毛坝关大坝标土石方开挖及支护.docx
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毛坝关大坝标土石方开挖及支护
土石方开挖及支护
6.1工程概述
6.1.1基本条件
本标段挡水建筑物为碾压砼拱坝,坝址处为“V型“河谷,基岩裸露。
两岸地形陡峭,无过河道路,岸坡不具备修筑出渣道路的条件,渔紫公路沿坝顶高程从坝肩通过,场外交通比较便利。
6.1.2主要工程量
本标段开挖及支护主要工程量包括:
土方明挖41498m3,石方明挖118182m3,石方洞挖5078m3,边坡混凝土喷护1087m3,系统锚杆1798根(Φ22,L=3.5m),护坦部位锚杆364根(Φ25,L=4.0m),锚筋桩(3Φ25,L=8.0m)111根,锚筋桩(3Φ28,L=15.0m)38根。
6.1.3施工特点
6.1.3.1坝基开挖时间短,开挖强度高,难度大;
6.1.3.2由于场地狭小,各部位及工序之间施工干扰大,且施工安全问题比较突出,施工机械设备避炮困难;
6.1.3.3前期开挖时段处在主汛期,从左岸通往右岸施工区没有过河桥,机械设备原材料过河运输比较困难;
6.1.3.4由于岸坡陡峭,施工道路修筑难度很大。
6.2施工布置
毛坝关水电站坝基开挖平面布置见图MB/C-II-6-1
6.2.1施工道路
6.2.1.1场外交通以渔紫公路为主要道路。
6.2.1.2根据现场条件,I标已形成的渔紫公路至引水隧洞进口部位施工道路,渔紫公路至导流泄洪洞出口部位施工道路可以继续使用。
6.2.1.3在右岸沿▽398m高程由坝址向上游修筑一条通往1#渣场的施工道路,路宽6.0~7.0m,碎石路面,做为右岸边坡开挖的出渣道路;在▽398m道路端部沿右岸边坡向下游修筑一条临时简易道路至▽450.0m高程平台,然后按“之”字形向上游修筑至开挖区内,路端高程控制在▽490.0m高程左右,坡度20~25%,路宽4.0m,碎石路面;在开挖施工过程中,随开挖面下降修筑临时性施工支路若干。
6.2.1.4在河床左岸从上游围堰至下游围堰修筑一条施工道路,路端高程控制在▽395.0m高程左右,做为左坝肩开挖的出渣道路,路宽7.0m,碎石路面,路端高程随开挖逐渐下降。
6.2.1.5在上游围堰上游部位修筑一座简易过河桥,桥宽4.0m,长12m,两跨,钢木结构,引桥为漫水路面,以减小桥梁规模,便于施工,两岸分别同场内施工道路相连通。
6.2.1.6截流后,从下游围堰左侧按“之”字型向基坑内修筑一条施工道路,并通过导流洞出口明渠交通桥同已形成的施工道路相连通,路宽6.0~7.0m,碎石路面,路端高程▽367.0m,做为基坑开挖的出渣道路。
6.2.2风、水、电布置
6.2.2.1施工用风:
由于两坝肩▽385.0m高程以上石方开挖处于主汛期,开挖时间较短,且无过河道路,石方开挖工程量大部分在右岸坡,为了加快开挖进度,保证工期要求,采用在导流洞出口上游渔紫公路右侧的平台处设置集中供风站,向两坝肩开挖部位供风,考虑到风管送风距离较长,风压损失较大,空压机的配置也相应加强,配置4台25m3/min电动空压机,4台12m3/min移动式空压机。
右岸用风采用钢缆索(120m跨度)悬挂拉到右岸向施工区供风,风管直径Φ120mm,长度200m,在右岸开挖施工前期,采用4台3.0m3/min油动空压机供风;左岸供风管路沿渔紫公路右侧通至开挖区,风管直径Φ80mm,长度100m,施工时,根据现场条件,可将12m3/min移动式空压机布置于左坝肩附近。
▽385.0m高程以下基坑石方开挖施工时,两坝肩石方开挖已基本完成,可继续使用该站供风,移动式空压机根据现场条件,可移至开挖区附近供风。
6.2.2.2施工用水:
施工用水主要为洞挖施工和砼喷护施工用水,考虑在右岸▽510m高程修建10m3高供水池一个,左岸渔紫公路左侧设置10m3水箱一个,通过多级泵由河边抽水至水池和水箱内,采用自流方式向各工作面供水。
