第八章-土石方明挖工程施工.doc

第八章 土石方明挖工程施工8.1 主要工程项目及工程量本标段土石方明挖工程施工包括大坝基础土石方明挖、水垫塘及二道坝基础土石方明挖、导流隧洞进出口土石方明挖以及土料场和石料场开采。主要工程量见表8.1-1。表8.1-1 主要工程量表 部 位项目名称单位工程量备 注大坝岸坡（250m高程以上）土方开挖m310333合计：土方：14664 m3，石方：215424 m3，砂卵石：7033 m3。石方开挖m3133688河床（250m高程以下）土方开挖m3432石方开挖m353198砂卵石开挖m32448坝基断层处理槽挖m3263水垫塘土方开挖m32063石方开挖m311689河床砂卵石m34000两岸坝肩处理土方开挖m3500石方开挖m31000导流隧洞进口段土方开挖m3100石方开挖m34250出口段土方开挖m3250石方开挖m35750二道坝土方开挖m3986石方开挖m35586河床砂卵石m35858.2 施工特性坝址区出露地层为侏罗系坝园组第二段（J3Nb）晶屑凝灰块状熔岩，少量第四系冲积和残坡积物等，基岩中见有多条软弱夹层。河流两岸山体雄厚，河谷断面呈“V”型谷。两岸拱座岩体中均分布有软弱夹层，拱坝两岸崖岩体有卸荷松动形成数处危岩体。坝址两岸地形陡峻，岩石裸露，悬崖峭壁多，施工道路布置有一定难度。边坡开挖高差大，左岸从358m高程开挖至河床235m高程，高差达123m，右岸从343m高程开挖至河床235m高程，高差达108m。同时进行钻爆开挖的施工作业面多，施工有一定干扰，进度安排与安全管理矛盾较大。拱坝对边坡及建基面开挖技术要求高，质量控制严。导流隧洞进水口段与出水口段裸露基岩呈弱风化状，整个岩体属类围岩，围岩基本稳定。水垫塘及二道坝的土石方开挖分为两期进行。前期开挖左右岸坡水上部分，余下的水下部分开挖工程量在基坑排水完成后进行施工。河床段坝基开挖在基坑围堰闭气基坑抽水后立即进行开挖，计划36天内完成，工期很短，施工强度非常高，质量要求高，施工干扰大。针对大坝土石方开挖施工特点，根据总进度要求并结合现场条件，必须对大坝开挖的进度、质量、安全做深入研究，制定切实可行的实施方案，加强现场生产管理，以达预期目标。8.3 控制性工期根据施工总进度的要求，土石方明挖工程施工的控制性工期如下：2003年4月30日，导流隧洞进出口土石方明挖施工完成；2003年10月10日，大坝基础开挖至250.0m高程；2003年9月30日，河床截流；2003年11月15日，坝基开挖结束；2003年10月31日，水垫塘及二道坝开挖结束；8.4 总体施工方案8.4.1 总体施工方案根据招标文件及施工总进度计划要求，首先进行导流隧洞进出口土石方明挖和大坝基础250m高程以上的土石方开挖，在河床截流后，进行基坑土石方开挖。水垫塘及二道坝的土石方开挖在大坝基础开挖过程中进行。土石方明挖施工采取自上而下、分层分段的开挖方法。对于设计边界线处石方边坡采用预裂爆破或光面爆破成型；梯段爆破采用毫秒微差爆破技术；建基面预留2.0m厚的保护层，采用水平光面爆破和垂直爆破孔相结合的施工方法进行开挖。8.4.2 大坝基础开挖施工方案根据两岸地形陡峻、岩石裸露和悬崖峭壁多、边坡开挖高差大的特点，大坝基础开挖采取以下施工方案：坝基开挖采取自上而下，分层分段的开挖方法。按照先开挖250m高程以上的两岸边坡，河床截流后再进行250m高程以下的河床基坑开挖的顺序施工，同一开挖层面上进行分段钻爆开挖。