新疆水电站地面厂房开挖支护方案secret.docx
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新疆水电站地面厂房开挖支护方案secret
地面厂房开挖支护方案
一、工程概况
电站厂房布置在坝址下游的冲积台地上，电站尾水通过330m长的尾水渠投入大坝下游约600m的河道中。
发电厂房为引水式地面厂房，主厂房尺寸94.175×24.2×39.5m（长×宽×高），分主机间和安装间二部分，主机间布置4台单机容量27.5MW水轮发电机组，机组间距16.5m，机组安装高程1430.20m，发电机层高程1441.0m。
安装间布置在主厂房右侧。
副厂房长度与主厂房等长，宽度12.0m，共三层布置，由一次副厂房与二次副厂房组成。
发电机层以下为电缆层，发电机层以上为中控层及GIS层。
厂房尾水平台高程1441.0m，电站正常尾水位1432.99m，最低尾水位1431.93m，尾水反坡段后接330m尾水渠后与河道相接。
1.1、地质条件
电站厂房处于左岸河漫滩上，上部为砂卵砾石层，厚5～7m，下伏基岩为Q1砾岩，强风化层厚1.5～2.5m，弱风化层厚30～33m。
厂房基础座于基岩弱风化层内，地基允许承载力0.8～1.0MPa。
1.2、主要工程量
1.3、施工特点
（1）厂房开挖施工时需考虑抽排水的问题，每层作业面需设置排水沟、集水井将渗流水排出基坑外。
（2）作业面较小，周边有2#变压器、配电房、实验室等临建设施，需控制一次最大起爆药量，其临建设施需采取防飞石措施。
（3）厂房开挖涉及到尾水及岔管的开挖，施工时需注意施工顺序及作业层次，避免错挖、乱挖而后的爆破作业对已成型的建基面造成不利影响。
（4）厂房开挖时左侧临近10#边坡，开挖时特别是石方爆破作业时，需对厂房左侧边坡及10#路的高边坡进行变形观测，确保边坡的安全稳定。
（5）10#路因场地限制，回填时，一部分土方填筑到厂房开挖线以内，拟采取一方面适量放陡开挖边坡，另一方面对开挖线以内的填筑土方在不影响10#稳定的情况下，进行适量清理。
1.4、编制依据
（1）、《国电新疆库玛拉克河水电站导流兼深孔泄洪、引水发电洞及地面厂房工程招标文件》。
（2）、《厂区开挖平面图》（XSX.S.CF.1-01）,《尾水渠开挖平面图》（XSX.S.CF.1-02）《厂区及尾水渠开挖剖面图》（XSX.S.CF.1-03）《厂区及尾水渠开挖剖面图》（XSX.S.CF.1-04）。
（3）、相关规范规程。
二、施工水流控制
厂房尾水基坑经常性排水包括抽排围堰渗水、雨水、边坡渗水、其它外来水及施工废水等。
厂房围堰迎水面高程约在▽1434.50m，下游河道水面在▽1431.00m左右，目前在厂房基坑内地下水位高程约在▽1432.00，也就是基坑开挖至▽1432.00以下时，需考虑施工排水的问题。
在尾水渠作面最低位置设置一个6×5m，深2.0m的集水井，基坑内其它部位的渗水采取截水自流汇入集水井，局部深水区采取潜水泵抽水就近引入集水井再排出基坑外，预计基坑经常性排水强度为70m3/h，预备WDB80-80-250型离心泵2台（其中一台备用），水泵扬程21.5m，单机电功率11KW，单机额定小时排水量70m3，采用软胶管与围堰上埋设钢管相连进行抽排水。
另配备小型潜水泵若干，作为基坑积水的导排设备。
集水井井底高程保证低于开挖面3～5ｍ，通过工作面的临时排水沟将工作面施工废水和渗水汇流到开挖形成的小型集水坑，并通过潜水泵抽至集水井，待沉底后再由水泵抽排至施工区外排入河道内。
