三峡下岸溪砂石系统采场高边坡的设计与施工.doc

三峡下岸溪砂石系统采场高边坡的设计与施工

本文主要介绍三峡下岸溪砂石系统采场高边坡的设计与施工。其施工工艺和各项设计参数对花岗岩地区的类似工程有着相当的参考价值。
一、 工程概况：
1、 概述
下岸溪砂石系统采场位于三峡坝址下游左岸下岸溪东面的鸡公岭。采场开采范围：长688M，宽503.5M，水平投影面积0.347KM2。
采场所在山体总体较为完整，地势东高西低，地面高程一般为 ▽230-▽540M，最高为东北角的太极图，高达▽576.5M。山坡上陡下缓，地形坡角一般为25-45度，局部可达50度以上，甚至形成陡崖。
2、 工程地质
采场出露的基岩主要是前震旦系斑状花岗岩，另有少量岩脉（以辉绿岩脉为主），占采场岩石总量的1%左右。岩石的物理力学性质见下表：
下岸溪砂石系统料场岩石物理力学性质一览表
岩石名称
风化带分部
比重
容重（KN/M3）
抗压强度（MPA）
吸水率（%）
干
饱和面干
干
湿
斑状
花岗岩
弱风化上部
2.69
26.5
26.4
88.3
60.1
0.83
弱风化下部
2.69
115.6
85.4
微新岩
2.69
26.8
26.75
175.1
138.3
0.30
辉绿岩类
2.84
27.6
27.7
143
118
0.24
二、 采场高边坡的设计：
1、采场总体规划
根据毛料的需求和采场地质、地形规划整个采场，具体规划见下图。
2、具体设计
采场开挖主要采用钻爆法施工，自上而下分层开挖，台阶高度为12M，终采高程为Ñ292，从而将形成Ñ532-Ñ292高达240M的高边坡。为保证高边坡的安全稳定、形象美观，对高边坡的施工作了特殊的要求。具体设计如下：
A．边坡坡比
①、 全风化层设计坡比为1:1;
②、 强风化层和弱风化层上限设计坡比为1:0.5;
下岸溪砂石系统料场总平面图
③、 弱风化层下限以及微新岩层设计坡比一律为1:0.3。

B．边坡马道设置：
①、每12M高（一个台阶）设置一条马道；
②、宽度为6M、3M的马道间隔布置。
C．边坡施工方法：
①、 全风化层采用凿裂法（利用反铲一次性形成1:1的边坡）；
②、 强风化层及其以下岩层均采用钻爆法施工（预裂、光面爆破）。
D．边坡防护
①、 全风化层以上采用植草挂网（在草皮上覆盖一层塑料网）防护；
②、 全风化层以下，且边坡比较完整，岩石整体性较好，采用素喷；
③、 边坡含夹层或破碎带，岩石节理裂隙比较发育，采用挂网喷护；
④、 边坡上有较大的松动块或局部滑坡，采用打锚筋的方法处理。
三、 具体施工工艺及参数：
1、 边坡开挖
除全风化层采用凿裂法施工外，其它岩层均采用钻爆法施工。
① 、边坡施工要求
根据水利水电工程土石方开挖施工规范的要求再结合下岸溪采场的地质地形情况，对此高边坡的开挖作如下要求：
a. 预裂（光面）孔、缓冲孔、最后两排主爆孔不能超深；
b. 预裂（光面）爆破层的厚度不大于16M（如下图，这样既可保证边坡预裂（光爆）效果，又不会因为炮孔排数太多，装药量太大，单响无法控制而危及整个高边坡）；
c. 缓冲孔前三排主爆孔只能装袋装炸药(不能装混装炸药)；
d. 边坡的超欠挖误差不大于15CM、马道的超欠挖误差不大于50CM、边坡半孔率在85%以上。
实践证明，边坡转角处和坡比渐变段以及弧形边坡采用“光面爆破法”代替“预裂爆破法”更能保证边坡开挖效果。
②、边坡开挖具体爆破参数
根据料场的地质情况及炸药的性能参数合理设计爆破参数，并经过三年多的爆破实验和调整，总结出如下参数(钻孔平面布置图如下)：

采场边坡爆破参数表
项
目
强风化层
弱风化层上部
弱风化层下部（含微新岩）
减弱爆破孔
边坡预裂（光面）孔
减弱爆破孔
边坡预裂（光面）孔
减弱爆破孔
边坡预裂（光面）孔
钻机
CM351
ROC742HC
CM351
CM351
ROC742HC
CM351
CM351
ROC742HC
CM351
梯段高度
12
12
12
12
12
12
钻孔倾角
750
1:1
750
1:1
750
1:0.3
排距

