刘成友，李 鹏，康向文，王燕山，郭 成，杨致远

(国电大渡河流域水电开发有限公司，四川 成都 610041)

0 引 言

双江口水电站采用砾石土心墙堆石坝，最大坝高312 m[1]，“高水头、大泄量、窄河谷”的泄水建筑物布置，高陡边坡开挖支护及复杂危岩体防治，以及施工场地紧凑、施工强度高、基坑开挖深等特点，增加了现场施工控制难度；同时，大坝工程坝肩边坡开挖过程中存在超欠挖、平整度等不满足设计要求的现象，制约了优良单元工程的评定[1-2]。因此，系统分析双江口水电站坝肩开挖影响因素，对提高坝肩边坡开挖单元工程优良率具有重要的意义。

目前，国内缺乏在高山峡谷地区建设300 m级心墙坝的经验，而国外300 m级心墙坝的实例也极少，坝肩开挖这一影响整个坝体后期填筑质量的关键性环节，其质量控制就显得尤为重要[3-5]。因此，本文以双江口水电站300 m级高坝为例，结合不平整度和超欠挖这两个影响小洞室开挖单元工程优良率的主要因素展开讨论和评估，并针对影响坝肩边坡开挖优良率的各项因素进行检查和统计分析，提出了基于G1-熵权组合分析方法，通过该方法的应用，达到为双江口水电站大坝坝肩边坡开挖质量控制要因确定及控制措施制定提供依据的目的，并为今后其他300 m级高坝坝肩开挖等类似问题提供参考。

1 双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素分析

1.1 坝肩单元工程开挖现状调查

双江口水电站两岸坝肩边坡陡峭，岩石整体较为破碎，裂隙发育(左岸堆石坝心墙沿轴线开挖高度约370～380 m，心墙及反滤区坝基边坡开挖坡比1∶1.15～1∶1.3；右岸堆石坝心墙沿轴线开挖高度约350～360 m，心墙及反滤区坝基边坡开挖坡比1∶0.58～1∶0.8)，加之施工管理有待提升，导致已开挖完成的边坡存在平整度差、超欠挖过大、半孔率低等现象，严重影响单元工程优良率，针对这一情况，成立QC小组，通过现场调研、资料查询等工作，统计出影响坝肩边坡开挖优良率因素，其中，不平整度占比67.5%；超欠挖占比18.2%；底部标高占比8%；半孔率占比6.3%。双江口水电站大坝坝肩边坡开挖优良率影响因素统计见表1。

表1 双江口水电站大坝坝肩边坡开挖优良率影响因素统计

根据统计结果可知，影响双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率的主要因素是不平整度和超欠挖，两项因素占总数的85.7%。

1.2 坝肩开挖单元工程优良率影响因素指标体系构建

根据调查结果，小组成员进行了原因分析，并绘制成关联图，如图1所示。

图1 双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素关联

基于关联图分析，根据工程施工实际情况，参考并借鉴相关文献，遵循数据可获得性、系统性和科学性等原则，选取预裂样架不满足要求、预裂孔钻孔质量差、爆破参数不合理、钻爆人员操作不当、预裂孔孔位偏差大5个评价依据，钢管刚度不足、样架加固方式不合理、角度检查频率不够、钻爆设备性能差等11项末端因素构建出双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素指标体系，如图2所示。

图2 双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素指标体系

2 基于组合赋权的坝肩开挖单元工程优良率影响因素模型计算

2.1 基于G1-熵权组合权重的坝肩开挖单元工程优良率影响因素模型构建思路

坝肩开挖单元工程优良率影响因素模型构建思路为：①步骤1。标准化处理坝肩开挖单元工程优良率影响因素指标数据。②步骤2。分别运用G1法和熵值法对各影响因素指标赋权。③步骤3。确定上述赋权方法的权重系数，计算得到各影响因素指标的组合权重。

2.2 指标的规范化处理

指标的标准化处理如下

(1)

式中，Aj为评价原始数据矩阵；aij为第i个单元工程第j个影响因素[6]。

2.3 单一评价法赋权

分别运用G1法、熵值法等进行影响指标权重计算，选取双江口水电站左坝肩(2 340～2 198 m高程)、右坝肩(2 340～2 198 m高程)共计74个单元工程作为获取各影响因素指标的原始数据。

2.3.1G1法计算权重

G1法充分反映专家的主观意见，是对影响指标的重要性排序，排序越靠前权重越大[7-9]。

(1)确定相邻影响因素xk的理想赋值。双江口水电站坝肩开挖相邻影响因素的重要性程度之比xk的理性赋值为

(2)

