消力池开挖方案优化实例

(浙江省水电建筑安装有限公司，杭州 310051)

消力池开挖方案优化实例

苏战军

(浙江省水电建筑安装有限公司，杭州 310051)

某消力池位于城市居民密集区，原设计全部采用明挖法开挖，需作优化。通过分析工程地质条件，对原开挖方案进行优化，综合采用明挖、洞挖法开挖，优化效果显著，最终圆满地完成了开挖作业。

消力池；开挖方式；爆破；支护；优化

浙江省杭州市某水库消力池，位于杭州市市区，原设计其基坑开挖全部采用明挖法施工，因与周边的市政道路、社区居民房屋等建筑物距离较近，无法实施，需进行优化。经优化后，综合采用明挖、洞挖法开挖，最终圆满地完成了开挖作业。本文介绍该消力池开挖方案优化实例，供类似工程参考。

1 工程概述

杭州市某水库工程位于杭州市余杭区，工程任务以城市应急备用和抗咸供水为主，结合防洪和改善水环境等综合利用。

输水建筑物部分结合引水入城输水隧洞和暗渠4.4km，新开隧洞10.6km，衬后洞径3.5m，从西湖区大清谷元坞附近接入引水入城主隧洞，再由引水入城隧洞和暗渠输至大刀沙沉沙调蓄池，由池边加压泵站通过管道加压输水至珊瑚沙水库。在大清谷附近设消力池，消除多余水头。

消力池开挖基坑近似梯形，长约110m，宽约46m，基坑开挖深度较深(最深处达28.3m)。自然地坪面平整标高为23.5m。

2 周边环境情况

消力池基坑东侧为清谷路，基坑开挖放坡线与现状道路边线基本重合；南侧为象山艺坊美术高考培训机构建筑物，距离开挖边线约30m；西侧为坡地，植被茂盛；北侧为金龙山庄、大唐骏马苑小区建筑物，距离基坑开挖线约30m。

3 设计工程地质条件

根据设计勘察资料，消力池施工区域工程地质层自上而下依次为：

a.覆盖层表部，主要为人工填土，含黏土夹碎石、含砾石粉质黏土及混凝土、块石路面，厚度约0.5～1m；其中在ZK921号孔附近还分布有透镜状的淤泥质粉质黏土，灰～灰黑色，可塑～软塑，含少量砾石，约10%，厚度约1.4～2m。

b.第四系全新统残坡积层，含碎石粉质黏土，灰黄色，湿，可塑，碎石粒径一般为5～15cm，含量约20%，厚度约1～5m，局部7.6m，分布于两侧山坡表部。

c.第四系上更新统冲洪积层，具二元结构，上部为含砾石粉质黏土，灰～灰黄色，湿，可塑，砾石直径一般为2～8cm，含量约10%，厚约0.2～1.5m；下部为含泥砂砾石，砾石原岩以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、岩屑细砂岩为主，砾石粒径一般为3～10cm，少数15cm以上，灰～灰黄色，次棱角～次原状，稍密，含泥量约30%～50%，厚度约0.9～5.6m。

d.基岩，主要为志留系下统安吉组第一段粉砂质泥岩，第二段细砂岩间夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等，青灰～灰绿色，其中细砂岩岩性中等～较坚硬，泥质粉砂岩、粉砂质泥岩岩性较软～中等坚硬。岩石全风化带厚度0.2～5.5m，强风化带厚度1.4～6.5m，弱风化带厚度2.7～12.5m。

4 原设计开挖方案

原设计开挖方案(即施工图设计的开挖方案)，采用常规放坡法明挖方式，覆盖层及强风化岩层开挖坡比1∶1.25，弱风化岩层开挖坡比1∶0.5，微风化层及基岩采用直立边坡，边坡采用系统锚杆+挂网喷混凝土的支护方式。

4.1 边坡支护方式

a.微风化层、基岩直立边坡段，采用系统喷锚支护。锚杆参数：φ25mm，L=600cm，间排距200cm，梅花形布置；系统锚杆外露100cm，后期与消力池结构钢筋焊接；系统挂网喷混凝土C25，厚15cm，挂网参数：φ8mm@20cm×20cm。

b.弱风化岩层、强风化岩层非直立边坡段，采用系统喷锚支护。锚杆参数：φ25mm，L=450cm，间排距200cm，梅花形布置；系统挂网喷混凝土C25，厚15cm；挂网参数：φ8mm@20cm×20cm。

c.覆盖层边坡段，采用系统喷锚支护。锚杆参数：φ25mm，L=450cm，间排距200cm，梅花形布置；系统挂网喷混凝土C25，厚15cm，挂网参数：φ8mm@20cm×20cm。

