

图3 样架侧视图

加焊固定支架，防止开孔时的钻头偏移和“飘钻”现象。

装药：梯段爆破预裂孔竹片绑扎，导爆索串联φ32

mm

乳化药卷间隔装药，线密度250g/m~350g/m，主爆孔采用

φ70

mm

岩石乳化炸药，单耗按0.35 kg/m³~0.5kg/m³进行控

制。装药作业时，除爆破员外，施工设备及其他施工人员均

需撤离至距离爆破区200m以外的安全区域，并安排专职人

员在炮区各个出入口进行安全警戒。

连网爆破：装药结束后，按爆破设计进行连网起爆。为

保证爆破作业安全和边坡稳定及成型，均采用毫秒微差非电

起爆网络。

爆后分析：实行一炮一分析的原则，在每次爆破完成

后，组织相关人员对爆破后岩石地质条件、坡面平整度、残

孔率等进行分析，确定爆破参数合理性，优化爆破设计。

爆破后，首先由爆破员及安全员进入开挖区

安全处理

：

进行安全检查，对发现的问题，如盲炮、危石等进行处理。

出渣前，清理边坡松动石块，及时对开挖岩面进行检查，并

根据岩面出露情况确定是否需要临时支护，以保证岩石边坡

稳定安全。

出渣完成并经安全处理后，清理工作面附

作业面清理

：

近的石渣，便于进行下一循环。翻渣时要求洒水降尘。

安全观测：边坡开挖后，对开挖面加强安全巡视检查，

结合岩石变形仪器及时进行岩石边坡变形观测，保证边坡的

稳定，并派专人进行安全监测和资料分析，发现异常情况立

即发出警告，通知施工人员及设备撤离现场，同时采用必要

的处理措施，确保施工人员设备安全

[5]

。

5.3 爆破设计

5.3.1 预裂爆破

5.3.1.1 孔距

根据现场预裂爆破试验及其成型效果，最终形成各梯段

预裂爆破钻孔参数，详见表2。

表2 预裂爆破钻孔参数表

施工项目坡比

10.587.08.09900.8

∶

坝肩明挖

10.87.08.96900.8

∶

11.157.010.67900.8

∶

11.37.011.48900.8

∶

梯段高度钻孔深度孔径孔距

（m）（m）（mm）（m）

5.3.2.2 缓冲孔参数

紧邻设计边坡预裂孔的1排梯段炮孔作为缓冲炮孔，其

孔距和每孔装药量，详见表4。

表4 梯段爆破缓冲孔参数表

梯段

高度

（m）

7.090320.51.82.01.532.0

孔径药径超深孔距

（mm）（mm）（m）（m）

距前排主

爆孔距离

（m）

距预裂

孔距离

（m）

堵塞

长度

（m）

线装药密

度（kg/

m）

5.3.2.3 爆破网路

梯段爆破网络采用大区微差爆破，梯段爆破单响药量及

一次总装药量，须满足质点振动速度的要求。具体控制措施

详见第3章第（8）条要求。

6 结论

综上所述，为解决边坡预裂开挖成型质量，严格执行事

前预防、事中控制、事后总结的控制手段，施工过程中通过

严格的三检制，即开孔前由测量及质检人员的逐孔放样、检

查，钻孔过程的全过程检查跟踪，分别在钻进20cm、100cm、

200cm时，对钻杆角度进行校核、调整。达到每孔检查，每

孔必检。钻前检查校核，过程抽检，钻后检查验收，保证开

挖面质量。通过一系列控制手段，提高了现场施工工艺水平、

效率及成型质量，减少了过程质量整改，降低了后期混凝土

回填成本，为后序盖板混凝土施工奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 张传虎，胡浩，曹中升，等. 高陡边坡快速优质开挖施工

技术[J]. 电力勘测设计，2019（3）：55-58，64.

[2] 白永生，王强. 高、陡、直坝肩高边坡开挖施工技术[J]. 四

川水力发电，2011，30（1）：9-11.

[3] 翁杨，范远林，谢兰夫. 山区高陡边坡现浇段少开挖施工

技术研究[J]. 建筑工程技术与设计，2021（9）：348.

[4] 汪焱周. 高陡边坡爆破开挖施工技术[J]. 山西建筑，2012，

38（7）：159-160.

[5] 李海涛，胡硕鹏. 高陡边坡开挖支护技术在水利工程边坡

处理中的应用研究[J]. 科技风，2019（25）：112-113.

5.3.1.2 线装药密度

边坡预裂线装药密度为280g/m~350g/m，建基面保护层

水平预裂线装药密度为200 g/m~250g/m。

5.3.1.3 装药结构

底部加强装药3对φ32mm药卷，中间间隔装药，每间

隔26cm，安装半节32mm药卷，孔口段用岩粉堵塞1m。

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