水電站土石方開(kāi)挖施工實(shí)例探討

鐘一凡

水電站土石方開(kāi)挖施工實(shí)例探討

鐘一凡

（江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌 330025）

結(jié)合高倚四級(jí)水電站工程土石方施工實(shí)例，根據(jù)該工程土方和石方的地質(zhì)條件，對(duì)石方采取鉆孔爆破施工技術(shù)，對(duì)淤泥覆蓋層、土方及砂卵石則采用反鏟挖掘機(jī)直接開(kāi)挖，文章對(duì)土石方開(kāi)挖的特點(diǎn)及可行的施工技術(shù)措施進(jìn)行了分析，為同類工程提供參考借鑒。

水電站；土石方開(kāi)挖；施工技術(shù)；鉆孔爆破

1 工程概況

2 石方明挖施工技術(shù)

該工程的石方明挖主要有隧洞進(jìn)出口洞臉石方開(kāi)挖、大壩基礎(chǔ)石方開(kāi)挖、前池石方開(kāi)挖、開(kāi)關(guān)站石方開(kāi)挖、以及廠房基礎(chǔ)石方開(kāi)挖。

2.1 施工準(zhǔn)備技術(shù)

為了有效地確保開(kāi)挖放樣以及爆破時(shí)孔位的準(zhǔn)確，在進(jìn)行石方開(kāi)挖前首先采用人工清除開(kāi)挖區(qū)內(nèi)覆蓋物。開(kāi)挖時(shí)結(jié)合已提供的坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行復(fù)核，報(bào)送監(jiān)理工程師審批。對(duì)于復(fù)核無(wú)誤的坐標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在石方開(kāi)挖中嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行，確保符合設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓和高程要求。

根據(jù)該合同工程項(xiàng)目的爆破石方工程量較大、開(kāi)挖深度大、設(shè)計(jì)要求以及施工工期等因素，石方明挖開(kāi)挖選用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔，預(yù)裂爆破選用潛孔鉆。測(cè)量設(shè)備方面則采用GPS、TC1500全站儀和DS3水準(zhǔn)儀進(jìn)行橫斷面設(shè)置測(cè)量原始橫斷面。施工放樣也采用上述測(cè)量?jī)x器控制平面位置和高程。

2.2 岸坡石方開(kāi)挖技術(shù)

該工程岸坡石方開(kāi)挖主要存在為深挖的前池、廠房、以及開(kāi)關(guān)站山體邊坡以及洞臉部位。根據(jù)工程開(kāi)挖的特點(diǎn)：開(kāi)挖層薄、開(kāi)挖面小、工作交叉多、村民經(jīng)常出沒(méi)等，安全因素影響大，故擬對(duì)邊坡開(kāi)挖采取淺孔爆破方法。如設(shè)計(jì)有要求時(shí)預(yù)先采用預(yù)裂爆破方法進(jìn)行斷面和邊坡坡度控制，一般邊線控制采用光面爆破法控制邊坡面。對(duì)開(kāi)關(guān)站部分的石方開(kāi)挖，首先采用臺(tái)階淺孔爆破，待接近設(shè)計(jì)坡面線時(shí)改用小藥量淺孔和光面爆破法施工。

2.3 淺孔梯段開(kāi)挖施工技術(shù)

縱觀全國(guó)，越是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，居民養(yǎng)老保險(xiǎn)的參保意識(shí)越高，養(yǎng)老保險(xiǎn)的支付能力也越強(qiáng)；相反，越是經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)，居民的參保意識(shí)就越低，養(yǎng)老保險(xiǎn)保障水平和養(yǎng)老保險(xiǎn)的支付能力也越低。

該工程淺孔梯段采取鉆孔爆破施工技術(shù)，為了有效地確保鉆孔爆破質(zhì)量，提高鉆孔爆破效率，在施工前，根據(jù)爆破區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，在施工區(qū)內(nèi)選擇合適的爆破試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行爆破試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)成果設(shè)計(jì)合理的石方開(kāi)挖爆破參數(shù)。并將爆破設(shè)計(jì)報(bào)監(jiān)理單位審批，按審批后的方案組織爆破作業(yè)。在進(jìn)行鉆孔前，應(yīng)當(dāng)清理掉鉆孔場(chǎng)地浮渣，以確保鉆孔正常運(yùn)行。然后根據(jù)控制點(diǎn)放線出開(kāi)挖邊線，現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)布置孔位，并以紅油漆標(biāo)明鉆孔孔位，每個(gè)孔標(biāo)明下鉆深度。

結(jié)合孔位布置，該工程通過(guò)采用氣腿式風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔施工，并配以人工及時(shí)清理孔口附近的鉆孔巖屑，采用木楔或其他堵塞物將孔口覆蓋堵塞，防止石渣落入孔內(nèi)堵塞已完成的鉆孔。鉆孔開(kāi)孔位置與爆破設(shè)計(jì)孔位的偏差，不宜大于鉆頭直徑的尺寸，對(duì)實(shí)際孔位作記錄。鉆孔角度和孔深，應(yīng)符合爆破設(shè)計(jì)的規(guī)定。