6.2.2.3施工用电:
利用系统供电设置的配电箱,接至各用电部位。
6.2.3施工缆索
由于开挖施工前期仍在主汛期,受河水影响较大,架设高等级过河桥即不经济又不现实,加之开挖支护施工工程量较大,强度高,工期紧迫,为了保证开挖进度,满足施工需要,在导流洞出口上游渔紫公路右侧▽427.0m平台向右岸▽450.0m平台架设一条运输钢缆索(跨度180m),做为原材料、燃油、砂石料、钢筋、水泥等物资的运输通道;另外,由左岸▽427.0m平台向右岸开挖区下游侧架设一条风管钢缆索(跨度150m)。
以上缆索均采用锚杆基础,对于风管缆索只设置承载索,采用普通钢丝绳(直径Φ20mm),风管通过套环同承载索相连接;对于运输缆索,由于每次运输物资重量较小,采用Φ26mm普通钢丝绳做为承载索,采用Φ20mm普通钢丝绳作为牵引索,在右岸▽450.0m平台设置一台5T卷扬机(锚杆基础)作为牵引装置。
6.3施工方案
按照先两岸后河床的开挖程序,先进行两岸坡坝肩开挖,边坡部位分层开挖,分层支护,在永久边坡部位进行斜坡预裂爆破,水平建基面预留1.5m保护层。
边坡开挖石渣通过人工或机械翻碴至河床两岸,由1.2m3反铲或装载机配合15T自卸汽车运输至指定碴场;河床水面高程以下覆盖层采用1.2m3反铲配合15T自卸汽车分层进行开挖,石方开挖采用手风钻及潜孔钻造孔,结合覆盖层开挖自上而下分层进行。
左岸由2台1.2m3反铲配合4~6台15T自卸汽车出碴,右岸边坡由3台1.2m3反铲配合1台YT220推土机翻碴,2台1.2m3反铲(为翻碴部位的反铲出碴时不翻碴)及1台ZL-50装载机配6~8台自卸汽车出碴。
6.4施工方法
6.4.1土方开挖
两岸边坡(左岸▽400高程以下)土方开挖主要采用1.2m3反铲自上而下逐层进行翻碴,分层厚度3m,然后通过河床两岸施工道路由1.2m3反铲及ZL-50装载机装碴,15T自卸汽车运输至指定碴场;河床基坑覆盖层开挖,采用1.2m3反铲挖装,15T自卸汽车运输,逐层向下开挖,分层厚度3m,对于河床覆盖层内的大块孤石采用手风钻进行解小。
6.4.2石方开挖
两岸边坡采用自上而下分层开挖的方法,右岸边坡▽480.0m高程以上采用手风钻造孔,按3.0~4.0m一层进行钻爆,以人工翻碴为主,▽385~▽480m区间,采用Φ100型潜孔钻及液压钻造孔爆破,1.2m3反铲配合推土机翻碴至河床,开挖分层厚度8~10m,设计边坡轮廓面采用斜坡预裂爆破技术施工,预裂深度8~16m。
翻至河床边的石碴由反铲及装载机装碴,15T自卸汽车运至指定碴场。
该部位开挖强度高,工期紧,石方钻孔及翻碴为控制性项目,土方翻运及土石方出碴可穿插进行,不占直线工期,为保证工期要求,配备6台Φ100型潜孔钻,1台液压钻造孔,3台1.0~1.2m3反铲配一台推土机翻碴至河床。
左岸坡(▽385m以上)主要为石方开挖,工程量约18000m3。
由于地形条件限制,大型钻爆开挖设备无法使用,为减少人工扒碴量,考虑先开挖溜碴槽,然后采用手风钻钻孔,3~4m一层,从上向下开挖,约11~14层。
溜碴槽平面尺寸按离设计边坡2.0m,上下游方向宽4.0m,梯形喇叭口形状布置,采用简易Φ80型潜孔钻造孔,分10m、15m两层开挖,第一层开挖完成后,由25T吊车将简易潜孔钻吊至▽417m高程平台,再向下钻爆第二层▽402m高程。
▽402m高程以上爆破后石碴主要通过溜碴槽滑落至河床边,剩余少量石碴人工扒至河床,▽385~▽402m高程区间由反铲翻碴及装运,配合15T自卸汽车出碴。
开挖时间为2001年10月10日至10月31日,平均开挖强度为818m3/日,开挖采用斜坡式分层,由于左岸坡地地形陡峭,大部分石碴可在爆破时直接经溜碴槽落入河床,小部分石碴由人工翻下,以保证工期要求。
