双沟水电站大坝基础开挖技术方案 13页

　　　　　双沟水电站工程项目经理部文件技施字【2004】（104）号签发：李岱关于报送双沟水电站工程大坝基础石方开挖技术方案的函致：中国水利水电建设工程咨询西北公司双沟水电站工程监理部现将双沟水电站工程大坝基础石方开挖技术方案报送贵部，请审批。附件：双沟水电站工程大坝基础石方开挖技术方案中水一局双沟水电站工程项目经理部二00四年十二月二十八日主题词：关于报送双沟水电站大坝基础石方开挖技术方案函抄报：拟稿：郭喜定校核：刘伟艳n目录第1章　概　述11.1工程概况11.2本工程主要包含如下工作内容11.3　施工条件1第2章　施工总体布置2第3章施工方案、施工方法23.1施工程序33.2施工方法3第4章资源配置74.1机械设备计划74.2主要劳动力计划84.3火工材料计划8第5章质量保证措施8第6章机械开挖与爆破开挖的经济比较9第7章安全生产及文明施工保证措施97.1安全保证措施97.2文明施工10n第1章　概　述1.1工程概况双沟水电站位于吉林省东南部山区抚松县境内，第二松花江上游松江河上。双沟水电站坝址区出露的地层主要为中侏罗系中统安山岩类及侵入其中的脉岩，以及第三系末至第四系初玄武岩。安山岩：灰绿色、紫褐色，主要矿物成分为长石、辉石。新鲜岩石坚硬、较完整、强度高、弱风化单块岩石饱和抗压强度达102MPa。其中紫褐色的安山岩抗风化能力较差。特别是在干湿交替和温差变化较大的情况下，易风化破碎，强度相对较低。岩脉有花岗斑岩、闪长玢岩、闪长煌斑岩、煌斑岩、安山玢岩及玄武玢岩等，岩脉走向多为北东20°～45°和55°～75°。出露宽度一般为1～3m，个别宽达8～60m。脉岩质坚性脆，节理发育，完整性差，与围岩呈裂隙接触或混合接触。玄武岩：主要出露于右岸及河间地块山顶，玄武岩可分六层，单层厚一般为5～10m，最大厚约20m，每层玄武岩均有明显的相变特征。顶部相呈蜂窝、气孔状，内部相呈微密状，底部相，气孔较发育。玄武岩柱状节理发育，岩石完整性较差。层间夹有碎石壤土，砂卵砾石，与下伏侏罗系地层呈不整合接触。接触处有厚达1～6m的砂砾石夹壤土层。第四系松散层，主要有河床冲积层，层厚1～2m；坡残积层（碎石壤土），一般厚度为1～3m。地质构造坝址及隧洞断裂构造较发育。但断层规模较小，按走向大致可分为三组：⑴走向北东10°～30°，倾向北西，倾角67°～80°属平移逆断层；⑵走向北东50°～70°，倾向北西，倾角60°～80°；⑶走向北西330°～350°，倾向南西，倾角80°～84°；坝区河床两岸部分地段形成小陡崖，其中有崩塌堆积，在坝上游河床右侧见有崩落大孤石。1.2本工程主要包含如下工作内容（1）全风化岩层开挖；（2）强风化岩层开挖；（3）弱风化岩层开挖；1.3　施工条件1.3.1水文11n松江河位于吉林省白山地区的东部山区，为头道松花江的主要支流，发源于长白山西北麓的白云峰，流域面积1900km2，河流全长140km，河道平均比降10.9‰。本流域内降雨分布很不均匀，基本上是从上游向下游递减的趋势；从时间分布来看，降雨多集中在6-9月，占全年的60％～70％。多年平均蒸发量为1126.5mm，6月～9月的半年蒸发量约占年蒸发量的80％。1.3.2气象二松流域属寒温带气候，冬季受西伯利亚高气压影响，西北风带来寒冷的气流，春季干燥而多风，夏季炎热而多雨，秋季短，天气晴朗凉爽，冬季漫长而严寒。最大积雪深度52cm，最大冻土深度1.26m，河流封冻期长达5个月之久。抚松气象站统计，多年平均气温为4.3°C，极端最高气温为34.9°C，极端最低气温为－37.7°C。