土石方開挖及支護工程方案

1、第06章土石方開挖及支護工程6.1工程概況6.1.1工程特性碧玉河四級水電站位于云南省怒江州蘭坪縣境內(nèi)的下游河段，為混合式開發(fā)水電站，距云南昆明市公路里程約637km,距云南大理市公路里程約309km,距蘭坪縣城公路里程約91km,壩址、引水線路和電站廠區(qū)臨近中（排）河（西）公路布置，交通便利。碧玉河四級水電站為碧玉河開發(fā)的最末一級，壩址處設計多年平均流量17.4013/s,多年平均徑流量5.4967億m3；水庫正常蓄水位2018m,死水位1985m,總庫容3450萬m3,調(diào)節(jié)庫容為2675萬m3,電站裝機2臺，單機容量50MW,總裝機容量10萬KW0碧玉河四級水電站工程為首部攔河壩長隧洞引水

2、式電站，岸邊式地面廠房。樞紐主要建筑物有礫石土心墻堆石壩、左岸溢洪道、左岸排沙放空洞、左岸引水建筑物和地面廠房。6.1.2工程地質(zhì)條件導流隧洞布置在河流左岸，進口位于大壩上游約200m的岸邊，底高程1955.0m；出口位于大壩下游約300m的岸邊，底高程1948.0mo導流隧洞區(qū)山體雄厚，地形坡度約45。50。，隧洞埋深一般10145m。隧洞沿線大多數(shù)基巖裸露，基巖主要為第三系古新統(tǒng)云龍組（E）的粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖及鈣質(zhì)泥巖，地層總體產(chǎn)狀NW290/SWZ700o局部地表覆蓋有13m厚的殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土，強風化巖體下限埋深515m不等。隧洞區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以節(jié)理、裂隙為主；地下水以基巖裂隙水

3、為主，強風化巖體中透水性較強，往深處逐漸變?nèi)?，地下水對混凝土的腐蝕性尚不明確，需待地下水分析成果出來后再行評價；除在壩軸線附近左岸坡腳發(fā)育有一處崩塌堆積（Q4）體外，其它部位未見滑坡、崩塌、危巖等其它不良地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)進、岀口段地表調(diào)查及統(tǒng)計，主要發(fā)育三組節(jié)理裂隙：NW2900305/SWZ70075,為層面，卸荷張開寬110cm,巖屑充填，延伸長大于20m,裂隙密度13條/m；NE1530/SEZ8O0,卸荷張開寬15cm,巖屑半充填，延伸長46m,裂隙密度34條/m,EW/NZ35046,卸荷張開寬13cm,巖屑半充填，延伸長大于10m,裂隙密度34條/m。進口邊坡穩(wěn)定性評價導流洞進口自然

4、邊坡坡度約50,受引水洞洞臉開挖，其上部地形不完整，其中高程1979m以下為引水洞棄渣覆蓋。邊坡高約30m,巖層傾向坡內(nèi)，山坡整體中等穩(wěn)定。邊坡巖體為強風化狀的粉砂質(zhì)泥巖夾少量泥質(zhì)粉砂巖，紫紅色夾灰黃色，順層夾泥質(zhì)及巖屑，分布有節(jié)理密集帶，巖體水平卸荷深10m左右，受第組傾向坡外的不利結(jié)構(gòu)面切割，邊坡巖體會產(chǎn)生局部塌滑，邊坡局部穩(wěn)定性差。出口邊坡穩(wěn)定性評價導流洞出口自然邊坡坡度為45。50,較陡。邊坡高約30m,巖層傾向坡內(nèi)，山坡整體中等穩(wěn)定。邊坡巖體為強風化狀的粉砂質(zhì)泥巖，紫紅色為主，部分灰黃色，中厚層狀。巖體風化卸荷較嚴重，水平卸荷深15m左右，受第組傾向坡外的不利結(jié)構(gòu)面切割，邊坡巖體會產(chǎn)