式中,xk为相邻影响因素rk-1与rk重要性程度之比，k=l,l-1,l-2,…,3,2，其中，l为实际影响因素指标数，l=11。

(2)计算各因素G1法权重。首先，计算坝肩开挖第i个因素的G1法权重wi，即

(3)

接下来，根据wi值，分别计算坝肩开挖的第l-1,l-2，…,3,2个影响因素的权重

wk-1=xkwk

(4)

式中，wk为第k-1个指标的G1法权重，k=l,l-1,l-2,…,3,2，l=11。

2.3.2熵值法计算权重

熵值法是通过计算同一指标的数值差客观反映指标的重要性程度的一种方法，差值越大权重越大[10-11]。

(1)构建原始数据矩阵。双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率指标体系具有n(n=11)个影响因素，针对m(m=74)个单元工程，则其原始数据矩阵为

(5)

(2)标准化原始数据矩阵。将aij带入式(1)，得到标准化矩阵

(6)

(3)计算影响因素熵值。根据式(6)得到的标准化矩阵，计算第j个影响因素的熵值，即

(7)

式中，d=1/lnm。

(4)计算影响因素熵权。根据熵值计算第j个影响因素的熵权φj，即

(8)

则n个影响因素的熵权值为φ=(φ1φ2…φn)。

2.4 组合权重的确定

为充分利用坝肩开挖领域的专家经验，同时又参照实际开挖单元工程数据，通过对各影响因素的G1法主观权重和熵权法客观权重的线性组合，计算第j个影响因素的组合权重，即

w′j=λ×wj+(1-λ)φj

(9)

式中，λ为调节系数。

根据总误差平方和最小化原则，建立目标函数，计算调节系数λ，即

(10)

对式(10)求导，并令其等于零，可解得调节系数λ=0.5，即

由实验结果可以看出，二语学习者与母语者在判断句子是否合乎语法方面没有显著差异，二语水平没有影响到学习者对句子的判断。所以推论出:中国英语学习者没有受到母语影响，他们对非限定动词的特征有清晰认识，了解其语法规则，拥有显性知识。这种显性知识也体现了学习者的元语言能力。

(11)

式(11)表明，组合权重为G1法权重和熵权权重的均值，最终可得各影响因素的组合权重为w′j=(w′1,w′2,…,w′n)T。

3 结果分析

本文选取双江口水电站左坝肩(2 340～2 198 m高程)、右坝肩(2 340～2 198 m高程)共计74个单元工程获取各影响因素指标的原始数据，将各指标数值规范化处理，得到第i个单元工程第j个影响因素指标标准化后的值sij，i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

3.1 G1法权重计算

QC小组专家对影响双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率的11个因素指标的主观排序为r2>r3>r5>r7>r1>r10>r8>r6>r11>r4>r9；相邻影响因素的重要程度之比xk的立项理想赋值为：x2=r1/r2=0.3；x3=r2/r3=1.1；x4=r3/r4=6.9；x5=r4/r5=0.15；x6=r5/r6=6.1；x7=r6/r7=0.65；x8=r7/r8=1.3；x9=r8/r9=2.6；x10=r9/r10=0.35；x11=r10/r11=1.3。

将由式(2)得到的理性赋值代入式(3)、(4)中，得到样架钢管刚度不足(r1)、样架加固方式不合理(r2)、角度检查频率不够(r4)、钻爆设备性能差(r4)、梯段高度不合适(r5)、火工材料性能不满足要求(r6)、装药联网不满足要求(r7)、预裂孔放样精度不足(r8)、施工技术交底不到位(r9)、钻爆人员工作经验不足(r10)和预裂孔间距不合理(r11)等11个影响因素的G1法权重为

3.2 熵权值法权重计算

采用0～3的4级测度法对单元工作的各影响因素进行打分，构造评价的原始数据矩阵，即

根据上述得到的原始数据矩阵，运用式(1)、(6)、(7)和(8)可计算得到双江口水电站大坝坝肩开挖单元工程优良率各影响因素的熵权权重为

3.3 基于G1-熵权值组合赋权的权重计算

将各影响因素运用G1法和熵权值法得到的权重代入式(11)，得到双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素组合权重为

综上，可得双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率影响因素指标权重赋值，如表2所示。

表2 双江口水电站坝肩开挖单元工程影响因素指标权重

3.4 综合分析

影响因素指标权重的大小可直接反映该因素的关键程度，根据评价结果可知，样架加固不合理、梯段高度不合理和角度检查频率不够三项影响因素的组合权重值分别为0.276 81、0.218 50、0.210 95，累计权重值达到0.706 26，是影响双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率的主要因素，需重点关注。