250m以上边坡的开挖，拟采用在左右岸各布置2个集料平台，即左岸300m高程集料平台和250m高程集料平台、右岸310m高程集料平台和250m高程集料平台。相应高程段的土石方开挖料采用反铲和推土机向下卸料，在集料平台集中后，采用装载机和反铲挖装，15t自卸汽车运输。250m以下河床基坑的开挖，利用13#施工道路下基坑，开挖料采用装载机和反铲挖装，15t自卸汽车运输。8.5 施工布置8.5.1 道路布置利用场内的临时施工道路，在施工区内相应布置简易施工便道至施工部位，保障场内施工道路的畅通。场内的临时施工道路布置见第二章 施工总布置。8.5.2 碴场布置根据招标文件，本工程在坝址下游左岸提供1个，右岸提供2个弃碴场。4#弃渣场主要弃置石井石料场的弃渣，2#弃渣场和3#弃渣场为本标段的主要弃渣场。8.5.3 风、水、电布置风、水、电见第二章 施工总布置。8.6 施工程序及施工方法8.6.1 大坝基础开挖大坝基础开挖布置见附图14大坝基础开挖布置示意图。8.6.1.1 岸坡及拱坝基础开挖左岸坝基上游侧高边坡共设6级马道，马道宽2m，边坡最高高程373.0m，最低高程235m。右岸上游侧高边坡共设5级马道，马道宽均为2m，边坡最高高程343m，最低高程235m。 岸坡及拱坝基础开挖程序作业面清理施工测量放样沿设计轮廓打预裂孔预裂孔装药爆破梯段爆破部位钻孔装药爆破推碴卸料挖装石碴自卸车运输至碴场。 岸坡及拱坝基础开挖施工方法岸坡及拱坝基础覆盖层由反铲或推土机清理至集料平台，局部较高、较边的部位由人工配合反铲清理。岸坡及拱坝基础石方采用YQ-100型潜孔钻造孔、毫秒微差爆破技术。爆破后的石渣料采用1.0m3反铲或D85推土机向下推碴卸料，再在集料平台上用1.6m3反铲和3.1m3装载机挖装，15t自卸车运输。为保证边坡及拱座基础开挖质量，拟采用预裂爆破和松动弱抛掷爆破，正式施工生产前在现场做同等规模预裂爆破和松动爆破试验，确定合理钻爆参数。 预裂爆破石方爆破前，首先沿设计轮廓面进行预裂爆破，形成宽度1cm左右的预裂缝，初拟钻爆参数如下：钻孔：边坡坡面及拱座建基面预裂均用YQ-100型钻造孔，孔径80mm，孔距80cm，孔深由台阶高度确定一次到位，孔底距马道平面高程50cm。拱座建基面预裂孔孔径80mm，孔距6080cm，孔深根据设计梯段高度确定，由于两岸拱座建基面须与径向线一致，因此，两岸拱座预裂钻孔，须逐孔计算其孔向、倾角和孔深。在建基面倾角变化转折等部位，采取预留保护层光面爆破开挖建基面，确保开挖形成的拱座符合设计要求。装药：采用不偶合间隔装药结构，平均线装药密度暂定为250280g/m，底部装药量为平均线装药密度的34倍，上部装药量适当减弱，孔口段堵塞长度11.5m。起爆方案：采用非电毫秒雷管和传爆线组成起爆网络，最大一段起爆药量不大于50kg，或按监理单位指示确定最大单段起爆药量，再分段爆破。 梯段松动爆破岸坡及拱座进行分层钻爆开挖，梯段高度初拟为10m，考虑炮根影响，初拟爆破参数如下：钻孔：边坡及拱座基础松动爆破均采用YQ-100型潜孔钻造孔，孔径100mm。间排距为23m。紧邻预裂面的两排梯段炮孔为缓冲炮孔，间排距为前排梯段炮孔的1/21/3。装药结构：根据钻孔部位的地质条件，采用连续装药或分层装药结构，单耗药量0.450.55kg/m3。起爆方案：采用非电毫秒雷管和传爆线组成起爆网络，大区微差起爆，最大单段起爆药量一般不超过300kg，保护层上部一层梯段爆破最大单段起爆药量不大于150kg，邻近建基面和设计边坡时，最大段起爆药量不大于50kg。邻近重要部位、特殊部位时，其最大单段起爆药量要满足现场试验确认的安全爆破质点振运速度的要求。 