孔距
2m
0.8--1m
2m
1m
2m
1~1.2m
钻孔长度

药卷直径
50mm
32mm
60mm
32mm
70mm
32mm
堵塞长度

1.2m

1.2m

钻孔直径
105,90mm
105mm
105,90mm
105mm

单耗药量
0.42-0.46g/m3
350~450g/m
0.58-0.60g/m3
550~600g/m
0.60-0.65g/m3
550~650g/m
装药结构
连续
间隔
连续
间隔

1.2m
起爆网络
排差
排差
排差
排差
105,90mm
105mm
起爆方式
非电
非电
非电
非电
连续
间隔
③、爆破网络
根据多次爆破实验和质点振速监测，总结出如下图典型的爆破网络图。缓冲孔、主爆孔排间微差采用MS3（50MS）、预裂孔早最后一排主爆孔110MS先响。
④、边坡处理
a．对边坡和马道上的松动石块采用人工撬挖的施工方法；
b．对边坡和马道的欠挖部分采用手风钻钻孔松动爆破和水平光爆的施工方法；
⑤ 、边坡防护
各项防护技术指标汇总表
1
项目
施工技术参数
2
挂网植草
在整理好的边坡上铺草皮，再在草皮上覆盖一层塑料网。
3
喷素砼
厚5cm强度C20,小石最大粒径5mm。
4
挂网喷砼
①、挂网：网筋Ф4,网筋格5*5cm；
②、喷砼：厚7cm强度C20,小石最大粒径5mm；
③、锚杆：Ф18,深1.5m,水泥砂浆强度C20（3M*3M梅花形布置）；
④、坡肩压顶：M7.5浆砌石,断面(宽*高)50*35cm。
⑤、 PVC排水花管：Ф50，长70CM，15度倾角向下排水。
⑥、 花管埋深30CM，3M*3M梅花形布置
5
锚筋
①、锚筋：Ф28，锚固长度不小于1.5M，锚筋布置1.5M*1.5M梅花形布置；
②、水泥砂浆：C20；
四、边坡变形监测
a. 监测目的
为了准确掌握采场高边坡变形状况，确保高边坡的安全，通过对选择的高边坡断面以及不稳定块体上岩体的变形观测，及时提供有效的变形监测数据，以发现变形异常现象和可能引发的不安全因素，为有关方面提供处理和决策依据。
b. 监测项目
根据采场高边坡监测的目的和常用监测的方法制定料场高边坡的监测项目：
l 表层岩体水平位移；
l 表层岩体垂直位移；
l 巡视检查；
c. 高边坡监测点布置
水平位移监测采用水平监测网作基本控制，以监测网点作为工作基准，通过测边交会和测边网测定布置在边坡马道上监测点的位移；垂直位移采用几何水准直接进行测量。
l 水平位移监测网点选择在料场外，不受料场爆破影响的较为稳定的地方。它由四点构成大地四边形结构。监测网点是边坡监测的基准，为检验其稳定性，每年应进行一次检验。
l 垂直位移基点，是高边坡垂直位移监测的基准，它位于高边坡开挖、爆破影响范围之外稳定处。它由两座水准基岩标构成，以便相互校核。
l 监测断面的选择和监测点的布置，以监测边坡整体稳定性为主，兼顾局部楔体和松动块体的变形监测。测点数力求少而精。综合分析料场边坡的地质条件及边坡规模、高度，东侧边坡受辉绿岩脉、F1断层、F2断层和裂隙切割，其整体稳定性相对较弱，变形监测以东侧边坡为主，选择监测断面进行监测，共选择四个监测断面，24个监测点，南侧边坡适当布点，北侧边坡暂不布点，实施中如出现不稳定块体，应增加测点（监测标型选择为砼观测墩，安置不锈钢强制归心基座，安装LD-II型水准标志）。
d. 监测精度及观测频次
l 水平位移量观测中误差限值：±5mm；
l 垂直位移量观测中误差限值：±5mm；
l 正常观测频次如下表
正常观测频次
项 目
时 间
观测频次
水平垂直位移监测点
2000/8—2001/1
每月观测1次
2001/3—2001/12
每两月观测1次
2002
每两月观测1次
2003
每季度观测1次
2004
每两月观测1次
2005
每两月观测1次
2006
每季度观测1次
水平位移监测网
2000—2006
每年度观测1次
垂直位移工作基点
2000—2006
每年度观测1次
如遇变形异常应视情况及时加密测次。
五、结语
本工程已按设计要求进行了五年施工，各项参数均较合理，但工程未完，必定存在一些不足，需进一步的进行研究和探讨。