流域内冬季多偏西风和东南风，3－4月份风速较大，抚松气象站统计最大风速为18m/s，相应风向为西南。第2章　施工总体布置2.1施工供风大坝施工用风主要采用移动式空压机供风。分别设置2台21.5m3电动空压机和2台11.5m3柴油空压机，供风能力为66m3/min。2.2施工排水在上游围堰最底点位置，设置排水泵站，顺围堰设截水沟至泵站集水坑内。其水泵设置排水流量4800m3/h，满足渗水和天然降雨的最大排水强度。2.3施工供水施工供水主要利用设置在大汛围堰上游的供水泵站来满足开挖用水。2.4施工用电施工供电电源主要取自布置在上游围堰左端堰顶的500KW变压器。2.2　施工道路结合本工程实际施工特点布置以下几条施工道路：（1）由上游围堰经上游跨江桥至右岸坝头临时公路和上游跨江桥至上游右岸弃渣场临时公路构成大坝上游右岸的场内交通干线公路；由青年村经引水洞进口至导流洞进口桥再至上游围堰临时公路和青沟子沟口桥至上游左岸弃渣场临时公路构成了大坝上游左岸的场内交通干线公路。（2）为连接两岸交通，于清沟子沟口上游200m左右修筑临时跨江桥一座，并于清沟子沟口处修筑临时桥一座。（3）由左岸上坝公路及左岸坝头至引水洞启闭机平台公路构成大坝左岸永久交通干线。第3章施工方案、施工方法11n根据设计图纸和地质勘探资料，大坝基础石方开挖总量16万m³，用破碎锤、反铲等机械开挖量10万m³，弱风化岩层用爆破开挖6万m³，炸药单耗0.466kg/m³。3.1施工程序坝基石方开挖按照自上而下的施工程序，先进行两侧岸坡开挖，然后进行河床段趾板基础和堆石体基础开挖。根据现场实际地质情况，为保证石方开挖施工中最大限度的减少爆破作业对建基面的扰动及对周围建筑物的影响，同时考虑到爆破作业存在的诸多安全风险，本着尽量减少爆破作业的原则，对于表层相对风化的软岩或次坚石，采用重型机械设备直接挖装或冲击破碎后挖装。对于坚硬岩石的爆破开挖亦全部采用了控制爆破作业，尽量减少炸药单耗用量，对开挖岩体进行爆破松动即可，然后采用大功率的开挖机械设备进行开挖。3.2施工方法3.2.1破碎锤开挖方法对于坝基全风化及强风化岩层采用机械破碎锤开挖，根据测量精确放样出的坝基开挖轮廓线，采用挖掘机进行清除表土，将所要风化岩露出，由于开挖破碎的方式为自上而下分层开挖，因此首先根据实际地形修出第一级施工平台，以方便破碎锤及挖机摆放。液压岩石破碎锤破碎施工时，将液压岩石破碎锤的钎杆压在岩石上，并保持一定压力后开动破碎锤，利用破碎锤的冲击力，将岩石破碎。破碎锤破碎岩体时必须严格按照设计开挖边线进行破碎，第一级施工平台上的岩层破到位并采用挖机将坡面修整平整后，然后进行下一施工平台岩体的破碎施工。破碎锤破碎时挖机配合，清除破碎岩体，并将已破碎的岩体装车，运输车辆采用自卸车，运至指定地点，直至开挖至弱风化岩层。3.2.2爆破开挖方法石方爆破开挖采用手风钻开挖，开挖梯段高度小于4m。石方开挖沿设计建基面的轮廓线采用预裂爆破，不具备预裂爆破钻孔条件时，在贴近建基面处预留保护层，最后用手风钻钻孔，采用密集、浅孔、小药量爆破方法分层开挖保护层。坝基石方开挖全部采用非电起爆网络。爆破后的石渣用1.6m3反铲装20t自卸车运至E渣场。3.2.3爆破设计11n1）编制依据①合同文件（施工图纸及技术要求）；②爆破安全规程、规定；③我施工单位长期积累的工程爆破施工实践经验。