在各级马道上设置截排水沟，通过排水沟将外来水、施工废水、雨水及坡面渗水等汇入集水井内，集中排出施工区外。
对于坡面有渗流的现象时可用排水管导流排入集水井内，对渗水点周边采取局部素喷混凝土，以防水流对坡面冲刷影响边坡稳定。
排水沟及集水井布置详见附图：
厂房开挖临时道路及排水布置图
三、施工布置
3.1施工道路布置
电站厂房开挖利用料一部分可用用于10#路回填及围堰回填，另一部分可运至3—1#利用料场，弃碴结合10#道路、围堰临时道路、进基坑临时道路和3#桥、4#、5#、2#道路运输至右岸3#弃碴场。
随着工作面逐渐加深，临时出渣施工道路可布置在厂房下游侧尾水渠内，放坡10%入基坑，进行基坑的开挖，具体布置见：
厂房开挖临时道路及排水布置图
3.2风、水、电布置
（1）供风布置电站厂房开挖工作面由4#供风站供风，负责开挖至基岩后向工作面的施工供风。
从供风站布设钢风管至电站厂房用风部位，随开挖作业面逐渐延长，作业面30m范围内接高压橡胶风管至开挖作业面。
（2）施工供水可布置一台15KW的水泵在围堰外侧对在开挖作业面进行集中供水。
（3）电站厂房工作面及抽水用电从附近2#配电所搭接，引至施工作业面。
动力线路采用三相四线电缆，照明线路采用铝芯线。
抽水用配电盘设置应考虑基坑开挖爆破的影响，均需采用绝缘性能良好的电缆线。
四、施工程序及方法
4.1土石方开挖施工
4.1.1土石方施工程序
施工顺序为：
由上游向下游，先形成副厂房建基面，后主厂房安装间，再主厂房的顺序，同时为方便临时施工道路的布置及后续临近工作面爆破作业对电站厂房的影响，电站厂房开挖过程中同时穿插尾水渠及反坡段及上游岔管的开挖。
土方开挖的一般施工顺序：
测量原始地形→施工测量放样→覆盖层开挖→分层开挖（边开挖边装车出碴）→下一循环。
石方开挖的一般施工顺序：
测量土石分界线→施工测量放样→边坡预裂（光面）钻爆→梯段爆破→开挖出碴→边坡支护→下一循环。
4.1.2土石方施工方法
二次副厂房建基面高程在▽1433.4m，一次副厂房支管建基面底部高程为▽1426.882m，支管之间建基面为▽1430.2m，安装间建基面高程为▽1431.9m，主厂房建基面高程为▽1418.1m。
边坡坡度▽1430.2以上为1：
1.5，▽1430.2以下安装间、副厂房至主厂房基坑边坡坡度为1:
0.3。
4.1.2.1土方开挖施工
据地质条件，一次、二次副厂房及安装开挖大部为砂卵砾石层，主厂房上部为砂卵砾石层，可采用1.0m3～1.6m3反铲配合15t～20t自卸汽车进行开挖。
边坡采用反铲修坡，局部需石方爆破作业，层厚较薄，可采用保护层开挖方法，可采取水平预裂（光面）辅以垂直浅孔爆破相结合的施工方案，一次性开挖。
开挖料可用于10#填筑、部分可运至3—1#利用料场，弃碴结合9#道路和3#桥、4#、5#、2#道路运输至右岸3#弃碴场
4.1.2.2石方开挖施工
主厂房下部为Q1砾岩，石方开挖厚度约为10～13m，石方采用深孔梯段爆破的方式开挖，台阶高度不大于10m，主要采用宽孔距、小排距梅花形布孔，微差起爆。
采用CM-351型、YQ-100型钻机造孔（90～105mm），装岩石乳化炸药爆破。
主要梯段钻爆参数一般为：
钻孔直径：
φ90～φ105mm
孔排距：
3m×3m（φ90mm），4m×3m（φ105mm）
超钻深度：
100cm；堵塞长度：
2～3m
岩石乳化炸药单耗：
0.35kg/m3～0.45kg/m3