5、生局部塌滑，邊坡局部穩(wěn)定性差。6.1.3主要項目及工程量邊坡開挖及支護工程，主要包括導流洞進、出口邊坡土石方開挖及支護，排沙放空洞邊坡土石方開挖及支護。具體工程量見表6.1-lo表6.1-1土石方明挖與邊坡支護主要工程量表序號工程項目單位導流洞進口導流洞出口排沙放空洞進口備注1土方明挖ID32600135510022石方明挖m31039054195122含危石清理3錨桿根717303150中25,L=5m4噴混凝土C20n32021098335厚10cm5PVC排水管m2689906506.2施工規(guī)劃6.2.1施工規(guī)劃原則(1)土石方開挖工程施工，采用自上而下分期、分層開挖的施工原則，分層高度

6、,應與設計邊坡的馬道相適合。一般分層梯段高度：土層為3.05.0m,石方開挖為6.09.0mo開挖施工進度和開挖的次序，應滿足施工總進度計劃和混凝土澆筑施工的需要。同時，為導流洞、排沙放空洞的開挖、混凝土襯砌施工創(chuàng)造便利條件。（3）在巖體開挖之前，應進行開挖爆破試驗，取得合理的鉆爆施工參數(shù)后，再進行大方量石方的開挖施工。以確保開挖有用料滿足砂石加工系統(tǒng)的要求，降低爆破料大塊率，加快整個工程的施工進度，減少施工成本。（4）要充分考慮水文氣象條件對開挖施工的影響。1.1施工工作面劃分根據(jù)開挖及支護的工程部位、地形條件、道路布置以及工期要求，開挖工作面按導流洞進、出口，分兩個工作面進行施工。（1）進

7、口工作面：包括導流洞、排沙放空洞進口的全部土石方開挖及支護工程。（2）出口工作面：包括導流洞出口的全部土石方開挖及支護工程。6.2.2施工道路規(guī)劃施工道路布置，詳見投標文件附圖施工總平面布置圖（圖號：投附-BYH-SG002-2010-02-01）。6.2.3風、水、電布置6.2.3.1施工供風土石方開挖及支護用風的設備，主要為手風鉆、潛孔鉆、混凝土噴射機施工機械等。施工用風采取固定與移動相結(jié)合的方式供風，且盡量靠近負荷中心。導流洞進口開挖施工用風，使用2#供風站供風。導流洞出口開挖施工用風，使用1#供風站供風。排沙放空洞進口開挖施工用風，使用3#供風站供風。零星用風通過12n?/min移動空

8、壓機解決。供風主風管，采用100150mm的鋼管接至開挖高程，分向鋪設至各施工區(qū)附近，然后再以高壓膠管向各用風設備供風。供風干管隨開挖高程的下降移設。6.2.3.2施工供水施工供水主要用于鉆孔、噴混凝土、沖洗澆筑倉位、混凝土養(yǎng)護、灌漿等用水。導流洞進口使4#高位水池供水、排沙放空洞進口使用5#高位水池供水，導流洞出口使用3#高位水池供水。供水干管使用50100mm鋼管接至開挖高程，分向鋪設至各施工區(qū)附近使用，并隨開挖面下降移設。3.3施工供電施工供電主要為施工照明、鉆孔設備、支護設備等供電，使用導流洞進、出口附近布置的變壓器引至作業(yè)面供電。施工供風、供水、供電的布置，詳見投標文件附圖施工總平面