2）设计内容①设计程序框图根据地形、地质确定根据爆破设计确定根据爆破网络确定梯段高度H底盘抵抗线堵塞长度布孔形式钻孔倾角α钻孔深度L装药结构延时顺序孔径D孔距a起爆方式炸药单耗q排距b单响药量Q单孔药量②梯段爆破梯段爆破参数表名称符号单位数值梯段高度Hm3.5前排抵抗线Wm1炮孔间距m1～1.5钻孔倾角α度75单耗qKg/m30.45～0.65孔径Dmm42堵塞长度Lcm1～1.5注：实际施工中的爆破参数根据爆破试验进行调整③预裂爆破预裂爆破参数表名称单位数值孔深m同梯段边坡长度孔径mm42孔距m0.4～0.8药卷直径mm20～32不偶合系数2～4线装药密度g/m300～500堵塞长度m0.3～0.5注：A、线装药密度Q线，采用长委长科院经验公式计算。Q线=0.36[σ压]0.63[a]0.67式中：Q线-----计算线装药密度（g/m），线系采用2#11n岩石硝胺炸药，如实际使用乳化炸药，必须除以0.8～0.9换算系数。[σ压]-----岩石抗压强度（kg/cm2）；[a]-----孔距（cm），取40～80。B、施工中的爆破参数根据爆破试验进行调整④保护层开挖保护层开挖爆破参数表名称单位数值炮孔间距m0.3～0.8钻孔倾角度45～60单耗Kg/m30.40～0.50孔深m0.5～1.5孔径mm32堵塞长度m0.3～0.8注：实际施工中的爆破参数根据爆破试验进行调整⑤布孔形式及起爆网络设计宽孔距小排距微差挤压爆破，能充分利用爆破能量，可较好地控制爆渣块度，所以在爆破施工中拟采用以下两种布孔及非电起爆网络形式。即：梅花形布孔“一字”型起爆网络(排间起爆)和长方形布孔“V”型起爆网络。预裂炮孔和梯段炮孔在同一爆破网络中起爆时，预裂炮孔先于相邻梯段炮孔的起爆时间不小于75～100ms。⑥装药结构梯段爆破采用底部装药与柱状装药相结合的装药结构，降低爆渣的大块率;预裂爆破采用小药卷间隔装药，导爆索起爆。保护层开挖采用底部集中装药结构。3.2.4爆破试验在钻孔爆破施工前，成立由业主、监理、设计、施工及科研、地质等有关人员组成爆破试验组，按相关要求进行爆破试验。1）试验内容根据本工程石方开挖的实际需要，爆破试验包括如下内容：①爆破材料性能试验;②爆破参数试验;③爆破破坏范围试验;④爆破地震效应试验。2）试验目的11n①通过对炸药的爆破漏斗试验，炸药传爆速度、殉爆距离等试验和雷管的准爆率、起爆时间误差等试验。为爆破设计和分析爆破效果提供依据;②爆破参数试验的主要目的是确定适合坝基地质条件、岩体特征的预裂爆破和梯段爆破参数;③观测爆破对爆区底部或四周保留岩体的破坏情况，确定岩体保护层厚度，或需要获得的其它有关数据；观测爆破对新浇混凝土和新灌浆区的破坏影响，判断它们的安全性，为调整爆破参数和控制爆破规模提供依据;④观测确定适用于坝基地形地质、岩体特性和爆破条件的爆破振动传播规律的经验公式，以用来进行预报和控制。3）试验要求①每一种、每一次爆破试验必须编制详细的爆破试验设计方案和具体的实施措施，经监理人批准后实施；②质点振动速度传播规律采用如下的经验公式：V=K（W1/3/D）a式中：V……质点振动速度，cm/s;W……最大瞬时起爆药量，kg;D……爆破区药量分布的几何中心至观测点或防护目标的距离，m;K、a……与场地地质条件、岩体特性、爆破条件以及爆破区与观测点或防护目标相对位置等有关的常数，由爆破试验确定。经验公式中的K、a值由监测人员用爆破试验监测成果，经过计算、整理后提交监理，监理批准后以文件形式下发，在施工中正式采用。③爆破破坏范围试验在表面采用宏观调查和地质描素方法进行观测;在隐蔽部位采用弹性波纵波波速观测方法。④经试验确定的预裂爆破参数，要保证在实际施工中，爆破后相邻炮孔的不平整度不大于15cm，孔壁表层不产生明显的爆破裂隙。在开挖轮廓线上，残留炮孔痕迹均匀分布，保存率达到85%以上。4）试验方法为了更好的结合生产，便于试验成果得到直接应用，爆破试验以现场原型试验为主，并选在钻孔爆破施工中进行。