浙东引水萧山枢纽工程土石方开挖施工技术探讨

2014-10-18应江龙

水利技术监督 2014年4期

应江龙许华

（浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江杭州 310051）

1 工程概况

浙东引水萧山枢纽工程是浙东水资源配置的一项重大工程，工程位于钱塘江、富春江、浦阳江三江汇合口义桥附近，供水对象为萧、绍、宁、舟地区的一般工业用水及农业灌溉用水，设计引水流量50m3/s。根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的有关规定，结合浦阳江右岸堤防为1级堤防标准，确定浙东引水萧山枢纽工程为Ⅰ等工程。

土石方开挖工程作为该合同工程各分项工程的一个重要组成部分，工程量较大，共计64万m3左右，其施工进度直接影响主体工程的施工进度，如何保质保量按期完成土方工程任务是工程的关键之一，它控制整个工程的进度，故施工时应作为重点来考虑。

2 土方开挖技术难点分析

对于工程来说，土方开挖工程量较大，工期较紧，因此施工强度较大，在施工中制订切实可行的技术及组织方案，且投入充足的机械设备、周转材料及劳动力，合理布设工作面，是保证工程按时优质完成的又一关键。

同时鉴于工程地质条件比较复杂，浅表部广泛分布海积、湖沼沉积的高压缩性软土及陆相沉积的中低压缩性粉质粘土等软土层，具高压缩性、高灵敏度、高含水量及低强度等特征，受水波浪冲刷易发生坍岸；且枢纽区地下水位埋深较浅，但基础开挖较深，其中Ⅱ2层土受振动易液化，动水条件下易产生流砂现象，是区域内容易发生渗透破坏的高危土层。

另外工程地质条件比较特殊，开挖弃土主要为粉质粘土、砂质粘土、淤泥质土，且拟建工程区场地地貌属钱塘江冲海积平原，场地现状以农田为主，堆土不宜过高。

3 土方开挖施工技术

工程取水枢纽区地下水位埋深较浅（一般与地表水位一致，为地表以下 0.3～2.0m），但基础开挖较深（为地表以下 6～10m），基坑边坡土以Ⅱ1层粉质粘土、Ⅱ2层粘质粉土、砂质粉土、粉砂夹淤泥质土、Ⅲ层淤泥质土为主。

新开河道一般开挖深度5m内为Ⅰ层填土、Ⅱ2层粘质粉土、砂质粉土、粉砂夹淤泥质土及Ⅲ层淤泥质土为主。

由于Ⅱ2层水平渗透系数为6.9×10-5cm/s，属弱透水性～中等透水性，该层土受振动易产生液化，动水条件下易产生流砂现象，尤其是杭甬运河已通水运行，水位较高水量较丰，为区域内容易发生渗透破坏的高危土层。故基础开挖时设井点降水措施降低地下水位，防止渗透破坏，同时严格控制边坡开挖，禁止在边坡附近弃渣，开挖时边坡拟采用钢板桩进行支护，以防止发生边坡失稳和渗透变形。

3.1 施工准备技术

进行土方开挖前应首先查勘现场，摸清工程实地情况，包括地形、地貌、水文、地质、河流、运输道路、邻近建筑、地下埋设物、地面上障碍物和堆积物、水电供应等，以便研究制订施工方案和绘制施工总平面图。按设计施工要求整平场地，清除或搬迁施工区域内地面上及地下障碍物。做好防洪排水工作，在场地周围设置必要的截水沟、排水沟、井点降水设置，疏通原有排水泄洪系统，保证场地不积水。

工程开工前，根据施工图提供的数据及尺寸，采用红外线测距仪测出控制点，并结合业主提供的平面控制网点和水准网点进行复核，其精度应符合要求，同时建立供施工使用的平面控制网和高程控制网，按照规范的有关规定进行测量定位。放线时按要求放出边坡线、底脚线等，标高、轴线应经复核检查无误后，方可进行挖土施工。由于工程下部基础承载力较低，土方开挖施工前必须做好边坡支护、排水方案以及应急措施。