鉆孔完成后則按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行爆破，但為了避免對(duì)附近建筑物以及電力系統(tǒng)造成破壞，應(yīng)當(dāng)在爆破時(shí)，對(duì)其采取安全防護(hù)措施。爆破后根據(jù)爆破效果和爆破監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。爆破后通過(guò)采取挖掘機(jī)清除石渣，其余均采用20t自卸汽車運(yùn)碴，大壩區(qū)棄至1#棄碴場(chǎng)，廠房區(qū)棄渣堆放至4#棄渣場(chǎng)。在每一級(jí)梯段開(kāi)挖完成后，對(duì)邊坡面進(jìn)行修整，修整采用挖掘機(jī)進(jìn)行，同時(shí)輔以人工整理。保證邊坡滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 基礎(chǔ)石方開(kāi)挖

基礎(chǔ)石方開(kāi)挖主要為大壩基礎(chǔ)、前池、廠房基槽。廠房基礎(chǔ)和前池基礎(chǔ)石方開(kāi)挖臺(tái)階梯段爆破法，鉆孔放炮自上而下分層進(jìn)行，每層臺(tái)階高度控制在3.0m以內(nèi)，對(duì)周邊沒(méi)有技術(shù)要求，為邊腳穩(wěn)定采用光爆法，基坑開(kāi)挖先抽槽，再擴(kuò)大,當(dāng)接近保護(hù)層時(shí)則采用小炮分層、淺孔密布方式爆破，每層孔深不超過(guò)50cm，最后一層炮孔孔底高程可鉆至建基面終孔，并嚴(yán)格控制每段起爆的炸藥量。爆破后的石碴利用挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝車，20t自卸汽車出碴棄至4#棄碴場(chǎng)。

對(duì)大壩上、下游周邊邊坡采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔，孔徑80mm。由于基礎(chǔ)開(kāi)挖存在地下水問(wèn)題，爆破炸藥采用乳化炸藥，非電毫秒雷管起爆，預(yù)裂爆破使用導(dǎo)爆索。

建基面開(kāi)挖采用光面爆破，基坑石方采用先順壩軸線開(kāi)挖，先抽槽，再向兩邊擴(kuò)大開(kāi)挖，基礎(chǔ)石方開(kāi)挖采用分層厚度小于3m的薄層開(kāi)挖，在基礎(chǔ)底部預(yù)留保護(hù)層的方法進(jìn)行，其保護(hù)層厚度應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)確定，保護(hù)層采用手風(fēng)鉆逐層鉆孔裝藥，并采用小炮分層、淺孔密布方式爆破，每層孔深不超過(guò)50cm，火花起爆，則其藥卷直徑不得大于32mm；對(duì)于軟弱、破碎巖基，則最后一層應(yīng)留足30cm的撬挖層。

預(yù)留保護(hù)層的開(kāi)挖采用控制藥量的淺孔開(kāi)挖，臨近建基面50cm采用人工撬挖?；A(chǔ)石方開(kāi)挖堅(jiān)持淺孔，密孔，少裝藥，微差爆破原則，確保建基面不受破壞。爆破的石碴采用挖掘機(jī)裝車、20t自卸汽車出碴棄至1#棄碴場(chǎng)。

基礎(chǔ)石方開(kāi)挖，采用集中式供風(fēng)站供風(fēng)，大體積開(kāi)挖采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，孔徑80 mm，保護(hù)層采用手持式風(fēng)鉆鉆孔，出渣采用1m3反鏟挖掘機(jī)和T220推土機(jī)相結(jié)合挖裝，15t自卸汽車運(yùn)到棄渣場(chǎng)，棄碴場(chǎng)配備ZL50G型裝載機(jī)整平棄碴。

3 土方開(kāi)挖施工技術(shù)

該工程前池淤泥覆蓋層、土方及砂卵石采用1m3反鏟挖掘機(jī)直接開(kāi)挖方法，開(kāi)挖順序?yàn)樽陨隙路謱舆M(jìn)行，反鏟挖掘機(jī)每層開(kāi)挖高度為4～4.5m；裝載機(jī)每層開(kāi)挖高度為3m以內(nèi)。

3.1 施工前期準(zhǔn)備

結(jié)合該工程的施工圖要求采取測(cè)量放樣工作，同時(shí)為了保證施工的連續(xù)進(jìn)行，所有機(jī)械設(shè)備必須確保良好的運(yùn)行狀態(tài)，每次開(kāi)工前對(duì)所有的進(jìn)場(chǎng)設(shè)備均進(jìn)行施工前的保養(yǎng)，維護(hù)，以確保機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)。

同時(shí)在土方開(kāi)挖前對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底；測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣，測(cè)量放出開(kāi)挖軸線、邊線和開(kāi)挖深度、坡度等控制線和控制樁。然后結(jié)合該工程施工現(xiàn)場(chǎng)水源、流量、地形、地貌和地質(zhì)條件并結(jié)合永久排水設(shè)施布置排水系統(tǒng)。在開(kāi)挖區(qū)域外側(cè)設(shè)置截水溝、在開(kāi)挖層面上設(shè)置臨時(shí)排水溝和集水坑，開(kāi)挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產(chǎn)、生活水和積水引排或抽排到工作面外。同時(shí)在開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定情況，對(duì)于邊坡出現(xiàn)裂縫和滑動(dòng)跡象的邊坡立即暫停開(kāi)挖。

