厂房二期石方开挖措施.docx
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厂房二期石方开挖措施
尼尔基水利枢纽发电厂房及变电站土建工程
发电厂房基础石方二期开挖施工措施
批准：
审定：
校核：
编制：
编号：
CS-2002第号
中国水电六局尼尔基施工局厂房工程项目部
2002年5月25日
发电厂房基础石方二期开挖施工措施
1.概述
1.1发电厂房基础石方二期开挖范围
发电厂房基础开挖是在开挖图纸到位不及时的情况下进行开挖的。
发电厂房根据厂房岩石一期开挖平面图（816-SF2-1-1）进行了一期开挖，一期开挖时，为利于门机安装，进（尾）水渠分别预留岩石台阶。
根据厂房开挖平面图及剖面图（816-SF2-1-1X1～X3）,二期开挖范围包括：
1#～4#机组段、尾水渠底板（预留岩台以外部分）、尾水渠右挡墙、导流底孔底板，尾水渠厂区侧挡墙等五个部分。
进水渠左右挡墙基础与上游门机岩石台阶一同予以保留，待上游预留岩台开挖时一同挖除；由于前期按厂房岩石一期开挖平面图（816-SF2-1-1）进行了开挖，安装间上下游岩石边线、4#机组与2#安装间（尾水渠左边坡与2#安装间导流底孔尾水渠底板交界的岩石边线）等均已预裂完毕，与厂房开挖平面图（1/3～3/3）（816-SF2-1-1X1～X3）相比存在50cm的欠挖，对以上边坡欠挖需要进行预裂爆破和光面爆破处理。
厂房二期开挖渣料弃渣场地根据嫩江尼尔基水利水电有限责任公司《关于调整开挖料存放场规划的通知》（嫩尼函[2002]75号）的要求执行。
1.2工程地质条件
发电厂房二期基岩岩性为花岗闪长岩，岩体风化程度为微风化。
节理、裂隙发育，岩体完整性较差。
挡墙边坡岩石为强风化到弱风化。
二、开挖技术要求质量要求测量放点要求
2.1技术要求
1）严格按批准的或前期通过爆破总结的成功的爆破参数进行钻爆作业。
2）厂房周边建筑物轮廓线必须采用预裂爆破。
3）排水廊道、集水井石方开挖采用楔形掏槽浅孔爆破开挖，沿设计开挖边线实施光面爆破。
4）建基面以上保护层开挖采用一次钻孔到距离间基面20cm，并且孔底填充柔性垫层的施工方法。
5）保护层开挖严格控制单响起爆药量和钻孔角度不能大于60º。
6）对保护层开挖须进行爆破试验。
7）炸药采用4#抗水硝铵炸药。
8）边坡开挖自上而下进行分层开挖。
2.2质量要求
1）厂房基坑开挖严格按《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SL47-94）进行实施。
2）厂房基础开挖不允许出现欠挖。
3）爆破开挖一律采用控制爆破技术，以减少对建基面岩体的爆破破坏。
4）协调好混凝土浇筑与爆破开挖之间的关系，对已浇混凝土面采用必要的防护措施。
5）控制人工骨料块径不大于580mm，上坝骨料块径不大于600mm。
2.3测量放点要求
严格按审核完毕的开挖施工图纸进行开挖轮廓线测点放线。
1）建筑物边坡以及边坡预裂边线，要精确标识各边线位置和高程。
2）严格按国标SL52-93《水利水电工程施工测量规范》中技术及限差要求对设计图纸放点参数进行控制。
3）及时对基础面进行超欠挖情况跟踪测量。
4）及时填写测量放样单和交样单。
三、施工布置
3.1开挖施工道路布置
根据厂房开挖施工需要，针对厂房基础坑槽形状，结合门机轨道预留岩体以及与右翼墙开挖出渣互相协调等综合因素布置二期开挖施工道路。
在基坑外利用已形成的围堰去往大坝下游弃渣场的施工道路作为厂房弃渣和上坝骨料的施工通道，运距1.2km；人工骨料通过沿江公路和1#路将石渣运往三大系统，运距1.4km。
在基坑内充分利用厂房一期开挖的出渣道路，修建厂房石方开挖临时出渣道路，具体布置见附图1、2。
1）K2临时施工道路由下游围堰通过尾水渠引至厂房1#机组尾水墩边线部位，下游围堰顶部（高程为186.00m）与厂房基础底部（高程156.27m）高差为29.27m，为了减缓路的坡比，出渣路布置成“S”型，路长325m宽10m，坡比由5%（K2
（1）路）、10.5%（K2
（2）路）、5.4%（15.96%）（K2（3）路）伸入厂房156.27m高程。
下游门机预留岩台至基坑出渣道路（K2（3））的坡比由5.4%下降到15.96%。
由于二期开挖前期右翼墙与1#机组开挖存在相互干扰，目前1#机组已开挖到166.40高程，而右翼墙基础底板以及1：
