第10章-坝基开挖与支护-正稿.doc

第10章 坝基开挖与支护
10.1简述
xxxx水利枢纽工程坝址位于xx县xx乡xx村附近的粗溪中游，距离xx县城关约50km，田螺坪进口距离xx县城关约49km，丰收出口距离xx县城关约17km，莒溪出口距离莆田城关约30km。坝址以上流域面积200km2。枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、岸边式溢流道、xx至丰收隧洞和丰收至莒溪隧洞等主要建筑物组成。混凝土面板堆石坝最大坝高97.5m，坝顶长381.95m。
坝址位于xx村下游1.2km处，河谷呈“V”型，两岸山体略显不对称。河流流向北西，河床宽15～28m，河床底高程149～154m，河边弱风化基岩出露。左岸山体地形较平顺，地表坡度30°左右。右岸山体受上、下游冲沟切割，地形凌乱，在220m高程以上山体较单薄，地形坡度245m高程以下35～40°，245m以上地形较平缓。正常蓄水位245m时，河谷自然宽300～385m。
坝址基岩岩性主要为侏罗系上统南园组第二段流纹质熔结凝灰岩和燕山晚期钾长花岗岩，两种岩性以石拱桥上游北北东方向为分界，接触面呈高倾角，接触较好。河床发育两条辉绿岩脉，宽0.2～1.0m，与母岩接触较好。第四系地层主要为坡残积含碎石粘土或粉土，一般厚1～4m。河床有少量冲洪积砂卵砾石，厚度小于2m。河流右岸石拱桥下游100m以下发育有一级阶地，阶面高出河水面8m。阶地冲洪积堆积呈二元结构，上部为粉细砂粘土厚4～5m，下部为含卵砾泥质砂土等，厚5m。
趾板沿线地形坡度左岸18～30°，右岸25～35°；地表坡残积含碎石粘土层厚左岸1～2m，右岸1～3m；河床宽约20m，河床最低高程约152m，砂卵石层0.5～1.0m；左岸165m高程以下，右岸170m高程以下地表弱风化基岩出露。趾板基岩岩性为侏罗系南园组流纹质熔结凝灰岩；辉绿岩脉βμ1、βμ2宽0.2～1.0m，高倾角与母岩接触良好。左岸建基面170m高程以上岩体较完整，为Ⅱ～Ⅲ类岩体；左岸170m高程以下，右岸175m高程以下及河床中高倾角一组节理很发育，岩体完整性差，但节理多闭合，嵌合力较好及基本不透水，为Ⅲ类岩体；右岸175m高程以上，弱风化表层岩体中倾角节理发育，岩体完整性差，局部岩体破碎，岩体主要为Ⅲ类，局部Ⅳ类。
本工程施工主要工程量见下表：
编号
项目名称
单位
数量
备注
1
坝基、趾板土方开挖
m3
292965

2
坝基卵石开挖
m3
6328

3
断层带石方槽挖
m3
820

4
趾板石方开挖
m3
128006

5
砂浆锚杆制安φ25，L=5m
根
5200

6
下游量水堰土方明挖
根
380

7
下游量水堰砂卵石明挖
根
320

8
下游量水堰石方明挖
根
260

10.2施工布置
10.2.1施工道路布置
出碴道路路面宽7m，坡度不大于10%，施工道路布置详见图XYJZ/C7-10-01，具体简述如下：
1.左岸施工道路
1)左岸上游EL227.5m施工道路,由B#弃渣场修建至趾板开挖区227.5m高程，往开挖区延伸至227.5m高程，负责左岸EL227.5m以上部分的土石方开挖出渣工作。
2)左岸EL175沿江公路(R25～R26),负责左岸EL227.5～175m部分的土石方开挖出渣工作。
2.右岸施工道路
1)右岸坝顶公路, 负责右岸EL248.6m以上部分的土石方开挖出渣工作。