一般梯段爆破最大一段起爆药量不大于500kg；平地起爆和紧挨水平保护层的上一层梯段爆破，最大一段起爆药量不大于300kg，药卷直径为φ70～90mm；邻近设计建基面和设计边坡的水平保护层的梯段，最大一段起爆药量为100kg左右。
爆碴用1.0～1.6m3反铲、装载机等设备直接挖装，15t～20t自卸车运往指定渣场或料场。
在石方正式开挖之前，根据不同的地质条件、开挖方法，选用合理的爆破参数，并在实施过程中不断调整、完善，以达到最佳的爆破效果。
4.1.2.3边坡预裂（光面）开挖
基岩设计边坡采用预裂爆破或光面爆破两种方法，主厂房岩石边坡为1:
0.3、1:
0.5的边坡，采用手风钻或YQ-100型潜孔钻造孔；台阶高度小于4m时，可用手风钻Y28造孔。
台阶高度大于4m时，可采用YQ-100型、高风压CM351型钻机造孔。
火工材料采用岩石乳化炸药，塑料导爆管、导爆索、毫秒雷管。
采用潜孔钻造孔时，光面爆破及预裂爆破钻孔深度根据实际地形和结构要求而定，孔底距建基面0.5m，孔径90mm，孔距80～100cm，钻孔开口误差不大于15cm，相邻炮孔之间不平整度不大于15cm。
先按照设计图纸进行现场放线，标出边坡开挖开口线，确定开挖范围轮廓和钻孔孔向、孔深、角度，用钢管按设计边坡度搭设钻孔样架，便于技术交底和工人操作。
采用导爆索和φ32mm岩石乳化炸药不合间隔装药，线装药密度采用270～400g/m，采用塑料导爆管和毫秒雷管联网，控制最大单响药量≤50Kg。
其中边坡预裂爆破时，紧邻边坡预裂面的1～2排爆破孔作为缓冲爆破孔，其间排距、装药量相对于主爆孔减少1/3～1/2，以减轻对设计边坡的振动影响。
4.1.2.4基岩水平保护层开挖
水平建基面保护层预留厚度一般为2～2.5m，主要采用水平预裂（光面）爆破方法施工，局部保护层可采用垂直孔柔性垫层一次爆破方法施工。
水平预裂（或光面）爆破开挖保护层的工艺流程如图4-1所示：
图4-1保护层水平预裂（或光面）爆破开挖工艺流程图
水平预裂爆破（或水平光面爆破）开挖保护层的施工方法及要求：
（a）钻孔
上部垂直爆破孔，采用YTP-28型手持式钻机钻孔，保护层水平孔采用YTP-28型手持式钻机造孔。
（b）上部岩层垂直爆破孔钻爆参数
按预留2.5m保护层厚度计，垂直爆破孔孔底与水平预裂孔之间的距离为0.8m。
孔径42mm，孔网为1.51.0m2，单耗为0.3～0.4kg/m3。
（c）水平孔钻爆参数
采用手风钻钻孔时，孔径d=42mm，孔距a=50cm，炸药为岩石乳化炸药，直径25mm，不耦合系数η=1.7。
4.2锚杆施工
根据锚杆采用气腿钻造孔，3SNS型灌浆泵注浆，采用NJ-600型制浆机制浆。
锚杆孔采用“先注浆、后插筋”的方法施工，其施工程序为：
施工准备→施工平台搭设→测量放样→钻孔→冲洗孔道→浆液制备→孔道注浆→锚杆制作、安装→补注浆→拉拔检测→验收；
边坡支护施工平台采用脚手钢管及扣件沿支护边坡搭设，按脚手架施工规范进行搭设，平台外侧面设置防护栏杆，满挂安全网以确保施工人员的人身安全；钻机、注浆机等施工设备经施工道路运输到现场后，采用提升架转移至各层施工平台。
采用全站仪进行孔位放线，钻孔孔位偏差不大于10cm，孔深偏差不大于5cm，采用YT-28气腿钻钻孔，系统锚筋的孔轴方向垂直于开挖岩面。
注浆锚杆的水泥砂浆必须经过实验室进行配合试验。
其配合比范围为水泥:
砂=1:
1～1:
2（重量比），水:
水泥=0.38:
1～0.45:
1（重量比）。
注浆工作在工作排架平台上完成，采用灌浆泵注浆。
在注浆之前，采用风压力或压力水将锚杆孔彻底清洗干净。