9、布置圖（圖號：投附-BYH-SG002-2010-02-01）6.3施工程序根據(jù)招標文件的給定的條件、工程實際情況，土石方明挖及支護的施工程序為：6.3.1導流洞、排沙放空洞進口導流洞、排沙放空洞進口施工程序，見圖6.3-lo圖6.3-1導流洞、排沙放空洞進口施工程序框圖6.3.2導流洞出口導流洞及尾水出口施工程序，見圖6.3-2o6.4主要施工方法和技術(shù)措施6.4.1土石方開挖導流洞進口邊坡開挖，在施工道路以施工完成后及圍堰部分完成后，既可開始進行開挖施工。排沙放空洞進口邊坡開挖，在施工道路以施工完成后及圍堰部分完成后，既可開圖6.3-2導流洞出口施工程序框圖始進行開挖施工。導流洞出口邊坡開

10、挖，在施工道路施工完成后，開始進行施工。土方分層開挖，每層開挖厚度3.05.0m，使用液壓挖掘機直接挖、裝自卸汽車運棄渣場，對于陡坡薄層土方，使用液壓挖掘機甩渣至下部平臺裝車。土方邊坡用液壓挖掘機配合人工按設計坡比削坡。石方采取分層開挖，層厚一般為7.0m,使用液壓鉆機鉆孔，梯段爆破，液壓挖掘機直接裝自卸汽車運至棄渣場或回釆場。石方邊坡主要采取預裂爆破，主爆孔采用全手風鉆造孔，預裂采用KQD-80型潛孔鉆造孔，人工裝藥爆破。土石方明挖以梯段開挖為主，石方開挖每層高度一般不超過9.0m。根據(jù)技術(shù)條款的要求，靠近馬道的地方預留2.0m保護層，底板預留2.0m保護層。馬道上部保護層釆用水平預裂的方法

11、開挖、建基面保護層按規(guī)范要求的施工方法開挖。6.4.2邊坡支護邊坡支護包括錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土支護。噴錨支護均釆用人工搭設排架進行施工。錨桿使用手風鉆造孔（大于4.5m時，使用接箍鉆桿），注漿采用MZ-1注漿機。噴混凝土采用TK-961混凝土干噴機，人工持噴頭噴射。坡面支護利用分層面和設計邊坡的馬道搭設排架跟進施工。6.5邊坡開挖施工工藝說明6.5.1開挖施工流程土石方明挖工藝流程見圖6.5-106.5.2表面清理開挖前，首先進行測量放樣，標識出開挖范圍和位置，然后用人工清理開挖區(qū)域內(nèi)的樹木和有礙雜物，清理范圍延伸至開挖線外側(cè)3.0m的距離，并將開挖邊線3.0m以內(nèi)的樹根清除。同時，將開挖區(qū)域上

12、部孤石、險石排除，較大塊石用小炮清除。開挖區(qū)域清理完畢后，即開始按設計要求，施工邊坡上部地面排水、安全防護系統(tǒng)，地面排水及安全防護系統(tǒng)施工，始終超前開挖工作面12個臺階，在梯段開挖圖6.5-1土石方明挖施工工藝流程框圖6.5.3覆蓋層剝離緩坡段的覆蓋層用裝載機集料，液壓挖掘機裝20t自卸汽車清理。陡坡段的覆蓋層待開挖面降到高程后用液壓挖掘機逐層清理。開挖料運到棄料場。6.5.4土方開挖土方開挖采用液壓挖掘機，按照測量放樣開口線，沿馬道方向形成邊坡開口，然后自上而下分層開挖施工。每層開挖的厚度為3.05.0m。開挖料釆用液壓挖掘機裝自卸車運輸?shù)綏壴鼒?。施工中遇大孤石時，使用手風鉆鉆爆解小。覆蓋層

13、邊坡使用反鏟削坡，人工配合修整邊坡。同一層面開挖施工，按照“先土方開挖，后石方開挖，再邊坡支護”的順序進行，使開挖面同步下降。開挖土料直接裝車，較寬部位用推土機配合集料。土方邊坡開挖接近設計坡面時，按設計邊坡預留0.20.3m厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修邊坡的控制方法：制作一個與設計邊坡相同坡比的角尺，削坡時，用角尺檢查邊坡的超欠情況，邊檢查邊整修。在修整過程中，每隔3.01高差，用測量儀器檢查校核一次削坡情況，形成達到設計要求的坡度和平整度為止。雨天施工時，施工臺階略向外傾斜，以利部位排水。在開挖施工過程中，根據(jù)施工需要，經(jīng)常檢測邊坡設計控制點、線和高程，以指導施工，并在邊坡地質(zhì)條件