2)右岸EL202m施工道路，负责右岸EL248.6～202m部分的开挖出渣工作。
3)右岸EL175m沿江公路, 负责右岸EL218～175m部分的土石方开挖出渣工作。
3.基坑施工道路
左岸EL175m沿江公路降坡至河床，再下卧至趾板底板，负责基坑和河床土石方开挖出渣工作。
另外，在施工道路布置图基础上，修建临时施工道路至左右岸开挖区顶高程，临时道路宽4.0m，坡度不大于30%，作为开挖期间挖机和钻机开挖翻碴行走便道。
10.2.2施工风水电布置
1.施工供风
趾板开挖钻孔采用以中风压潜孔钻为主，液压AtlasROC742和手风钻为辅，岸坡开挖采用中风压潜孔钻和手风钻，河床底板建基面采用预留岩体保护层开挖，采用手风钻钻孔小药量爆破。施工用风主要用于中风压潜孔钻和手风钻钻孔及锚、喷支护。左右岸供风设备各选用2台20 m3/min、1台9m3/min移动式空压机。
2.施工供水
施工用水包括钻孔、除尘、岩壁基岩面冲洗及喷锚支护、混凝土养护等用水。由左右岸施工供水系统通过主管引接至各工作面，再布置叉管接至各用水点，主供水管径为Dg120～100mm，叉管Dg75～50mm。
3.供电
施工用电从左右岸变压器接入，作业地段采用碘钨灯照明，并指定专职电工经常对线路进行检查、维修，确保用电安全。
10.2.3渣场布置
1.弃渣场
左岸开挖弃料主要堆存于B#弃渣场，右岸开挖弃料主要堆存于
A #弃渣场，河床开挖弃料堆存于B#弃渣场。
2.周转料场
周转料场位于大坝左岸上游，坝基开挖可利用料全部堆存在周转料场。
开挖出的渣料，将可利用的渣料和废置弃渣分别运至指定的地点分类堆存。堆渣位置、范围和高程严格按施工图纸实施。堆渣后的场地作为施工场地的区域，要平整并夯实。还将注意保持渣料堆体周边的边坡稳定，负责设计、施工弃渣场起坡点的坡脚设施，并作好堆渣体的边坡保护和排水工作。
10.3开挖程序
坝基开挖按照“自上而下、先覆盖层后基岩,开挖一层、支护处理一层”的原则进行施工，未完成上一层支护，严禁进行下一步的开挖施工。步骤为“植被清除→土方开挖→边坡支护→石方开挖→边坡支护”。
坝基开挖共分三个阶段组织施工：
第一施工阶段：为截流前岸坡段开挖阶段；
第二施工阶段：为截流后河床段开挖阶段；
坝基开挖程序见下方框图：

植被表土清除、挖截水沟
岸坡、趾板石方开挖支护
(包括趾板二次定线)
基础开挖验收
河床建基面开挖支护
土方开挖
出碴道路、临时道路施工
临设施工及风水电形成
测量放样

10.4土方开挖施工方法
土方采用PC200挖掘机逐层剥离，由20～15T自卸车通过各出碴线出碴，左岸土方堆存于B#弃渣场，右岸土方堆存于A #弃渣场，河床开挖弃料堆存于B#弃渣场。
1.植被清理
植被人工进行清理，开挖区内植被清理延伸到离施工图所示最大开挖边线外侧至少5m的距离，树根挖除的范围延伸至离施工图所示最大开挖线外侧3m的距离，同时注意保护清理区域附近的天然植被。
2.表土开挖
按监理指示的表土开挖深度进行开挖，将开挖的有机土壤运至指定区域堆放，防止表土流失。进行环境保护整体规划，合理使用
有机土壤。
3.土方开挖
土方开挖从上至下分层分段进行，用PC200挖掘机逐层进行剥离，施工时随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中避免工作面内形成积水。
挖机剥离土方，边坡上部坡度留适当修坡余量，再用人工修整。土方开挖前，为避免开挖边坡受雨水冲刷，在边坡上部设永久性或临时性山坡截水沟。
岸坡清除坝体范围内两岸岸坡上的杂草、树根、全风化土层，清除影响坝体自由压缩变形的凸出及倒悬岩体，开挖基础面上各点的承载力必须大于或等于相应该点坝体的压力。对坝轴线上游距趾板较近的台阶地形处过陡边坡，均进行削坡或回填混凝土处理。坝轴线上游因施工道路形成的台坎，进行回填混凝土修复地形。
10.5河床砂卵石开挖施工方法
河床砂卵石的挖除在上下游围堰截流、闭气、基坑水位降低2～3m后，采用推土机配合挖掘机分层分段进行，由20T自卸车运至B#弃渣场或用于围堰填筑。开挖时随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中避免稳定范围内形成积水，尤其是落实降低基坑地下水位的排水措施，依据基坑抽水实际情况，合理布置集水坑抽水等措施，确保砂砾石开挖高强度、快速进行。
10.6石方开挖施工方法
10.6.1趾板基础石方开挖
1.趾板开挖技术要求
坝基趾板部位岩石边坡，存在局部反坡或凹坑时，进行削坡或填混凝土处理。趾板及其下游一定范围内挖至弱风化岩石上限，趾板后河床部位按施工图纸规定的坡度与河床清基面相接。趾板以上的岸坡，若岩石开挖后裂隙发育，风化速度较快，按施工图纸规定的岸坡处理要求和监理人指示进行锚喷处理。