部位清理及出碴爆破后部位清理以机械为主，主要是反铲进入爆破部位，由上而下将爆破石碴归集到集料平台，对于设备无法进入的较高、较边的部位，采用1.0m3反铲改装的长臂反铲配合人工进行清理。在集料平台上采用1.6m3反铲和3.1m3的装载机挖装，15t自卸车运输。8.6.1.2 基坑开挖基坑土石方开挖施工程序：测量放样开挖先锋槽沿设计面钻光爆孔、打保护层爆破孔装药爆破孔、光爆孔同次分段起爆石碴挖装自卸车运输至碴场。基坑覆盖层（土方及砂卵石）开挖采用1.6m3反铲挖装，15t自卸车运至弃碴场，大块孤石用手风钻钻爆、解小。基坑石方开挖拟分为3个区，采用逐层分段开挖的施工方法。设计边坡采用预裂爆破，保护层开挖采用水平光面爆破孔和垂直爆破孔相结合的施工方法。预裂爆破：清理河床覆盖层后，由测量放样出上下游边坡开口线，采用YQ-100型钻机，按设计坡度打预裂孔，孔径80mm，孔底距设计建基面50cm，预裂孔装药采用间隔装药，最大段起爆药量不大于50kg。分层松动爆破采用大区微差爆破，分层厚度随实际地形变化而相应布置。每层首先沿水流方向钻爆开挖先锋槽创建临空面，采用YQ-100型造孔，非电毫秒雷管与传爆线组成起爆网络，采用V型起爆方案起爆，减少对上、下游边坡的爆破震动影响，邻近水平建基面的松动爆破预留2.0m厚保护层。保护层光面爆破：首先沿水流方向开挖三条先锋槽，形成6个工作面，再从先锋槽向两侧掘进。保护层开挖水平光爆孔用手风钻沿设计面造孔，孔径50mm，孔距3040cm，垂直爆破孔用手风钻造孔，孔径50mm，钻孔间排距1.21.0m。光面爆破孔采用间隔装药结构，保护层爆破孔装药结构、起爆网络由非电毫秒雷管和传爆线组成，光爆孔与爆破同次分段起，光爆孔滞后于爆破孔爆破，装药量由试验确定。出碴以1.6m3反铲和3.1m3装载机为主，推土机集碴，边角地带采用1.0m3反铲装碴，15t自卸车运输。坝基开挖结束后，对于建基面浅表面的松散岩石、夹层、裂隙、破碎体等地质缺陷，采用风镐或人工撬挖进行处理。对需要爆破开挖的地质缺陷，要严格控制爆破，制定专题爆破方案，避免因爆破造成新的破坏和损伤，爆破方案报送监理单位批准后实施。8.6.1.4 开挖进度保证措施两岸边坡及拱坝基础开挖工程量大，施工难度大，拟采取如下措施确保开挖进度。 慎重研究制定施工方案和生产计划，计划要切实可行。略有余地。 根据施工进度和强度需要，选用新型高效设备，其性能和工作参数与开挖地段的地形、地质条件相适应，其数量能满足进度计划。加强设备管理，组织好设备配件供应和维修力量，确保设备完好率和出勤率。 选用素质好，经验丰富的施工作业人员，增强全员质量意识，防止质量事故影响工期的事件。 作好施工现场规划布置，力争多开工作面，按流水作业方式组织生产，确保各道工序衔接紧密，不留薄弱环节。 积极与其它施工项目协调，最大限度减少施工干扰。 采用大区微差爆破技术，预裂爆破技术，以获得良好的爆破效果和质量。优先采用光面爆破、预裂爆破技术开挖建基面保护层，提高开挖精度和质量，减少保护层开挖所占用的直线工期。8.6.2 水垫塘及二道坝基础开挖水垫塘及二道坝开挖遵循自上而下、分层分段开挖的原则。开挖梯段初拟为10m，爆破施工方法同大坝基础开挖。二道坝的槽挖采用1.0m3反铲掏挖，底部建基面上的保护层开挖采用手风钻造孔，浅孔小药量爆破，人工清挖。8.6.3 导流隧洞进出段明挖导流隧洞明挖包括进水口和出水口的土石方明挖，石方开挖工程量为10000m3，土方开挖工程量为350m3。