坝基(▽363~▽385m,含护坦)石方开挖28606m3,在11月5日截流后,石方按3.0~6.0m一层分层下降,石方开挖滞后砂砾石开挖1~2层,采用反铲配合15T自卸汽车出碴,包括保护层开挖共分8层,由于右岸▽368.42m高程灌浆洞长75m,为控制性项目,按单循环进尺2m,每日两个循环计算,该隧洞开挖工期约20天,计划基坑开挖于12月5日开挖至▽367.5m高程,随即进行灌浆洞开挖,12月31日前基础验收交面,石方开挖最高强度为800m3/日,强度较低,可以保证按工期要求完成。
至建基面预留1.5m保护层,保护层开挖采用YT-28手风钻造孔,小梯段微差爆破,底部水平预裂一次开挖到位,对于软弱破碎基岩留足20~30cm的撬挖层人工撬挖。
护坦部位靠左岸提前开挖到位,宽度15m,以保证高架门机按期安装运行。
在断层破碎范围内采用手风钻造孔,延长药包,小梯段毫秒微差爆破,周边采用光面爆破,主爆孔药卷直径Φ32mm,光爆孔药卷直径Φ25mm,装药密度60~120g/m,局部采取人工撬挖的方法开挖。
坝基开挖分层详见MB/C-II-6-02,保护层开挖钻孔布置及典型爆破钻孔布置见图MB/C-II-6-03,石方开挖工艺流程见图6-4-1。
石方开挖施工工艺流程图
图6-4-2
开挖初拟爆破参数见图MB/C-II-6-03,在施工中通过试验不断调整。
6.4.3石方洞挖
本标段石方洞挖工程量较小,主要为6条灌浆洞和一条防渗墙洞身开挖,石方洞挖工程量为5078m3。
灌浆洞为3.3×4.1m的城门洞,左右坝坡共6条,总长240.33m,在洞脸部位边坡开挖支护完成后,随即进行洞身开挖,均采用YT-28手风钻造孔,全断面掘进,人工装运至手推车内倒于河床内,由ZL-50装载机配合15T自卸汽车出碴,在施工中要协调好同坝基施工的干扰,保证施工过程中的安全,钻孔布置及爆破参数详见图MB/C-II-6-04,单循环进尺2.0~2.5m。
防渗墙洞挖断面尺寸为2×17m的矩形,全长50m,自上而下分6层进行开挖,I层高度2.0m,II层高度2.0m,III~IV层高度3.5m,V~VI层高度3.0m,第I层开挖断面尺寸2×2m,全断面掘进,单循环进尺1.5~2.0m,采用YT-28手风钻造孔,非电毫秒导爆管爆破,人工装碴至手推车运至洞外,第II~VI层采用打斜孔分段爆破的方法进行,洞壁部位采取预裂爆破技术施工,单循环4.8~6.0m,第I层开挖完成进行危石处理和支护后,再依次进行第II~VI层开挖,施工过程中对两侧岩壁及时进行清理和支护,如遇断层破碎带采取安装型钢对撑的方法进行加固。
防渗墙洞身开挖分层及钻孔布置、爆破参数见图MB/C-II-6-05~06。
6.4.4边坡及基坑排水
在永久边坡开挖前,先期进行边坡上部的截水沟开挖,利用截水沟将雨水引至开挖区以外位置,保证雨水不回流至开挖区,以防止雨水漫流冲刷边坡,影响边坡稳定。
基坑排水包括初期排水和经常性排水,同时还包括第二枯水期恢复施工时基坑排水。
在围堰合龙闭气后,由于覆盖层达12~17m厚,基坑初期排水量相对较大,覆盖层开挖前,先由1.2m3反铲在砂砾层中下挖两个集水井,基坑上游两个,基坑下游两个,深度3.5m,利用3台10″离心泵、3台6″离心泵进行抽排水,将基坑积水排至上、下游围堰以外,在水面下降3m以上时,进行基坑覆盖开挖,在上一层开挖完成后,在原集水井旁边再开挖一个相同尺寸的集水井,利用反铲将水泵移至下一层的集水井内,进行第二层的基坑抽排水,如此循环,直至覆盖层开挖完成。
在覆盖层开挖完成后,基坑内的积水已基本排除,基坑进入经常性排水阶段,由于围堰采用高喷防渗墙,其排水量不大,可在基岩面底部开挖小型集水井,利用3台6″潜水泵和4台2″潜水泵,根据渗水量大小进行抽排水。
在第二个枯水期,下游围堰恢复后,在基坑下游护坦部位架设3台10″和3台6″泵进行抽排水。
6.4.5支护施工
根据现场开挖进度,支护工程应随后紧跟,边坡出露后及时进行清理、验收、锚杆打安、喷砼。
边坡排水孔施工安排在固结灌浆后进行。