4 坝肩开挖单元工程优良率影响要因措施控制

针对样架加固不合理、梯段高度不合理和角度检查频率不够等影响双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率的要因，制订专项技术和管理措施，并应用于实践。

4.1 措施制定

(1)对策实施一——提高样架搭设质量。①斜杆间距由1.5 m改为0.8 m，一孔一杆进行控制；②严格控制前后两排插管深度，并用砂浆充填密实，以牢靠固定样架；③将原独立样架调整为紧贴岩面搭设，尽量减小钻机平台宽度，以控制技术性超欠挖(采用YQ100B型钻机造孔不可避免)，样架应安装牢靠，刚度满足施工要求。

(2)对策实施二——减小梯段高度。通过综合对比分析，将左坝肩(坡比1∶1.3)开挖梯段高度由10 m降到7.5 m，钻孔深度由16.13 m减小到11.17 m以下，大大减小了钻孔过深造成“飘孔”风险和飘孔偏差较大的问题。试验段预裂孔采用采用YQ100B型钻机造孔，孔径90 mm；梯段高度为7.5 m，预裂孔钻孔深度12.3 m，倾角为38°,孔间距为0.8 m，孔内采用φ32 mm乳化药卷不耦合间隔装药，线装药密度为280 kg/m，单孔装药量3.92 kg，最大单响39.2 kg。

(3)对策实施三——增加角度检查频次。①样架搭设前必须测量放样，样架搭设后对样架角度进行测量复核，钻机固定后再次复核角度，钻杆安装后对其角度和对准孔位进行校对，监理工程师对其校对情况进行复核，偏差满足要求后方同意开钻。②钻孔过程中严格落实“五步校杆法”，即在开钻后20、50、100、150 cm及200 cm部位均进行校杆，确保钻杆在钻孔过程中角度无误。

(4)对策实施四——加强管理措施，一炮一评价。加强管理措施，实行预裂孔钻孔责任到人(定机、定孔、定人)，采取奖罚措施，对钻孔多次不合格人员予以辞退或调换工作岗位。

(5)严格爆破开挖过程工序控制，实行爆破开挖“三准证”制度；严格落实“一炮一设计”、“一炮一总结”，不断提高开挖爆破水平。

4.2 爆破效果检查

将上述措施应用于实际施工过程中，爆破后对爆破效果进行检查，检查情况如下：

(1)爆破裂隙。壁面基本无新生爆破裂隙。

(2)半孔率。本梯段半孔检查总长度为479.33 m，有效半孔长度为436.8 m，半孔率91.1%，由于下游侧存在3条地质裂隙，导致半孔率偏低。

(3)平整度。本梯段共计检查30个点，最大值16 cm，最小值4 cm，平均值8.5 cm合格率96.7%。

(4)超欠挖。本梯段共检测29个点，无欠挖情况，最大超挖34 cm，最小超挖4 cm，平均超挖16.1 cm，超欠挖合格率93.1%。

通过对比试验得出，开挖梯段高度7.5 m时，半孔率、不平整度、超欠挖均能满足设计及规范要求。

4.3 结果对比分析

经过对以上措施的逐步落实，左坝肩(2 340.00～2 272.5 m高程)超欠挖检测断面206条，测点1 268个，检测最大超挖129 cm(地质缺陷)，平均超挖14 cm，无欠挖，超欠挖合格率93.8%；开挖综合半孔率82.3%(局部岩石节理裂隙较发育)；开挖面不平整度检测534个点，合格率93%，最大值20 cm，平均值8.7 cm。

右坝肩(2 360.00～2 272.5 m高程)超欠挖检测断面 125条，测点920个，超欠挖合格率95%，检测最大超挖50 cm(局部岩石节理裂隙较发育)，平均超挖13 cm，无欠挖；开挖综合半孔率90.07%；开挖面不平整度检测300个点，合格率94%，最大值20 cm，平均值8.7 cm。

5 结 论

(1)结合双江口水电站坝肩开挖实际，通过QC小组活动，提高了该电站坝肩开挖单元工程优良率，达到了“拱肩槽”开挖效果，减少了欠挖处理费用和后续岸坡混凝土超填费用，有利于节约投资。

(2)该工程处于高地应力地区，边坡开挖后存在岩爆风险。通过减小开挖梯段高度，在下一梯段开挖前通过堆渣即可完成边坡的支护施工，提高了支护施工的及时性；同时，减少了排架搭设工程量，降低了边坡支护高排架作业风险。

(3)本文提出的方法能较好地实现对300 m级高坝坝肩开挖单元工程优良率影响因素的分析，并据此提出相应的防控措施，这不仅为双江口水电站坝肩开挖质量控制和安全管理提供依据，还可为今后其他300 m级高坝坝肩开挖等类似问题提供借鉴。