将注浆管插至距孔底50～100cm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，浆液注满后立即插筋。
注浆锚杆完成后，立即在孔口加楔固定，并将孔口作临时性堵塞，确保锚筋在孔内居中，锚筋施工完成后，三天内严禁敲击、碰撞、拉拔锚筋和悬挂重物。
五、施工强度分析及进度计划
主、副厂房开挖计划安排在2010年3月26日至2010年6月10日，主副厂房土方开挖64079m3，石方开挖48611m3。
可配置2台1.6m3反铲，1台3m3装载机8台20t自卸汽车出碴，配置CM-351高风压钻机1台、QZJ-100B型潜孔钻4台、手风钻6台造孔，配置两班作业人员，24小时作业，既可满足进度计划的要求。
六、资源配置
根据该部位施工工程量、作业特点及进度计划安排，拟计划投入机械设备及人员安排见表6-1、6-2。
表6-1主要施工机械表
序号
机械名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
1.6m3
台
2
3
自卸汽车
20t
台
8
4
空压机
20m3
台
3
5
潜孔钻
YQ100B
台
6
6
装载机
3m3
台
1
7
高风压钻机
CM-351
台
1
8
全站仪
莱卡
台
1
9
水准仪
台
1
10
手风钻
台
6
11
灌浆泵
3SNS
台
2
12
制浆机
NJ-600
台
2
13
钢筋切断机
GQ-40
台
1
14
电焊机
BX3-500
台
1
15
平板汽车
EQ140B（8t）
辆
1
16
砂浆搅拌机
JZ350
台
2
17
潜水泵
100QW65-20-7.5
台
10
表6-2主要作业人员表
序号
工种
人数
备注
1
爆破员
6
2
汽车司机
17
3
反铲司机
4
4
装载机司机
2
5
钻工
30
6
架子工
10
7
钢筋工
3
8
电工
3
9
修理工
2
10
施工管理人员
5
合计
82
七、质量控制措施
7.1开挖质量控制
1施工中严格按国家测绘标准和本工程精度要求进行施工测量，及时、准确测放出施工设计的开挖轮廓线。
2加强施工人员技术培训，施工前由技术责任人员向施工人员详细进行技术交底，做到施工标准人人心中有数，施工时严格按照施工规范作业。
3、开挖前先进行控制爆破试验，选定合适的爆破参数，以获得满意的成型面，并使爆破震动对围岩影响最小。
开挖过程中，根据地质变化情况，及时修正爆破参数，尽量减小超挖和欠挖。
4、选用经验丰富，技术熟练的钻机操作手进行周边孔钻孔，严格控制钻孔质量，采用断面仪及时测量断面，掌握超欠挖情况，及时改进和提高钻孔质量，并对钻孔人员进行奖罚。
5、厂房边坡开挖时，每开挖一层应及时按设计要求进行边坡支护；洞身不良地质段喷锚支护应紧跟开挖进行，以确保围岩的稳定。
6、采用挖掘机、铲运机、推土机等机械进行基坑开挖时，应保证地下水位降低至最低开挖面0.5m以下。
7、使用机械开挖土方时，实际施工的边坡坡度应适当留有修坡余量，再用人工修整，应满足施工图纸要求的坡度和平整度。
8、施工中所有工序认真填写详细的施工记录和验收签证记录单，对施工中发现的任何质量异常情况都要快速及时地向有关部门通报，提出整改措施或方案，限期整改。
7.2支护质量控制措施
1、钢筋、水泥、砂浆等原材料和半成品按规定要求取样试验，试验结果报送监理工程师。
2、支护施工使用的各种主要材料“三证”齐全，严禁“三无”材料或产品进入施工场地。
3、锚筋的安装方法，包括钻孔、锚筋加工和锚固及注浆等工艺，均经过监理工程师的检查和批准，实施时严格锚筋制作安装工艺。