趾板基础分两次进行开挖，第一次趾板基础剥离至基岩面，若为完整坚硬的岩石，对清洗干净的基岩面进行测量，并将其结果的资料提交给监理人，以便对趾板的基础进行核实，绘制趾板基础二次开挖图。
第二次趾板基础开挖，基础小面积超挖的深度不得低于设计开挖线规定高程的0.2m。在坚硬岩石大面积开挖低于图纸设计开挖线高程时，趾板位置由监理人复核定线。不出现任何形式的欠挖，边坡按施工详图的设计开挖线进行开挖和支护。
2.开挖施工方案
岸坡段趾板石方采用中风压潜孔钻钻孔为主，液压露天钻ROCD7钻和手风钻钻孔为辅。各层台阶按设计高度自上而下，分层梯段钻爆开挖的方法进行施工，分层高度不大于15m。岸坡段趾板建基面均采用预裂爆破或光面爆破一次成形。河床段趾板石方开挖采用潜孔钻钻孔水平预裂爆破或预留岩体保护层开挖，保护层开挖采用手风钻钻孔小炮分层爆破，钻孔时不得钻入建基面岩体。爆破均采用塑料导爆管毫秒微差复式起爆网络。趾板开挖具体见《大坝趾板开挖分层示意图》XYJZ/C7-10-02。
10.6.2岸坡石方开挖
岸坡石方开挖采用中风压潜孔钻钻孔为主，液压露天钻ROCD7和手风钻钻孔为辅，各层台阶按设计高度自上而下分层开挖，梯段爆破，岩石边坡采用预裂爆破或光面爆破，中部采用深孔微差爆破。坝基部位岩石边坡，存在局部反坡或凹坑时，进行削坡或填混凝土处理。
10.6.3断层、破碎带及软弱夹层处理
趾板基础局部遇断层、破碎带、岩脉、软质胶结物等，加深开挖后，回填C20混凝土，趾板后30m范围内用混凝土铺盖覆盖，上部铺设反滤层，处理深度按断层、破碎带总宽度的1.5倍考虑。坝基局部遇断层、破碎带、岩脉、软质胶结物等，在坝轴线上游，挖除全风化土，回填C20混凝土及反滤料保护，处理深度按断层、破
碎带总宽度的1.0倍考虑；在坝轴线下游，用反滤料、过渡料保护。
趾板区基础范围内的软弱夹层，若倾角较陡，对稳定没有影响，采用混凝土塞的方案，即加深开挖，回填C20混凝土；若为缓倾角，经稳定计算不能满足要求，需挖除，挖除的范围为趾板后30m。
位于坝基范围内的探硐、探槽、探坑用细骨料混凝土砌块石加以堵塞，关键部位顶部进行回填灌浆。位于趾板及垫层、过渡层基础范围内的探硐、探槽、探坑、钻孔，用C20混凝土堵塞，并进行灌浆处理。
10.6.4钻爆程序
钻爆程序严格按照“测量 人工实放孔位 钻孔 清孔验收 装药 网络联接 安全警戒 起爆 安全检查 翻碴或出碴”的程序进行。
在石方开挖前，做好爆破材料的试验，证明其符合技术要求时才能使用；做好爆破参数试验工作，发现问题及时调整爆破参数加以修正。
10.6.5钻爆参数选择
1.预裂爆破
孔径：D=100mm
孔距：80～100cm
不偶合系数：3.1
药卷：Ф32防水乳化炸药，单只长度22cm，重200g
线装药结构：塑料导爆索串联，空气间隔不偶合装药
线装药密度：q=(350-400)g/m
堵塞长度：0.8～1.0m
起爆网路：导爆索加塑料导爆管
2.深孔梯段爆破
钻孔机具：ROC742液压露天钻