届时，依据不同的爆破试验内容，选择正在开挖的部位进行试验。11n3.2.5爆破施工作业方法1）梯段爆破每次钻孔爆破前，先将台阶面上的浮渣清理干净，并按设计用红油漆标明爆破孔位，开挖钻孔及装药施工作业严格按爆破设计的相关内容执行，不得擅自变更。上次爆破石料挖运完成后，将临空面清理干净，进行下一循环的爆破作业。梯段爆破采用微差非电爆破网络，起爆网络在爆破技术员的指导下，由专业爆破员认真连接，以确保爆破成功。2）预裂爆破在钻孔前精确测量边坡开挖线，并用红油漆标明预裂孔位，在钻孔时，采用水准仪配以铅锤和样架控制钻孔角度，钻孔过程中，适当降低钻孔速度，以确保钻孔的准确无误。装药时，先将药卷按设计装药结构用胶布绑在竹片上，然后放入孔内，纸团放置在药卷顶部，最后用钻孔岩屑将孔口封堵密实。3）保护层开挖为保证底板建基面的完整性，开挖至底部水平建基面时，底部预留保护层。保护层厚度通过爆破试验确定，根据以往施工经验选取的保护层厚度是：深孔爆破不小于3.0m，浅孔爆破不小于1.5m。保护层开挖按规范要求分三层钻孔爆破，底部留20cm岩体撬挖层。保护层爆破开挖采用手风钻钻孔，严格控制钻孔深度，以3m深保护层为例：第一层钻孔深度为1.5m，第二层钻孔深度为0.8m，第三层炮孔不穿入距水平建基面0.2m范围，装药直径32mm，单孔起爆以尽量减少对建基面的破坏。爆破后石渣采用1.6m3反铲装自卸汽车运输出渣。底部撬挖层，采用人工辅以风镐清理至建基面设计高程，高压水冲洗干净，达到监理工程师满意为止。第4章资源配置4.1机械设备计划主要机械设备计划表序号名称型号数量（台）1反铲（配液压破碎锤）CAT3202CAT33042岩石型推土机配U型破碎铲刀山推SD32023推土机162kw24挖掘机小松PC450-81现代485LC-9T111n5手风钻YT28206反铲1.6m³27装载机3m³28自卸车25t109柴油空压机11.5m3/min210电动空压机21.5m3/min211水泵4吋22吋34.2主要劳动力计划主要劳动力计划表序号名称人数备注1司机232钻工103炮工24操作工105技术人员36作业队队长27安全员48测量工49电工210普工10合计704.3火工材料计划主要材料计划表名称计量单位数量备注炸药t27.96大坝基础石方开挖总量16万m³，用破碎锤、反铲等机械开挖量10万m³，其余6万m³全部采用爆破开挖，炸药单耗0.466kg/m³。雷管发18204第5章质量保证措施将实行项目经理负责制，严格按照ISO9001标准，在生产过程中进行质量控制，在生产目标管理方面，采取科学的管理模式规范管理，指挥生产，处理好计划管理、质量管理和成本管理三者之间的关系，确保工程质量和工期要求。具体措施如下：11n（1）根据实施性施工组织设计，项目经理部将分别作出季、月、旬的工作安排计划，并将计划分解、下达到各队、班组，并落实到人。（2）每周项目经理部召开一次生产会议，总结上周完成任务的情况，找出存在的问题，并及时加以解决，坚决杜绝问题成堆后才解决，形成积重难返的情况。（3）控制工程将重点进行管理，组织专人抓紧、抓死，并经常进行检查。（4）制定重奖、重罚制度，对既能保证工程质量，又能保证进度的队、班及个人实行重奖，对拖延工期完不成任务和工程质量不好的队、班及个人实行重罚，对个别一贯表现不好者予以开除处理。（5）石方开挖前，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。（6）基础开挖过程中，如有积水则根据现场情况和水量设置排水沟、集水坑并设置水泵排除，保证建基面平整、干净。