14、較差部位設置變形觀測點，定時觀測邊坡變形情況，如出現(xiàn)異常，立即向監(jiān)理工程師和業(yè)主報告并釆取應急處理措施。6.5.5石方開挖6.5.5.1施工工序石方開挖工序見框圖6.54。圖6.5-4石方開挖施工工序框圖石方開挖由上至下分層進行施工，釆用深孔梯段微差爆破，梯段高度5.09.0m,坡面采取預裂爆破；馬道和建基面采用水平預裂爆破。初步爆破設計，詳見投標文件附圖石方開挖爆破設計圖(圖號：投附-BYH-SG002-2010(II)-06-01)。6.5.5.2梯段爆破施工鉆孔主爆孔使用全液壓鉆機造孔，予裂孔使用KQD-80型潛孔鉆造孔，鉆孔孔徑中76mm。為了提高爆破效率、降低成本，梯段爆破孔釆用寬孔

15、距，小排距布孔方式，在布孔時應盡可能避開軟弱夾層；采用完全耦合裝藥結(jié)構(gòu)和孔間微差，使爆破出來的石渣粒徑均勻，解炮量少。鉆孔施工過程中，由專人對鉆孔的質(zhì)量及孔網(wǎng)參數(shù)按照作業(yè)指導書的要求進行檢查，如發(fā)現(xiàn)鉆孔質(zhì)量不合格及孔網(wǎng)參數(shù)不符合要求，立即要求返工，直至達到鉆孔設計要求。（2）裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破均釆取人工裝藥，主爆破孔以2#巖石硝鉉和乳化炸藥為主，釆取全耦合柱狀連續(xù)裝藥；緩沖及拉裂孔爆破孔釆用乳化炸藥，釆取柱狀分段不耦合裝藥；巖石爆破單位耗藥量暫按0.40.6kg/m3考慮，最終單耗根據(jù)爆破試驗確定。梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡，旱季釆用115段亳秒電雷管聯(lián)網(wǎng)，電力起爆。雨季釆用115段非電亳秒雷管連網(wǎng)

16、，非電起爆。分段起爆藥量按招標文件和技術(shù)規(guī)范控制，梯段爆破最大一段起爆藥量不大于500kg；水平保護層上部一層梯段爆破最大一段起爆藥量不大于300kg；臨近建基面和設計邊坡時，最大一段起爆藥量不大于300kgo根據(jù)類似工程爆破試驗得出的爆破參數(shù)，暫定爆破設計參數(shù)如下：梯段高度H=6.0m孔距a=3.04.0m排距b=2.03.0m超深L=0.5m炸藥單耗q=0.40.6kg/m3排間或孔間（有特別控制要求時在孔內(nèi)）用非電雷管毫秒微差起爆。緊鄰邊坡預裂面的23排爆破孔作為緩沖爆破孔，其孔排距、裝藥量相對于主爆孔減少1/31/2,緩沖孔起爆時間遲于同一橫排的主爆孔，以減輕對設計邊坡的震動沖擊。6.