對(duì)于位于地下水位以下的基坑開(kāi)挖，應(yīng)當(dāng)采取布置排水孔、井或排水洞等措施或按監(jiān)理工程師的指示降低地下水位，使最低開(kāi)挖面位于地下水位以上0.5m以上，保證建基面平整、干凈。

開(kāi)挖時(shí)施工面隨時(shí)做成一定向外傾斜的坡勢(shì)，以利開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的施工排水要求。挖機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)可能引起的滑坡和崩塌體及陡坡進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。對(duì)不滿足穩(wěn)定要求的應(yīng)放大開(kāi)挖坡度至穩(wěn)定要求，以防塌方造成安全事故。同時(shí)隨時(shí)注意土層變化情況，如發(fā)現(xiàn)裂紋或部分坍塌等異?，F(xiàn)象，及時(shí)將設(shè)備撤離工作面，以確保設(shè)備、人員的安全。使用機(jī)械開(kāi)挖邊坡土方時(shí)，實(shí)際施工的邊坡坡度適當(dāng)預(yù)留修坡余量，再用人工進(jìn)行坡面修整，以滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。

3.2 前池淤泥開(kāi)挖

對(duì)前池及廠房部分表層淤泥開(kāi)挖采用先縱橫開(kāi)挖排水溝，盡量淅出淤泥中的水，最好能至干涸狀態(tài)，利于淤泥清除。然后利用挖掘機(jī)逐段開(kāi)挖裝車逐段置換，利用自卸汽車運(yùn)至棄料場(chǎng)，再利用裝載機(jī)推出整平。直至徹底清除表層淤泥，再按要求開(kāi)挖好排水溝，進(jìn)行底部土石方開(kāi)挖。

圖1 土方開(kāi)挖施工程序框圖

對(duì)該工程前池淤泥土方開(kāi)挖采用1m3反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行。開(kāi)挖順序?yàn)樽陨隙路謱舆M(jìn)行，反鏟挖掘機(jī)每層開(kāi)挖高度為2～2.5m。開(kāi)挖時(shí)施工面隨時(shí)做成一定向外傾斜的坡勢(shì)，以利開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的施工排水要求。挖機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)可能引起的滑坡進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。對(duì)不滿足穩(wěn)定要求的應(yīng)放大開(kāi)挖坡度至穩(wěn)定要求，以防滑坡造成安全事故。同時(shí)隨時(shí)注意淤泥層變化情況，如發(fā)現(xiàn)下滑跡象，及時(shí)將設(shè)備撤離工作面，以確保設(shè)備、人員的安全。

從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，為了有效地確保前池淤泥土方開(kāi)挖質(zhì)量，首先在前池淤泥土方開(kāi)挖前，項(xiàng)目總工程師及施工技術(shù)員仔細(xì)研究施工圖及相關(guān)技術(shù)資料，對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底；測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣，測(cè)量放出開(kāi)挖軸線、邊線和開(kāi)挖深度、坡度等控制線和控制樁。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水源、流量、地形、地貌和地質(zhì)條件并結(jié)合永久排水設(shè)施布置排水系統(tǒng)。在開(kāi)挖區(qū)域外側(cè)設(shè)置截水溝、在開(kāi)挖層面上設(shè)置臨時(shí)排水溝和集水坑，開(kāi)挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產(chǎn)、生活水和積水引排或抽排到工作面外。

開(kāi)挖過(guò)程中，密切注意邊坡穩(wěn)定情況，對(duì)出現(xiàn)裂縫和滑動(dòng)跡象的邊坡立即暫停開(kāi)挖，并及時(shí)報(bào)告監(jiān)理工程師，采取放緩邊坡、襯砌支護(hù)、設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)及時(shí)觀測(cè)邊坡變化情況，并做好記錄或按監(jiān)理工程師的指示執(zhí)行。淤泥開(kāi)挖過(guò)程中密切注意出現(xiàn)的各種情況并做好記錄，及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高倚四級(jí)水電站土石方開(kāi)挖過(guò)程的施工技術(shù)探討，總結(jié)了施工技術(shù)中的經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)一步提高土石方施工技術(shù)水平。

[1] 胡志國(guó).桐子林水電站粉砂質(zhì)粘土開(kāi)挖施工技術(shù)[J].四川水利,2013(25):30-31.

[2] 秦增平,王冰,崔兵.回龍水電站廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖施工[J].山西建筑,2011(21):28-34.

[3] 張炳炎.水電站導(dǎo)流洞開(kāi)挖技術(shù)難點(diǎn)處理[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(02):115-117.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.05.027

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1008-1305（2014）05-0076-03

鐘一凡(1980年-)，男，助理工程師。