孔径：D＝89mm
梯段高度：h=10m
第一排最小抵抗线：W=(25～35)d d：药卷直径70mm
炮孔孔距：a=2.5～3.0m
炮孔排距：b=(0.8～0.9)a
前排孔装药量：Q=k.h.w.a
后排孔装药量：Q=k.h.b.a
单位炸药消耗量：q=0.4～0.45kg/m3
炮孔堵塞长度：▽L=(0.8～1.2)W
起爆网路：塑料导爆管微差复式起爆网路
起爆方式：排孔微差斜线或“V”型起爆
3.缓冲孔爆破参数
缓冲孔设置，其目的在于保护预裂面岩面的完整性，孔距控制在2.0～2.5m，缓冲孔距预裂爆破孔或光面爆破孔距离为1.5～2.0m，与前排孔平行布置，装药量为主爆孔的60%～70%左右。
4.保护层开挖
①第一层：对基础岩体1.5m保护层以上部分，采用梯段爆破，炮孔不得穿入距建基面1.5m的保护层范围，炮孔装药直径不大于32mm。
②第二层：对建基面上1.5m以内的垂直保护层，采用手风钻钻孔，人工装药，火花起爆，炮孔不得穿入距建基面0.5m的范围，炮孔装药直径为不大于32mm，采用单孔起爆方法。
③最后一层炮孔不得穿过建基面，装药直径和起爆方法同第二层。对于软弱、破碎岩基，最后一层留足20cm的橇挖层。
10.7边坡支护
1.系统砂浆锚杆施工程序

测量放样
确定孔位
造孔
洗孔
锚孔验收
注浆、插杆
孔口固定
验收
无损检测

2.主要工序施工方法
锚杆包括随机锚杆和系统锚杆。随机锚杆孔位由业主、设计、监理和施工各方共同确定，系统锚杆孔位按设计要求布置。孔位布置由测量放样确定，重要部位锚杆在岩壁上标出每一个孔的孔位，孔位误差满足规范及设计要求。
每个孔的孔深、孔向和方位角等参数满足设计要求，采用手风钻钻孔，钻孔结束后，用风水联合冲洗。采用先注浆后插杆的方法，注浆管先插入孔底，注入沙浆后慢慢地往外拔，全孔注满后，插入锚筋至设计深度后，进行孔口固定。但孔较深或孔向大角度朝下时，先插入锚杆及注浆管、排气管，孔口封堵后再进行灌浆，确保全孔灌注饱满密实。砂浆配合比通过试验确定，并掺适量的速凝剂。锚杆注浆并达到设计龄期后，按作业分区每300根锚杆抽查三根进行拉拔试验，以评价锚杆的施工质量，写出施工检测成果报告报监理审批。
10.8施工进度
10.8.1工期保证措施
(1)配备指挥得力，效率高、应变能力强的项目管理班子，组织具有丰富深覆盖层基坑、趾板开挖施工经验的技术工人和工程师参加本工程的施工和管理，配置机械性能良好的钻孔、挖运施工机械设备，为完成本工程打下良好基础；
(2)科学合理地安排工序，搞好关键工序的管理与施工，提高施工速度；
(3)采用P3网络计划技术的工程项目管理软件，将工程的组织
过程和项目实施步骤进行全面的规划、控制，利用P3软件对工程项目实施初期的多种方案进行深入的研究与比较，更科学地进行目标进度安排。在项目的实施过程中使用P3对进度情况进行分析对比，对施工实施进度实行全过程动态管理。
(4)加强施工设备的科学配置和物资材料、设备配件保障工作，做好机械设备的用、保、修工作，配足常用易损配件，保证设备正常运转，提高钻孔设备利用率，以确保有足够施工设备投入本工程的施工。
(5)充分听取各方面的合理化建议，完善施工和管理，提高施工进度。
(6)经常检查现场施工进度和面貌,发现问题，及时解决，以免延误工期。
10.8.2施工进度表