8.6.3.1 施工程序 边坡开挖施工程序作业面清理施工测量放样沿设计轮廓打预裂孔预裂孔装药爆破梯段爆破部位钻孔装药爆破挖装石碴自卸车运输。 保护层开挖施工程序测量放样开挖先锋槽沿设计面钻光爆孔、打保护层爆破孔装药爆破孔、光爆孔同次分段起爆石碴挖装自卸车运输。8.6.3.2 施工方法土方开挖采用推土机集料，反铲或装载机挖装，15t自卸车运输。石方开挖采用YQ-100型钻机造孔，进行控制爆破，爆破后采用1.6m3反铲挖装，15t自卸车运输。8.7 石料场开采8.7.1 概述根据招标文件，本标段的大坝砼浇筑骨料需用量约为48万m3，来自人工骨料系统，骨料源有石料场、引水隧洞开挖、合格的大坝开挖料。根据土石方调配平衡成果，考虑开采、运输和加工过程中的损耗以及利用率，估算石料场开采石方工程量约为22万m3。石井石料场石料储量为259.05万m3，根据招标文件图纸估算，310m365m高程段的石料储量约有40万m3。因此石料开采拟选定在310m365m高程段的区域内进行，开采区内的覆盖层（无用层）约有16万m3。 8.7.2 石料开采程序开采程序：料场复勘施工准备覆盖层清理爆破开采试验料场开采边坡支护8.7.3 施工方法 覆盖层开挖清理采用1.6m3 反铲、3.1m3 装载机和D85推土机进行配合挖装，采用15t自卸汽车进行运输至4#弃渣场。 石料爆破开采方案：拟采用自东向西、自上而下的深孔梯段爆破施工方法进行爆破。采用间隔装药、毫秒微差挤压爆破技术控制爆破后的块石粒径和块石的获得率，并根据现场爆破试验结果适当调整爆破参数，使爆破后的块石粒径和不同块石粒径的含量尽量符合设计要求，减少块石料的二次爆破和材料的浪费。 爆破试验：石料开采拟采用孔径为100mm的钻机进行钻孔，其钻孔角度为75；开采梯段高度按照12m进行控制。初拟爆破参数如下表：孔径梯段高度斜度孔深孔距排距单孔装药量单位耗药量100mm12m7513.35m4.0m3m72kg0.5kg/m3注：毫秒间隔时间为2530ms。以上爆破参数待现场爆破试验进行论证，并根据现场爆破试验结果进行适当调整后方可用于施工。 根据拟采区内的地质情况和爆破试验，确定开采区域、方案和工程量；然后进行料场剩余覆盖层的剥离和排水系统的施工，保证料场开采的干地施工，并在施工过程中随时保持排水系统的畅通。 钻孔：采用YQ-100型潜孔钻进行钻孔。另外配备10台YT-28手风钻进行大块石的解小。 装药、联网爆破：采用人工装药、联网爆破的施工方式。为保证装药结构为间隔装药，减小大块率，采用人工配合进行分层填筑炮泥，使孔底装药量为全孔药量的5070%，上部装药量为全孔药量的5030%。为保证爆破效果，联网时严格按照设计起爆网络进行联网，由爆破设计工程师现场指导，质检工程师现场监督。 起爆方式和起爆网络：采用非电塑料毫秒导爆管进行分段联结，电雷管起爆。为保证块石的获得率，起爆网络按照分区、分段微差挤压爆破的形式进行设计，重要部位采用孔间微差挤压爆破。 石料的开挖和运输：爆破后采用3.1m3装载机、1.6m3反铲和D85推土机进行配合挖装，采用15t自卸汽车进行运输至人工砂石骨料加工系统。8.7.4 料场整治在工程完工之前，及时对料场开挖边坡进行修整，保证开挖边坡的稳定性；并清理料场开挖时的所有遗留物，做到工完场清。8.8 土石方平衡及渣料利用规划8.8.1 土石方平衡及渣料利用规划原则土石方平衡及渣料利用规划原则如下（包括但不限于）： 上游围堰、下游子围堰、导流洞进水口及出水口临时围堰，在考虑就近的基础上，全部利用附近开挖的石渣料（粘土来自土料场）。 合理利用本标段和其它标段的开挖石方，经砂石系统加工后，作为混泥土生产所需中粗砂及碎石料。 