水电站土石方开挖施工实例探讨

2014-02-17钟一凡

水利技术监督 2014年5期

关键词：浅孔石方前池

钟一凡

水电站土石方开挖施工实例探讨

钟一凡

（江西省水利水电建设有限公司，江西南昌 330025）

结合高倚四级水电站工程土石方施工实例，根据该工程土方和石方的地质条件，对石方采取钻孔爆破施工技术，对淤泥覆盖层、土方及砂卵石则采用反铲挖掘机直接开挖，文章对土石方开挖的特点及可行的施工技术措施进行了分析，为同类工程提供参考借鉴。

水电站；土石方开挖；施工技术；钻孔爆破

1 工程概况

2 石方明挖施工技术

该工程的石方明挖主要有隧洞进出口洞脸石方开挖、大坝基础石方开挖、前池石方开挖、开关站石方开挖、以及厂房基础石方开挖。

2.1 施工准备技术

为了有效地确保开挖放样以及爆破时孔位的准确，在进行石方开挖前首先采用人工清除开挖区内覆盖物。开挖时结合已提供的坐标和高程数据对其进行复核，报送监理工程师审批。对于复核无误的坐标数据应当在石方开挖中严格按照施工图进行，确保符合设计开挖轮廓和高程要求。

根据该合同工程项目的爆破石方工程量较大、开挖深度大、设计要求以及施工工期等因素，石方明挖开挖选用气腿式风钻钻孔，预裂爆破选用潜孔钻。测量设备方面则采用GPS、TC1500全站仪和DS3水准仪进行横断面设置测量原始横断面。施工放样也采用上述测量仪器控制平面位置和高程。

2.2 岸坡石方开挖技术

该工程岸坡石方开挖主要存在为深挖的前池、厂房、以及开关站山体边坡以及洞脸部位。根据工程开挖的特点：开挖层薄、开挖面小、工作交叉多、村民经常出没等，安全因素影响大，故拟对边坡开挖采取浅孔爆破方法。如设计有要求时预先采用预裂爆破方法进行断面和边坡坡度控制，一般边线控制采用光面爆破法控制边坡面。对开关站部分的石方开挖，首先采用台阶浅孔爆破，待接近设计坡面线时改用小药量浅孔和光面爆破法施工。

2.3 浅孔梯段开挖施工技术

纵观全国，越是经济发达的地区，居民养老保险的参保意识越高，养老保险的支付能力也越强；相反，越是经济落后的地区，居民的参保意识就越低，养老保险保障水平和养老保险的支付能力也越低。

该工程浅孔梯段采取钻孔爆破施工技术，为了有效地确保钻孔爆破质量，提高钻孔爆破效率，在施工前，根据爆破区域的现场地质情况，在施工区内选择合适的爆破试验场地进行爆破试验。根据试验成果设计合理的石方开挖爆破参数。并将爆破设计报监理单位审批，按审批后的方案组织爆破作业。在进行钻孔前，应当清理掉钻孔场地浮渣，以确保钻孔正常运行。然后根据控制点放线出开挖边线，现场按设计爆破设计参数布置孔位，并以红油漆标明钻孔孔位，每个孔标明下钻深度。

结合孔位布置，该工程通过采用气腿式风钻进行钻孔施工，并配以人工及时清理孔口附近的钻孔岩屑，采用木楔或其他堵塞物将孔口覆盖堵塞，防止石渣落入孔内堵塞已完成的钻孔。钻孔开孔位置与爆破设计孔位的偏差，不宜大于钻头直径的尺寸，对实际孔位作记录。钻孔角度和孔深，应符合爆破设计的规定。

钻孔完成后则按照爆破设计进行爆破，但为了避免对附近建筑物以及电力系统造成破坏，应当在爆破时，对其采取安全防护措施。爆破后根据爆破效果和爆破监测结果，及时调整爆破参数。爆破后通过采取挖掘机清除石渣，其余均采用20t自卸汽车运碴，大坝区弃至1#弃碴场，厂房区弃渣堆放至4#弃渣场。在每一级梯段开挖完成后，对边坡面进行修整，修整采用挖掘机进行，同时辅以人工整理。保证边坡满足设计要求。

2.4 基础石方开挖

基础石方开挖主要为大坝基础、前池、厂房基槽。厂房基础和前池基础石方开挖台阶梯段爆破法，钻孔放炮自上而下分层进行，每层台阶高度控制在3.0m以内，对周边没有技术要求，为边脚稳定采用光爆法，基坑开挖先抽槽，再扩大,当接近保护层时则采用小炮分层、浅孔密布方式爆破，每层孔深不超过50cm，最后一层炮孔孔底高程可钻至建基面终孔，并严格控制每段起爆的炸药量。爆破后的石碴利用挖掘机或装载机装车，20t自卸汽车出碴弃至4#弃碴场。