系统锚杆采用手风钻造孔,锚筋桩用轻型潜孔钻或液压钻(Ф105钻头)打孔,插杆由人工进行,注浆采用注浆机进行。
喷砼采用湿喷法施工。
边坡支护施工按图6-4-1工艺流程进行。
边坡清理:
边坡清理由液压反铲、人工配合进行,清除边坡表面的岩石块,并保证大面平整。
边坡系统锚杆:
边坡清理合格后,即可进行系统锚杆的施工,按图6-4-2施工工艺进行。
边坡喷砼:
喷砼采用砼喷射机湿喷工艺施喷。
每一施喷层按3-5cm厚施喷,直至达到设计厚度。
喷砼材料采用现场搅拌机按设计配比配料、拌料,机口添加速凝剂。
施喷之前,现场进行生产性喷射试验,优化喷砼配合比,调整喷射参数,以减少回弹,在受喷面上用钢筋设立厚度标志,控制施喷参数,具体施工按图6-4-3施工工艺流程进行。
验收:
首先整理准备好边坡喷护的一切有关资料,由项目部本工程下属施工单位初验合格后,再经项目部质安部复验,最后由监理工程师及有关单位人员终验并签发有关合格证书。
6.5技术质量控制
6.5.1严格按照设计图纸要求及施工技术规范、规程进行施工;
6.5.2施工技术人员严把质量关,自上而下开挖分层施工,每层边坡开挖处理到位后及时施工验收并转序施工;
6.5.3由测量控制开挖边点线和高程;
6.5.4应用声波法检查建基岩的完整性;
6.5.5按照标书和规范要求控制最大一段起爆单响药量,在新浇砼、新喷锚支护区和已建建筑物附近进行爆破时,按照SL47-94第3.7节中的有关规定进行专门的控制爆破设计和现场试验,根据监理人
的要求有必要时进行振动监测。
边坡施工工艺流程图
图6-4-1
不
合
合格格
不
合
格
合格
锚杆施工工艺流程图
图6-4-2
喷砼施工工艺流程图
图6-4-3
6.5.6每批爆破材料使用前进行材料性能试验,证明符合技术要求时才能使用。
6.5.7爆破参数的选定要根据实际地质情况进行工程类比选用,并及时进行爆破试验对爆破参数预以修正,以最佳的爆破效果来保证开挖质量。
6.5.8雨季施工时,在保证工程质量的前提下,作好坡面排水,以确保安全。
6.6施工进度及资源配置
6.6.1施工进度计划
施工进度计划见表6-6-1。
6.6.2资源配置
6.6.2.1施工机械需用量
根据开挖强度要求和机械设备生产能力配置需用量,主要施工机械配置表见表6-6-2。
6.6.2.2主要劳动需用量
土石方开挖及支护共需:
管理人员28人,机械工48人,钻工45人,炮工20人,普工50人,共计191人。
6.5.2.3主要材料需用量
乳化炸药76T,Φ100风管200m,Φ80风管100m,水泥280T,砂子500m3,小石800m3。
土石方开挖及支护主要施工设备表
表6-6-2
序号
设备名称
型号及规格
数量
制造厂家
购置年份
1
液压钻
HCR12-EDS
1
日本古河
1997
2
潜孔钻
YQ100
6
宣化
1997
3
手风钻
YT-28
30
天水
1998
4
液压反铲
CAT320B
3
卡特皮勒
1994/2001
5
液压反铲
日立
1
日本
1996
6
液压反铲
大宇
1
韩国
2001
7
推土机
YT220
2
山推
1996/1998
8
装载机
ZL50
2
柳工
1999/2001
9
自卸汽车
15T
15
2000
10
吊车
8T
1
一汽
1995
11
吊车
25T
1
日本
1994
12
注浆机
1
1997
13
喷锚机
P28-5
1
郑州
1996
14
搅拌机
JZ-350
2
1997
15
全站仪
尼康520E
1
日本
2001
16
空压机
12m3/min
4
1998
25m3/min
4
国产
1998
3m3/min
4
2001
17
卷扬机
5T
1
1997
18
水泵
6″、10″
各3台
1999/2000
19
水泵
4″
4
1998
20
多级泵
4″
2
浙江
1999
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