坝 基 土 石 方 开 挖 施 工 进 度 表
序号
工程项目
工程量
2007年
单位
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
EL162m以上岸坡段土方开挖
m3
195310

2
EL162m以上趾板基础石方开挖
m3
126566

3
EL162m以下坝基土方、卵石开挖
m3
103983

4
EL162m以下趾板基础石方开挖
m3
1440

5
断层石方开挖
m3
820

6
砂浆锚杆施工
根
5200

7
量水堰基础开挖
m3
960

10.9主要施工机械设备
坝基土石方开挖投入的主要机械表
序号
设备名称、规格型号
单位
数量
进出场时间
(年/月-年/月)
1
9m3/min空压机
台
2
2007/5-2007/12
2
20m3/min空压机
台
4
2007/5-2007/12
3
YTP26手风钻
台
10
2007/5-2007/12
4
YTP26气腿式凿岩机
台
10
2007/5-2007/12
5
ROCD7液压钻
台
2
2007/5-2007/12
6
YQ100B中风压潜孔钻
台
8
2007/5-2007/12
7
PC400-6挖掘机
台
4
2007/5-2007/12
8
CAT320挖掘机
台
2
2007/5-2007/12
9
PC200挖掘机
台
2
2007/5-2007/12
10
ZL50装载机
台
2
2007/5-2007/12
11
15t自卸汽车
台
10
2007/5-2007/12
12
20t自卸汽车
台
25
2007/5-2007/12
13
TY220推土机
台
1
2007/5-2007/12
10.10主要劳动力安排
投 入 的 主 要 劳 动 力 人 数
序号
工种
人数
备注
1
自卸汽车司机
40

2
挖掘机司机
12

3
装载机司机
2

4
液压露天钻操作工
8

5
风钻工
25

6
炮工
5

7
压风工
6

8
修理工
10

9
供排水及管路工
4

10
撬挖工
4

11
电工
3

12
测量工
6

合计
123

10.11施工质量保证措施
1.在开工前，根据设计及规范要求编制详细的施工作业指导书，报工程师批准后实施，在施工中如发现问题应随时修正。加强施工
质量管理，严格工序质量控制，执行质量三检制，专人检查，责任到人。
2.建立每次深孔梯段、光面、预裂等爆破的设计和填写及审批施工任务书、发放准爆破证制度。钻孔作业前，详细进行《爆破施工设计书》的编制，报主管爆破工程师审批，方可进行钻孔作业。具体施工填写《爆破施工作业任务书》，任务书内容写明：爆破地点、类型、爆破日期、时间、对应《爆破施工设计书》的编号、使用的钻孔爆破参数、安全校核、振动和飞石判据等。爆破作业前进行钻孔验收，符合设计发放《准爆证》。
3.光面爆破、预裂爆破等施工前，应做好各种参数的设计和试验工作，对爆破孔的孔深、孔向、装药量等必须严格把关。各种钻孔采用测量精确定位，细心操作，开挖岩面严格按设计允许的超欠值控制，结构建面“宁超不欠”，坝基岸坡“宁欠勿超”。
4.采用微差控制爆破技术，严格控制单响起爆药量，以减少爆破振动对边坡岩体、锚喷混凝土支护及其它混凝土等施工的破坏影响。施工时进行爆破质点振动速度的监测，以求得合适的爆破参数和衰减规律，计算出k、a值，确定爆破规模、指导爆破作业。
5.采用新技术、新工艺、新材料，对于工程质量中的重大难题，组织科技人员进行技术攻关。
6.锚杆拉拔力试验按作业分区在每200根(含总数少于200根)锚杆中抽查一组三根进行拉拔力试验。在砂浆锚杆养护28天后，安装张拉设备进行抗拔试验，锚杆抗拔力检查方法有关规范进行。
7.严格施工测量复核制度，避免测量出错，测量人员认真负责，精心操作，满足精度要求，保证测量误差在允许范围内；
8.配齐为鉴定、测试本工程所用材料的性质、力学指标和工程质量所必须的仪器、设备、劳力、材料和试验样品，使工程质量随时处在可控状态，严格把好质量关。
10.12危险源、危险点控制及安全技术保证措施