17、5.5.3預裂爆破施工為使開挖面符合施工圖紙所示的設計輪廓線，保證坡面基巖的完整性和開挖面的平整度，在邊坡開挖施工中采用預裂爆破技術(shù)。（1）預裂孔施工采用KQD-80型鉆機造孔，孔徑選用中100mm,預裂孔間距為0.81.0m,鉆孔深度按分級馬道高程控制。（2）裝藥選用4）32mm的乳化炸藥，采用不耦合空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度根據(jù)爆破試驗確定。預裂爆破起爆網(wǎng)絡釆用非電導爆系統(tǒng)，導爆索傳爆，起爆方式同梯段爆破。為減小爆破震動對建基面的破壞，在預裂孔孔底設置5070cm柔性墊層，同時，預裂孔起爆時間應超前主爆孔100ms以上。預裂爆破鉆爆設計參數(shù)：在未進行爆破試驗得出最優(yōu)化參數(shù)前，根據(jù)類似工程

18、經(jīng)驗，孔距一般為0.81.0m,線裝藥密度約為0.30.45kg/m進行爆破試驗。預裂爆破施工流程見圖6.5-3o圖6.5-3預裂爆破工藝流程圖（3）預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)預裂孔均使用間隔不耦合裝藥，因為預裂孔較深底部夾制嚴重，其底部線裝藥密度加大為正常段的24倍，底部1.5m為加強段；因為開挖區(qū)巖石較堅硬，且馬道留有2.0m保護層，故堵塞不宜太大，取為1.0m。6.5.5.4保護層開挖保護層分層爆破施工方法按照水工建筑物巖石基礎保護層開挖技術(shù)規(guī)范（SL47-94）要求進行。6.5.5.5溝槽開挖施工溝槽開挖必須選用合理、科學的爆破技術(shù)和開挖方法，以確保設計輪廓成型。溝槽兩邊釆用預裂（或光面）爆破技術(shù)

19、，兩邊可同時起爆、分段控制、起爆時間相對滯后很多于lOOmso槽內(nèi)石方類似保護層分層爆破開挖方法，起爆網(wǎng)絡呈“V”型布置，順槽逐排起爆，以減輕對兩側(cè)邊坡的沖擊震動。槽內(nèi)鉆孔釆用手風鉆，分層厚度不大于1.5m。6.5.5.6鉆爆質(zhì)量要求（1）邊坡預裂孔造孔前，鉆機停機面必須清理平整。（2）嚴格按爆破設計的間、排距和設計坡度進行造孔，孔位偏差不得大于10cm。（3）預裂爆破其相鄰兩炮孔間巖面的不平整度不得超過15cm,預裂縫寬度不小于l.Ocmo裂孔半徑殘留率應達85%以上，殘留半孔壁不得有縱橫向爆生裂隙，原生裂隙不得有明顯張開。（4）距建基面1.5m范圍內(nèi)不得有主爆殘孔。（5）在新澆混凝土、新灌

20、漿區(qū)、新預應力錨固區(qū)、新噴混凝土及錨桿支護區(qū)、洞口附近，以及有特殊要求部位的爆破施工時，必須進行爆破方案設計和現(xiàn)場爆破試驗。土石方開挖施工，詳見投標文件附圖土石方明挖施工示意圖（圖號：投附-BYH-SG002-2010（II）-06-02）。6.6支護施工工藝說明6.6.1邊坡支護程序本工程邊坡支護類型有：錨桿、掛網(wǎng)噴射混凝土。開挖邊坡的支護，應在分層開挖過程中逐層進行。上層支護應保證下層開挖安全順利進行施工。巖石狀況較好的部位，可滯后一個開挖梯段，巖石差的部位，需緊跟開挖工作面及時進行支護。邊坡松動石塊的清理，要在開挖時進行。在每層邊坡開挖完成后，立即進行腳手架的搭設，然后，在腳手架上進行各