在考虑运距及道路运输条件的基础上，合理的安排开挖无用料运往附近的弃料场。8.8.2 土石方平衡及渣料利用规划本标段土石方开挖的合同工程量为：土方开挖共14664m3，砂卵石开挖共7033m3，石方开挖共232594m3（其中洞挖共17170m3）。大坝砼浇筑骨料需用量约为48万m3，考虑本标段和其它标段石料开挖的利用率和损耗率，经综合平衡后，拟在石井石料场开采石方211627m3，土料场粘土开采13959m3。 土方及砂卵石不考虑利用，全部运往2#弃渣场和3#弃渣场。 石方利用144112m3，其中118048m3作为混泥土生产所需中粗砂及碎石料原料而运往人工砂石加工系统，其余26064m3作为围堰填筑料（石渣、抛石护坡及钢筋石笼等）。 土料场开采的粘土用于围堰填筑。 上游围堰及下游子围堰填筑所需反滤料和过渡料1705m3全部来自人工砂石加工系统。 石井石料场开采的石料运往人工砂石加工系统作为混泥土生产所需中粗砂及碎石料原料，覆盖层料（无用料）160000m3全部运往4#弃料场。 根据招标文件要求，考虑利用引水洞开挖石方70000m3，作为混泥土生产所需的中粗砂及碎石料原料运往人工砂石加工系统。 人工砂石加工系统为引水系统工程标(NTS/C-SG-05)混泥土提供8750m3成品砂（总共14000t，日最大供应成品砂100t）。 缆机基础开挖98779m3，临时设施场地平整利用38168m3，另外20000m3石方运往人工砂石骨料加工系统。具体土石方平衡及渣料利用规划见附图15土石方调配平衡图。8.9 强度分析及主要设备配置本标段土石方明挖工程中，导流隧洞进水段、出水口段开挖强度不大，坝基250m高程以上开挖月平均强度为3.53万m3/月，土石方开挖高峰期发生在坝基250m高程以下开挖时段，月强度达6.7万m3/月，此阶段为控制性关键线路。根据定额和以往施工经验，综合考虑各种影响因素，各种机械的单机月生产能力可按下述值选用：3.1m3装载机挖装石碴：3.0万m3/月；1.6m3反铲挖装石碴：1.6万m3/月；15t自卸汽车挖装石碴：运距1.01.5km，生产能力4000m3/月；YQ-100型潜孔钻造孔：8001000m/月。按上述组合，月挖装能力6.8万m3/月，运输能力6.8万m3/月，钻孔能力不小于1.36万m/月，设备能力满足大坝基坑施工高峰期的需要。土石方明挖施工选用设备配置如下表。主要施工设备表名 称规格型号技术性能数量空压机4L-20/820m3/min8空压机（移动）WHP75020m3/min2空压机（移动）VY-9/79m3/min4潜孔钻YQ-10014手风钻TY-2630反铲PC4001.6m33反铲PC2001.0m33装载机KSS85Z3.1m32推土机D802推土机D852自卸车CQ3029015t228.10 质量管理措施为了严格规范工程质量管理行为，向业主提供一流质量保证，在施工中严格执行ISO9000系列标准，坚持“科学管理、精心施工、过程受控、质量一流”的质量方针，实现“让业主满意是我们的一切工作的出发点；工程质量达到优良等级；杜绝各类重大质量事故”的目标。在施工中采取以下措施保证工程质量： 管理机构人员设专职质量管理机构，实行以项目经理为第一责任人的质量责任制，实行以项目总工程师为责任人的技术责任制，建立健全质量管理规章制度，配备专职质检人员，从事质量管理和检验的工作人员均需取得相应资格证书，持证上岗。 文件和资料按质量体系要求管理工程文件和资料，保证所有涉及质量的场所使用相应文件和资料的有效性。 