（7）通过爆破试验、获得合理的爆破参数，经监理审批后执行。（8）采用水准仪配以铅锤控制预裂孔钻孔角度，确保预裂孔钻孔质量。（9）严格按设计装药结构进行预裂孔的装药。（10）每次预裂爆破后，首先检查表面是否形成1.0cm宽度的连续裂缝，梯段爆破料堆运完后，再检查预裂面是否受到破坏，残孔率和岩面平整度是否达到规范要求，为进一步优化预裂爆破参数提供依据。（11）实施严格的过程控制。对各类爆破的验孔、装药、网络连结等主要工序均实施三检，签证后方能进入下道工序，监理终检合格签发“准爆证”方能起爆。第6章机械开挖与爆破开挖的经济比较机械开挖单价略高于爆破开挖。第7章安全生产及文明施工保证措施7.1安全保证措施（1）施工人员进入施工区域必须戴安全帽，严禁穿高跟鞋、拖鞋等进入施工现场。（2）施工机械设备使用时明确管理机构并由专业人员负责运行及维护。（3）进行安全宣传教育，对危险的施工环节，配设醒目的安全标志和防护设施。（4）在施工过程中，安全生产措施不落实不准动工，安全员必须挂牌上岗，实行安全生产一票否决制，并实行严格的安全奖惩制度。11n（5)随时与电力相关部门保持联系，请相关部门相关人员经常到施工现场指导施工，遇突发情况及时与电力部门沟通处理，确保输电线路的安全。（6）施工现场的临时用电符合安全规定。配电箱能防火、防雨、箱内不得存入杂物并设门加锁，专人管理。检修电气设备时停电作业，电源箱或开关握柄挂“有人操作，严禁合闸”的警示牌或设专人看管，带电作业时经有关部门批准。（7）各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作，对机械操作人员建立档案，专人管理。（8）机械设备在施工现场停放时，选择安全的停放地点，夜间有专人看管。（9）加强地质监测，收集地质资料，指导和调整施工方案，确保施工安全。（10）根据现场具体情况并结合永久排水设置排水沟、截水沟等防止山水、雨水、渗水进入工作面。（11）根据开挖深度情况，采取分层开挖、阶梯开挖，使开挖边坡的坡度达到自然稳定，对软弱、松散边坡及时进行支护。派专人在开挖面对边坡稳定情况进行巡视，发现危情，及时指挥设备、人员撤离。石方开挖后，排除危石、修整坡面和作业面，经安全员对开挖面、坡顶受爆破震动影响情况进行鉴定，确认不存在事故隐患时才进行下一层钻爆。（12）雨前、雨后疏通截、排水沟，避免雨水（山水）直接冲击开挖面。在坡顶影响边坡稳定的范围内不堆渣或堆放其它重物。（13）石方开挖时，在坝顶开挖范围线外侧设置安全围栏，并设专人巡视、检查，保证开挖作业面的施工安全。（14）加强对爆破作业的安全管理，制定严格的安全管理制度，设立专职的安全检查员，一切爆破作业经安全检查员签认后才准进行爆破。（15）参加爆破作业的有关人员，按国家和行业的有关规定进行考试和现场操作考核，合格者才准许上岗。（16）加强对爆破材料使用的监管，对爆破材料的采购、验点入库、提领发放、现场使用以及每次爆破后剩余材料回库等进行全面监管和清理登记，防止爆破材料丢失。7.2文明施工（1）施工中产生的废料在施工期结束之后及时清运，统一收集，妥善处理，减少对环境的破坏。11n（2）认真执行ISO9002过程控制，分工明确，责任到人。严格按设计标准和施工规范施工。（3）加强施工生产环境保护工作。根据地区特点，针对性采取措施，以最大限度的减少对环境的破环。（4）临时生产生活设施的布置，须方便生产和生活，并符合消防安全和工地卫生的规定。生活区和施工区明确划分。（5）现场施工道路洒水降尘，减少空气污染。（6）施工人员要自觉建设文明工地，消除各类污染。11