对大坝上、下游周边边坡采用预裂爆破，预裂孔，孔径80mm。由于基础开挖存在地下水问题，爆破炸药采用乳化炸药，非电毫秒雷管起爆，预裂爆破使用导爆索。

建基面开挖采用光面爆破，基坑石方采用先顺坝轴线开挖，先抽槽，再向两边扩大开挖，基础石方开挖采用分层厚度小于3m的薄层开挖，在基础底部预留保护层的方法进行，其保护层厚度应由现场爆破试验确定，保护层采用手风钻逐层钻孔装药，并采用小炮分层、浅孔密布方式爆破，每层孔深不超过50cm，火花起爆，则其药卷直径不得大于32mm；对于软弱、破碎岩基，则最后一层应留足30cm的撬挖层。

预留保护层的开挖采用控制药量的浅孔开挖，临近建基面50cm采用人工撬挖。基础石方开挖坚持浅孔，密孔，少装药，微差爆破原则，确保建基面不受破坏。爆破的石碴采用挖掘机装车、20t自卸汽车出碴弃至1#弃碴场。

基础石方开挖，采用集中式供风站供风，大体积开挖采用潜孔钻机钻孔，孔径80 mm，保护层采用手持式风钻钻孔，出渣采用1m3反铲挖掘机和T220推土机相结合挖装，15t自卸汽车运到弃渣场，弃碴场配备ZL50G型装载机整平弃碴。

3 土方开挖施工技术

该工程前池淤泥覆盖层、土方及砂卵石采用1m3反铲挖掘机直接开挖方法，开挖顺序为自上而下分层进行，反铲挖掘机每层开挖高度为4～4.5m；装载机每层开挖高度为3m以内。

3.1 施工前期准备

结合该工程的施工图要求采取测量放样工作，同时为了保证施工的连续进行，所有机械设备必须确保良好的运行状态，每次开工前对所有的进场设备均进行施工前的保养，维护，以确保机械设备的良好运行状态。

同时在土方开挖前对施工作业人员进行技术交底；测量人员根据设计图纸进行测量放样，测量放出开挖轴线、边线和开挖深度、坡度等控制线和控制桩。然后结合该工程施工现场水源、流量、地形、地貌和地质条件并结合永久排水设施布置排水系统。在开挖区域外侧设置截水沟、在开挖层面上设置临时排水沟和集水坑，开挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生产、生活水和积水引排或抽排到工作面外。同时在开挖施工时，应当监测边坡稳定情况，对于边坡出现裂缝和滑动迹象的边坡立即暂停开挖。

对于位于地下水位以下的基坑开挖，应当采取布置排水孔、井或排水洞等措施或按监理工程师的指示降低地下水位，使最低开挖面位于地下水位以上0.5m以上，保证建基面平整、干净。

开挖时施工面随时做成一定向外倾斜的坡势，以利开挖区域内的施工排水要求。挖机作业时对可能引起的滑坡和崩塌体及陡坡进行稳定验算。对不满足稳定要求的应放大开挖坡度至稳定要求，以防塌方造成安全事故。同时随时注意土层变化情况，如发现裂纹或部分坍塌等异常现象，及时将设备撤离工作面，以确保设备、人员的安全。使用机械开挖边坡土方时，实际施工的边坡坡度适当预留修坡余量，再用人工进行坡面修整，以满足施工图纸要求的坡度和平整度。

3.2 前池淤泥开挖

对前池及厂房部分表层淤泥开挖采用先纵横开挖排水沟，尽量淅出淤泥中的水，最好能至干涸状态，利于淤泥清除。然后利用挖掘机逐段开挖装车逐段置换，利用自卸汽车运至弃料场，再利用装载机推出整平。直至彻底清除表层淤泥，再按要求开挖好排水沟，进行底部土石方开挖。

图1 土方开挖施工程序框图

对该工程前池淤泥土方开挖采用1m3反铲挖掘机进行。开挖顺序为自上而下分层进行，反铲挖掘机每层开挖高度为2～2.5m。开挖时施工面随时做成一定向外倾斜的坡势，以利开挖区域内的施工排水要求。挖机作业时对可能引起的滑坡进行稳定验算。对不满足稳定要求的应放大开挖坡度至稳定要求，以防滑坡造成安全事故。同时随时注意淤泥层变化情况，如发现下滑迹象，及时将设备撤离工作面，以确保设备、人员的安全。

从工程实践经验表明，为了有效地确保前池淤泥土方开挖质量，首先在前池淤泥土方开挖前，项目总工程师及施工技术员仔细研究施工图及相关技术资料，对施工作业人员进行技术交底；测量人员根据设计图纸进行测量放样，测量放出开挖轴线、边线和开挖深度、坡度等控制线和控制桩。根据现场水源、流量、地形、地貌和地质条件并结合永久排水设施布置排水系统。在开挖区域外侧设置截水沟、在开挖层面上设置临时排水沟和集水坑，开挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生产、生活水和积水引排或抽排到工作面外。

开挖过程中，密切注意边坡稳定情况，对出现裂缝和滑动迹象的边坡立即暂停开挖，并及时报告监理工程师，采取放缓边坡、衬砌支护、设置观测点及时观测边坡变化情况，并做好记录或按监理工程师的指示执行。淤泥开挖过程中密切注意出现的各种情况并做好记录，及时采取措施进行处理。