10.12.1危险源、危险点控制
大坝趾板、坝基开挖从施工安全分析，主要的危险源和危险点有：
1.两岸坝肩高边坡局部不稳定块石体；
2.开挖永久边坡的稳定；
3.频繁的钻孔、爆破作业，火工材料的领用、运输；
4.高强度土石方(砂砾石)挖掘装车、大量的汽车运转；
5.覆盖层深基坑开挖可能的有害气体；
针对上述各种不安全因素，施工时必须认真做好组织管理，采取保证措施以确保施工安全。
10.12.2安全保证措施
1.成立爆破作业指挥组，下设技术组：负责施工技术、调度、炮孔验收等；安全保卫组：负责安全保卫、警戒、信号联络等。爆破作业指挥组在专业爆破工程师的直接指挥下进行工作，各类人员分工明确、职责、责任到人。
2.设立专职安全检查员，一切爆破作业需经安全员检查后才准进行爆破。
3.加强对爆破器材使用的监管，对爆破材料的现场使用以及每次爆破后剩余材料回库进行全面监管和清点登记，防止爆破材料丢失。在加工、运输、装药、接线、堵塞、起爆等关键工序中，严格遵守国家爆破安全操作规程，并提出实施计划，层层落实.每次爆破作业后，应仔细检查高边坡的稳定及爆破作业面的安全。
4.针对高强度的石方钻孔爆破、装车挖运的车辆频繁作业、大方量的砂砾石挖运等施工特点，必须科学、合理地组织施工，制定严格的施工管理制度，高度重视开挖与出碴的协调管理。
5.做好施工现场安全信号设施工作，明确爆破警戒声响信号，设置警戒线、安全信号、标志、危险信号等，并做好维护使用工作。
6.参加爆破作业有关人员必须持证上岗，严禁无证作业,进入施
工现场必须戴安全帽，高处作业、安全撬挖必须挂好安全绳系好安全带。
7.施工用电线路均应架空，一机一开关，并设有触、漏电保护器，开关箱要封闭。电工作业必须保证两人以上，一人作业，一人监护。禁止非电气作业人员从事电气作业。
8.充分考虑到河床覆盖层深基坑中可能存在的有害气体, 在开挖过程中，加强监测，发现问题及时通知监理，并立即采取有效措施，确保工程和施工人员安全。
9.在整个施工期间，应保持公路的畅通，每次放炮后立即组织检查，配备专门出碴机械，随时进行路面或河道清障。同时，在施工区域两端设立施工维护安全员，指挥车辆、协调行人通过，以确保施工作业期间的安全。
10.13文明施工与环保措施
1.挂牌施工，工作面均设立醒目的安全标志。
2.工作完成后，做到工完、料尽、场地清。
3.在洞口设沉淀池，施工废水经沉淀后再外排，以免造成水源污染。
4.施工道路的场地清理面，如表土、草皮、树木和垃圾等运到指定地点废弃，避免妨碍施工及环境。
5.弃渣等运到指定弃渣场堆放，弃渣堆放稳定，有较规则的形状，严防弃渣流失或对附近建筑物造成危害。
6.遵守环境保护的法律、法规和规章，做好施工区的环境保护工作。
7.编制施工区环境保护措施。
8.做好施工弃渣的治理措施，保护施工开挖边坡的稳定，防止开挖弃渣冲放河床或淤积河道。
9.保护施工区的环境卫生，设置临时卫生措施，保障工人的劳动卫生条件。