4.2 边坡分级

根据勘察资料，消力池施工区域岩层分界线在15.4m高程附近，考虑风化层厚度，施工图设计在15.4m高程和8.0m高程处各布设一级马道。

a.高程15.4m以上部分为覆盖层及强风化岩层，开挖按1∶1.25放坡。

b.高程8.0～15.4m为弱风化岩层，开挖按1∶0.5放坡。

c.高程8.0m以下部分为微风化层及基岩，采用直立边坡。

d.消力池基础顺池方向，高程8.0m以上按1∶0.5放坡，其余按按1∶0.3放坡。

5 施工干扰因素

a.清谷路扩建。消力池开挖施工前，对清谷路的消力池施工区段进行了扩建；扩建后，消力池开挖坡口线与清谷路有约9m重叠，清谷路管线穿越消力池施工区域。

b.明挖爆破作业时间压缩。消力池石方开挖采用明挖爆破方式进行，原计划施工工期为8个月。施工区域紧邻居民社区，为尽量减少对周边居民生活的影响，明挖爆破作业时间压缩至3.7个月。

6 开挖优化方案

6.1 总体方案

消力池消0+011～0+087.9m段采用原设计的明挖方案进行，消0+087.9～0+110.58m段由明挖改为洞挖。

6.2 洞挖段具体方案

a.洞挖段起始桩号处，结构洞顶标高为15.75m，初期支护厚度按20cm考虑，顶拱预留变形量5.0cm，开挖洞顶标高取16.0m。结构最宽处为11.5m，开挖宽度最大为11.9m。

b.洞脸7.3～16.0m高程段坡度采用1∶0.3。

c.洞身支护采用Ⅳ类围岩支护方案，即砂浆锚杆(或注浆小导管)超前支护+系统砂浆锚杆+C25塑钢纤维喷混凝土5cm+钢筋网+I16a钢架支撑+C25喷混凝土15cm。

d.结合边坡锚杆与结构钢筋焊接的设计理念，洞身部分锚杆加长至600cm(外露150cm)。

7 优化效果

a.总体投资增加较少，可接受。优化方案与原设计方案相比，虽然大幅增加了洞挖及开挖支护费用，但大幅度减少了明挖开挖工程量，优化方案投资额只增加了约2%。

b.避免了清谷路扩建干扰。采用优化方案后，消力池开挖坡口线距扩建后的清谷路边线约12m，两者之间不再有干扰，从而避免施工协调影响工期。

c.减少了明挖爆破作业对周边居民生活的影响。根据爆破作业相关规定，在石方明挖爆破时需对爆破中心300m范围内的人员进行疏散，清谷路需封道。采用优化方案后，至少减少10次以上的人员疏散及封道处理，减少了对周边居民生活的干扰，亦利于施工安全。

d.缩短了明挖爆破作业时间。采用优化方案后，大幅减少了明挖爆破作业时间，减少了对周边社区居民生活的干扰，满足了周边社区居民的要求，有利于工程顺利推进。

8 结 语

对于位于居民密集区的爆破开挖工程，为了保证施工区域周边居民的生命、财产安全，减少对周边居民生活的干扰，可考虑洞挖方案，同时应注意，根据工程地质条件，采取相应的开挖支护措施，保证工程施工安全。

[1]SL 377—2007 水利水电工程锚喷支护技术规范[S].

[2]常焕生，张柏山，范建章.水利水电工程锚喷支护施工[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[3]徐干成,等.地下工程支护结构[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[4]张正宇,等.现代水利水电工程爆破[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

简讯

中国电建援疆项目塔日勒嘎水电站通过蓄水验收

8月12日，中国电建援疆项目新疆克州塔日勒嘎水电站顺利通过工程蓄水阶段验收，电站首台机组投产发电进入倒计时。

此次塔日勒嘎水电站顺利通过工程蓄水阶段验收，为电站首台机组如期发电投产奠定了坚实基础。

塔日勒嘎水电站位于新疆克州乌恰县克孜河中游河段，是克孜河水电规划2库6级开发方案中的第二个梯级电站，电站装机50MW，为中国电建“产业援疆”项目。

电站于2012年5月7日开工，计划2014年10月底首台机组投产发电。目前，首台机组机电安装已全部完成，已进入运行调试和试验阶段，有望提前发电。塔日勒嘎水电站的修建，对边疆少数民族地区发展社会经济，维护民族地区社会稳定，促进民族地区繁荣昌盛具有十分重要的意义。

来源：中国农村水电及电气化网 凤凰网 2014年8月15日

http://shp.mwr.gov.cn/xyywgzdt/201408/t20140815_573311.html

OptimizationExampleofStillingBasinExcavationPlan

SU Zhan-jun

(ZhejiangHydropowerConstructionandInstallationCo.,Ltd.,Hangzhou310051,China)

A stilling basin is located in densely populated urban areas; open-cut method is completely adopted for excavation in the original design, which should be optimized. Engineering geological conditions are analyzed for optimizing original excavation plan. The original excavation method is optimized by analyzing the engineering geological condition. Open-cut and hole excavation methods are comprehensively adopted for excavation. The optimization effect is significant, and the excavation operation is successfully completed finally.

stilling basin; excavation method; blasting; support; optimization

TV653

A

1673-8241(2014)09-0009-03