采购管理对承建工程的物质，机电和劳务采购，符合规章，建立并保持物质、劳务采购管理程序。对劳务组织须经劳动人事部门评审合格后选择使用，定期对合格劳务组织按规定要求进行复审。特殊工种、机械设备操作手均持证上岗。物质的采购合同须与合格的供方签订，确保用于工程的物质材料性能指标符合技术规范与合同要求。用于施工的机械设备材料检测仪器其数量、性能、精度能够满足施工进度、工程质量和安全要求。 施工准备过程以文件形式确定项目经理、总工程师及其他管理人员的职责、编制好工程文件、工程项目质量计划、物质需用量计划和施工现场准备。向监理单位报送详细的施工计划、施工方案并得到批准，完成必须进行的生产性试验，试验成果报监理单位审查批准能够指导施工。 施工过程质量控制开工前及施工过程中组织各层次的技术交底，编制现场作业指导书，每道工序严格按作业指导书要求实施，强化质量控制点的监挖。按规范要求和监理单位指示检验原材料和重要的辅助材料。检验合格后用于施工。针对各部位施工特点、质量要求选择适用的机械设备和检测仪器。特殊部位的施工制定专题施工方案，实施过程中进行质量监测和安全监控，控制标准符合监理单位指示。在工序过程中，施工人员对照规范自检、质检员在工序过程中进行巡检，工序完成后的检验和试验达到合格标准，质检人员做好记录报监理单位终检，终检合格后转入下疲乏工序。质量检验实行“三检制”。对施工中出现的地质缺陷和不可预见的情况，及时报告监理单位，按监理单位指示进行处理，处理结果符合技术规范、合同和监理单位指示要求。按质量体系文件要求做好施工原始记录、检验记录、现场标识、质量记录标识。施工全过程对施工机械设备、检验、测量和试验设备、采购质量、工作环境、施工进度、关键过程、特殊过程和施工方案进行有效控制。8.11 施工安全措施 安全管理机构和人员设立专职安全生产管理部门，配备专职安全管理人员，从事安全管理的工作人员，均需取得相应资格证书，持证上岗。制订并采取一切必要的措施，保证工程现场施工安全，维护工地正常生产秩序，防止发生重大安全事故。 安全防护根据现场施工人员作业种类特点，按照国家劳动保护法配备相应的防护装置和劳动用具。严格执行爆破安全法规，火工器材的保管、运输、使用严格按法规程序执行。必须按松动爆破设计，严格执行自上而下的开挖原则，控制高边坡爆破向基坑或临近施工区飞石，以保证施工区人员和设备的安全。施工区大型或不能转移的设备，都要设置安全防护盖棚。高边坡作业区内设置一切必要的护板、栅栏、安全网和醒目的安全警示标志。对所有岩石开挖面、边坡、基础面加以修整，清除破碎、松动和突出的岩块，使其处于稳定安全状态。对施工开挖成形的永久边坡，及时按设计图纸或监理单位的指示，采用锚杆、喷砼等方法进行支护。 爆破作业从事爆破作业技术管理和炮工均需培训合格，取得相应资格证书，持证上岗。定期检查火工材料质量，向监理单位提交检测报告，严防不合格品用于施工。针对不同种类的爆破，编制相应作业指导书和爆破方案，严格遵守经过工程师批准的爆破施工方案。严禁无关人员进入爆破作业区，爆破警戒区设置醒目的警戒标志，音响视觉信号，制定统一的爆破时间并预公告。爆破后按规程进行检查，确认安全后方可解除警戒。进行爆破作业时，对影响范围内所有的人身、工程建筑物和财产采取保护性措施。 安全检查和安全教育定期组织有关部门和人员进行安全检查，对不安全隐患限期整改，责任到人，及时反馈整改结果。对于危险作业部位，加强安全检查，设置专门监督岗重点防范。定期举行安全会议，开展多种形式的安全教育普及安全知识，强化全体员工安全意识、防范意识。