21、類支護工作的施工。掛鋼筋網(wǎng)及噴混凝土施工，在該部位各類錨桿施工結(jié)束后及時進行。預應力錨索施工，滯后噴錨支護一個臺階及時進行。邊坡支護施工，詳見投標文件附圖導流洞進、出口及排沙放空洞邊坡支護施工示意圖(圖號：投附-BYH-SG002-2010(II)-06-03)。一般邊坡支護工藝流程，見圖6.6-1o搭腳手架巖面清理_可鉆孔_安裝錨桿卜噴混鉆排水孔卜凝土圖6.6-1邊坡支護工藝流程框圖6.6.2腳手架搭設在開挖面邊坡清理驗收合格后，人工釆用中48mm腳手管，搭設臺階式雙排腳手架，腳手架內(nèi)外立柱間距2.0m。腳手架搭設范圍，應超出鉆孔或噴錨范圍1.0m以上。6.6.3錨桿施工巖石邊坡在砂漿錨桿在

22、施工前，應先對其原材料進行試驗，并進行砂漿強度試驗以及錨桿抗拔力試驗，以確保錨桿的施工質(zhì)量。砂漿錨桿施工程序：布設錨孔一鉆孔一清孔一檢驗一注漿一安裝錨桿一孔口固定錨桿一拉拔試驗抽樣檢查。錨桿采用YT-28型手風鉆鉆孔。鉆孔前，先定出鉆孔位置和鉆孔角度。鉆孔時，嚴格控制鉆孔深度和鉆孔角度，不得超鉆或欠鉆。鉆孔結(jié)束后，應將孔內(nèi)虛渣吹干凈,并將孔口用稻草堵好。制作錨桿的鋼筋，在使用前應調(diào)直、除銹、除油。灌注砂漿釆用現(xiàn)場人工拌和。注漿用砂漿配合比應由試驗確定，水灰比應為1：0.381：0.45,水泥標號P.042.5拌和砂使用前過2.5mm方孔篩。拌和時，嚴格按照監(jiān)理工程師指定的砂漿配合比進行拌和。砂

23、漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿，應在初凝前用完，并嚴禁石塊、雜物混入。錨桿采用“先注漿，后插桿”的施工方法。注漿施工時，先計算空余度，確定注漿量，再將注漿管插至距孔底510cm,隨砂漿的注入緩慢勻速拔岀，注漿完成后立即插桿，錨桿插入孔底并對中。注漿前，用高壓風將錨桿孔吹凈，以確?？變?nèi)沒有積水和虛渣。使用BW-200小型注漿泵注漿，注漿開始工作前或途中停止超過30min時,應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路。注漿管應插至距孔底，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出，至孔口2030cm時停止注漿并立即插桿。錨桿桿體插入孔內(nèi)長度不應小于圖紙規(guī)定的95%,錨桿安裝完畢后，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。每300

24、根錨桿進行一組拉抗拔試驗，每組三根，要求錨桿抗拔力大于設計值。6.6.4掛網(wǎng)施工鋼筋網(wǎng)采用O8mm光面鋼筋，在加工廠調(diào)直后運到施工現(xiàn)場，按網(wǎng)格尺寸在坡面現(xiàn)場安裝。鋼筋網(wǎng)應貼近巖面，并與錨桿焊接（必要時增加插筋），網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接長度很多于5cm,噴混凝土覆蓋后不得外露鋼筋。6.6.5噴混凝土施工6.6.5.1材料（1）水泥：硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。（2）骨料：細骨料應釆用堅硬耐久的粗、中砂，細度模數(shù)宜大于2.5,使用時的含水率宜控制在5%7%；粗骨料應釆用耐久的卵石或碎石，粒徑不應大于15mm；噴射混凝土中不得使用含有活性二氧化硅的骨料，噴射混凝土的骨料級配，應滿足表6.6-1的規(guī)定。表6.6-1噴射混凝土骨料級配表項目通過各種篩徑的累計重量百分數(shù)（%）0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm優(yōu)17222331354350607382100良13311841265440706290100（3）水：采用系統(tǒng)生產(chǎn)水池中的水。（4）外加劑：速凝劑的質(zhì)量符合施工圖紙要求并具有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明，初凝時間不大于5min,終凝時間大于lOmin,經(jīng)監(jiān)理工程師批準后使用。（5）配合比：通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗選定，并應符合施工