3.2 支护及排水方案

工程地基以软基为主，为保证基坑开挖边坡安全及施工进度，减少开挖面，闸站及河道左右两岸基坑开挖时部分边坡拟采用钢板桩支护，同时做好施工排水工作。

（1）支护实施。根据2009年2月地质报告，闸室基础存在大量岩石，施工期间须进行爆破，故需要对边坡支护进行调整，原钢板桩支护方案已经难以保证边坡稳定，故需要进一步在基坑专项方案中进行边坡设计。

（2）施工排水。工程排水方案主要采用轻型井点降水与明排相结合的排水措施，其中闸站区考虑采用环形井点，内河河道开挖时考虑双排井点，井点布置在挡墙平台位置。

3.3 土方开挖

对枢纽闸站段及下游输水河道土方开挖在开工后即进行施工，计划拟采用1.0 m3液压反铲及推土机按设计要求自上而下分段分层进行开挖、推集及场地平整，人工修整边坡，场内在闸站及下游输水河道左右岸各布置一条施工道路作为弃土运输的主要通道，在基坑部分的道路铺设路基箱，弃土由 8～15T自卸汽车运输，除用于回填的土料在附近临时堆土区堆放或直接用于回填外，其余均运至场外。堤顶交通桥外侧段工程土方开挖在口门围堰修筑完毕后开始开挖，开挖采用1.0 m3液压反铲作业，弃土由8～15T自卸汽车运输。

各交通桥工作区土方开挖在相应作业段内的河道土方开挖前进行，开挖采用1.0 m3液压反铲作业，弃土由 8～15T自卸汽车运输。桩顶预留土方采用人工开挖，开挖时，严格控制高程和边坡，局部采用人工修坡的方法，确保桩基不受扰动。由于部分基础地质条件较差，液压反铲下拟铺设路基箱，最后在建基面以上预留不小于 50cm厚的保护层，在基础混凝土浇筑前，由人工分块突击挖除，以保护地基原状土不受扰动。基础开挖结束，应及时组织人员验收，防止基底土层受曝晒、雨淋扰动；负温下施工时，开挖好的基础采用薄膜覆盖，以防止基底土层受冻。

为有效地确保施工进度，工程共计配备 6台1.0m3液压反铲及2台T120A推土机，按施工安全生产要求，自上而下分层进行（开挖边坡按设计要求同步到位），在土方开挖施工过程中，随时进行自检，若发现有不合格之处，立即进行返工处理，直至达到设计要求。

4 石方开挖施工技术

为保护口门处挡墙基岩不受破坏以及附近已闸站等已浇筑混凝土，开挖时采用风钻先拉槽后扩挖，进行控制松动爆破。以新浇混凝土质点振动不超过 3～5cm/s，老混凝土不超过 7cm/s要求进行控制。爆破采用非电导爆管组成串并联网络，微差松动爆破。出渣采用T120A推土机配合集料，1m3液压反铲装8～15t自卸汽车到弃碴场或用于围堰加高加固，或就近借地推放用于口门处抛石用。

对工程石方开挖钻孔爆破方案应满足以下要求：

采用控制爆破措施，尽量避免爆破飞石对周围建筑物、地基处理工程及来往车辆、船只的威胁。控制爆破振动对附近的建筑物及已浇混凝土的影响。保护开挖边坡的平整和完整，尽量减少超挖超填量。

针对上述要求，工程采用分区开挖方案，根据不同的区段，采用不同的微差起爆网络来控制爆堆抛掷方向，减小石渣抛掷距离，有效控制石渣滚落方位。开挖时，除拉槽段处，爆落方向尽量与闸站轴线相垂直。

针对工程具体地质条件和岩石物理力学性能，在进行正式的爆破施工前，首先寻找具有代表性的区域进行爆破实验，借以调整和修正已设计的爆破参数，使爆破效果达到预期的结果。

由于工程石方开挖地段近堤塘及改线公路、房屋等建筑物，且开挖时附近已有混凝土浇筑，石方开挖按控制爆破的方法施工，自上而下分层开挖方式进行，保护层预留2.0m左右。

爆破参数初拟间排距a、b为1.2m，孔深l =3.0m，炸药单耗 g = 0.4～0.5kg/m3，堵塞长度 h=0.8m，采用直径为32mm的硝铵炸药，单孔装药量为0.65kg。根据类似工程的施工经验，确定瞬时起爆药量按表1控制。