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特高拱坝水垫塘反拱型底板开挖施工技术

白鹤滩水电站水垫塘全长约360.00m，采用圆弧反拱底板接复式梯形断面。
水垫塘反拱底板圆弧半径111.02m，圆弧底板弧底开挖高程556.00m，拱端开挖
高程559.00m，反拱底板预留保护层，保护层厚度为2～5m。水垫塘基础为柱状
节理玄武岩、角砾熔岩及隐晶质玄武岩，根据水垫塘施工条件及开挖体型特点，
水垫塘高程603.00～559.00m之间边坡采用自上而下分层梯段预裂爆破开挖，高
程559.00m以下水垫塘反拱底板基础采用水平预裂爆破和复合消能爆破相结合
的方式开挖，既保证了建基面开挖质量，也极大的缩短了反拱底板开挖的施工工
期，为实现了水垫塘混凝土如期开浇提供了保障。

标签：圆弧反拱底板；预留保护层；柱状节理玄武岩；水平预裂爆破；复
合消能爆破

1工程概况

1.1枢纽介绍

白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县境内，是金沙江下游干流河
段梯级开发的第二个梯级电站。电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦
沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合效益，是西电东送骨干电源点之一。
水库总库容206.27亿m3，正常蓄水位825.00m，电站装机容量16000MW，多
年平均发电量625.21亿kW？h。本工程为Ⅰ等大（1）型工程，枢纽工程由拦河
坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱
坝，坝顶高程834.00m，最大坝高289.00m，坝下设水垫塘和二道坝。地下厂房
对称布置在左、右两岸，厂房内各安装8台单机容量为1000MW水轮发电机组。
电站建成后，将仅次于三峡水电站成为世界第二大水电站。

1.2水垫塘体型及地质条件

白鹤滩水电站大坝下游水垫塘采用圆弧反拱底板接复式梯形断面。水垫塘反
拱底板圆弧半径111.02m，圆心角26.73°，弦长51.27m，圆弧底板弧底开挖高程
556.00m，拱端开挖高程559.00m，矢高3m，反拱底板预留保护层，保护层顶面
高程561.00m，保护层厚度为2～5m。

水垫塘边坡主要分布P2β31～P2β32层隐晶质玄武岩、第二类柱状节理玄武
岩、角砾熔岩等，

基础主要由P2β32层柱状节理玄武岩、角砾熔岩部位和P2β31层隐晶质玄
武岩构成。P2β32層柱状节理玄武岩岩体内层内错动带发育，岩体呈弱风化下段，
弱卸荷，开挖爆破制标准较高（要求10m高处振速不大于10cm/s，1m处声波衰
减率不大于10%）。

2水垫塘反拱底板开挖总体方案

水垫塘左岸边坡高程603m以下开挖厚度大，约35～60m，按照设计要求，
应采取前缘分块爆破，基础面预留保护层厚约3～6m；高程559m以下为圆弧反
拱底板断面，弧底板弧底开挖高程556.00m，拱端开挖高程559.00m，矢高3m，
反拱底板预留保护层，保护层顶面高程561.00m，保护层厚度为2～5m。

根据水垫塘的地形条件、体型特点及工期要求，水垫塘高程603.00～559.00m
之间边坡在前沿块爆破完成后，同步进行自上而下分层梯段的预裂爆破开挖；高
程559.00m以下水垫塘反拱底板基础采用水平预裂爆破和复合消能爆破相结合
的方式开挖。

水垫塘反拱段位于水垫塘边坡的底部，为保证水垫塘反拱底板开挖时坝基及
水垫塘施工道路的畅通，以水垫塘中心线为界，对水垫塘反拱分左右岸两部分进
行开挖。当一侧施工时，可在另一侧布置施工道路，施工道路采用左右岸交替布
置的方式以保证整个大坝基坑施工材料、设备及渣料的正常运输。

3水垫塘反拱底板开挖施工程序

水垫塘边坡高程603.00～559.00m，在前沿块爆破完成后，预留保护层主要
采用预裂爆破施工，建基面边坡预裂主要根据保护层顶面开挖岩石出露情况及振
动监测结果进行布孔及装药，在岩层出露相同部位，根据上一炮的监测结果，对
爆破参数进行优化调整。

水垫塘反拱底板高程559.00m以下（保护层顶面高程561.00m）基柱状节理
玄武岩开挖质量要求高、工序复杂、施工工期紧张（整个水垫塘预裂面积23.8
万m2，开挖工程量达143万m3，施工工期仅为9个月，开挖预裂速度将达2.6
万m2/月（881m2/天）），为实现节点工期目标，研究出了上下两侧或中部抽槽，
顺水流向多点面推进，确保了反弧基础面成型及大面积预裂和复合消能爆破相结
合同步进行施工。

4水垫塘反拱开挖爆破技术

根据水垫塘节点工期目标及不影响大坝固结灌浆（水垫塘开挖和坝基固结灌
浆之间的安全距离按照规范要求不小于30m），为加快水垫塘的开挖速度，水垫
塘反弧基础面开挖采用预裂能爆破和复合消能爆破相结合方式进行施工。预裂能
爆破和复合消能爆破均采用精细化开挖爆破方案，在试验区及非试验区爆破实行
一炮一总结，建基面每开挖一块，由参建各方