4、每批锚杆材料应附有生产厂的质量证明书，按施工图纸规定的材质标准及监理人指示的抽检数量检验锚杆性能。
5、施工过程中，按监理工程师指示的抽验范围和数量，对锚杆孔的钻孔规格（孔径、深度和倾斜度）进行检查并作好记录。
6、选取与现场锚杆的直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚筋和塑料管（或钢管），采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后，割管检查其密实度。
不同类型和不同长度的锚杆均需进行试验，试验计划及结果报送监理工程师审批。
7、作业分区，按锚杆总数的2%抽查进行拉拔力试验，地下条件或原材料变化时，应至少抽查3根。
砂浆锚筋灌注砂浆养护28天后，即可进行拉拔试验。
破坏性试验时，逐级加载至拔出锚筋或将锚筋拉断为止，拉力方向应与锚杆轴线一致。
喷锚支护中的锚筋抽检时，当拉拔力达到规定值时立即停止加载，结束试验。
任意一根锚杆的抗拔力不得低于设计值的90%。
八、安全文明保证措施
1、设专职安全员，加强施工全过程的安全检查，进行经常性的安全生产检查，并及时处理安全作业中存在的问题。
2、劳动保护措施得当，施工人员进入工地必须穿戴好劳动保护用品。
3、移动式设备和手持式电动工具均在配电箱内设置漏电保护装置，配电箱要有漏电保护装置及防雨设施，其高度不底于1m。
4、施工用脚手架材料符合规范要求，根据施工作业面的高度确定脚手架的搭设方式，脚手架须经检查验收合格后方可使用，搭拆脚手架时划出作业区，设专人警戒。
5、施工人员一律挂牌上岗，工地做到整洁、清爽、有序，施工标志齐全、美观，施工工艺科学合理，推行程序化、标准化作业，创建文明工区。
6、施工现场管理规范，干净整洁，材料堆放整齐，做到“工完、料净、场地清”完成一块，清理一块，不留垃圾和剩余施工材料及施工机具。
施工垃圾分类堆放，专人负责，及时清理并运往指定地点处理。
7、认真作好爆破设计和生产性试验，严格按确定的爆破参数进行爆破作业；爆破时设置安全警戒区，爆破后进行安全性评价，确认安全后方可开放交通。
8、边坡开挖时支护施工及时跟进，开挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层进行，上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。
未完成上一层的支护，严禁进行下一层的开挖。
同时加强施工期边坡变形观测和爆破振动监测，并根据观测结果调整开挖支护方案，确保边坡开挖施工安全。
10、上下同时出渣时，其工作面在平面上错开布置，尽量减少交叉施工干扰。
并指派专人负责信息沟通及联络工作，协调各作业面在爆破、开挖等方面的矛盾，指挥出渣运输车辆有序交通。
11、安排专门人员进行施工道路的维护保养，安排专门的车辆洒水，保证道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置标识牌。
12、施工现场配备专职安全员监督检查安全措施的落实情况；保证安全必要的投入。
所有机械操作人员、炮工等均持证上岗，做到定人定机，保持设备完好率。
九、问题及建议
（1）电站厂房左侧部分开挖边线受10#施工道路回填占压，由于10#施工道路已帖着陡峭边坡回填，建议占压部位厂房开挖边坡调陡，仅保证开挖稳定，同时保证混凝土结构线不受影响。
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