0.3边坡正在进行开挖，开挖渣料大部分落入1#机组段166.40m台阶上，因此二期开挖出渣道路前期布置在2#机组段，前期道路主要作为厂房162.00m以上的石渣运输通道，待右翼墙开挖完毕，厂房出渣道路平移至1#机组段，可满足厂房162.00m高程以下所有渣料运输。
待2#～4#机组（1#机组靠2#机组部分）开挖完毕后，基坑内剩余K2（3）路所占岩台（3+339.10～3+332.10）尚未开挖，这时可从上游处按倒退法进行开挖，剩余K2（3）路岩台可以一次爆破，出渣车辆由上游至下游边挖边退，最后反铲沿下游预留岩台撤出基坑，剩余少量石渣利用下游门机吊出基坑。
2）下游门机轨道预留岩台需要开挖出一斜坡道，以便引K2（3）路下入基坑，斜坡道路宽7.0米，斜坡道上游最低处高程为164.72m，桩号范围为3+339.10～3+332.10，0+052.41～0+068.00，开挖方量为236.0m3。
基坑开挖完毕以后，为不影响门机运行范围，需要回填混凝土，以利于门机轨道往右岸延伸。
3）
K1出渣施工道路沿尾水渠右挡墙3+343.90桩号进行布置，路面高程随开挖高程而降低，由原始地面高程182.00178.00170.00；考虑到自上而下开挖的施工次序，自K2路始端分出一条K3路，施工机械沿支路上到右挡墙山坡进行覆盖层剥离及石方钻孔作业。
3）自导流底孔下游尾水底板0+122.20处分出两条出渣道路K4、K5，K4路用于导流底孔底板和厂区挡墙0+122.20上游段土石开挖出渣，K5路主要用于厂区挡墙下游土石方开挖出渣。
表3-1开挖施工道路情况表
序号
施工道路编号
路长
（m）
路宽
（m）
坡度（%）
工程量
（m3）
备注
1
K1
100
7
12
土方开挖
2
K2
（1）
160
10
5.0、
土石方开挖和回填
3
K2
（2）
92
10
10.4
石方开挖
4
K2（3）
73
7
5.4%～15.96%
236.0
石方开挖
5
K2支路（1#）
95
10
0%～8.89%
石方开挖
6
K2支路（2#）
95
5
0%～8.89%
石方开挖
7
K2支路（3#）
130
7
2.8～4.9%
石方开挖
8
K3
120
10
15
土石方开挖
9
K4
95
7
3
土石方开挖
10
K5
50
10
4
土石方开挖
3.2施工排水
厂房二期开挖时段进入大汛期，由于围堰渗水仍然十分严重，特别是纵向围堰与左翼墙左边墙存在软弱破碎夹泥断层带，是防汛的重点。
由于基坑岩石裂隙较为发育，目前基坑内有部分积水出现，随着雨季的到来，基坑需要增加排水设施，及时排除渗（雨）水以免对开挖施工造成干扰。
二期开挖施工排水须满足基坑经常性排水要求，经常性排水由围堰及基岩渗水、天然降水和施工弃水组成。
为保证基坑正常作业，在四号机组下游设置一个接力排水水箱，水箱容积8m3，基坑深处积水用3台4"潜水泵抽至接力排水水箱内，然后通过相同数量的4"潜水泵将水排至下游1#排水泵站，确保开挖区内无积水。
由于厂区侧端头挡墙侵占下游围堰，厂区侧端头挡墙基础开挖之前，纵向围堰须外扩绕开厂区挡墙，按围堰设计标准重新做一道弧型围堰；由于下游1#排水泵站在挡墙基础开挖范围以内，因此厂区端头挡墙开挖时，须将1#排水泵站往右岸转移，弧型围堰以及1#排水泵站迁移位置详见附图1。
4.施工方法
4.1厂房基坑开挖施工程序
发电厂房石方二期开挖采取分区、分层开挖的原则，考虑混凝土浇筑的需要，主机间按自左向右的顺序进行开挖。
先由4#机组往2#机组的方向进行开挖，待右翼墙基础开挖完毕以后，最后进行1#机组段的开挖。
基坑内开挖到156.27建基面后，开始开挖检修廊道，边线采用光面爆破，廊道和集水井内部进行掏槽爆破分层开挖（沟槽开挖爆破参数见附图8）。
4.1.1开挖分区
发电厂房石方开挖分区，根据建筑物的位置进行分区，4#~1#机组段为A区，尾水渠右挡墙为B区，导流底孔下游基础底板为C区，尾水渠底板（预留岩台以外部分）为D区，厂区挡墙为E区。
具体分区见附图3。
4.1.2开挖分层
石方开挖采取自上而下分层进行。
建基面以上预留1.5m保护层，保护层采用手风钻钻孔微差爆破开挖。
保护层以上采用液压钻钻孔梯段爆破开挖。
（1）主机间开挖分层
主机间一期开挖到164.72m高程，二期开挖建基高程为156.27m。
二期开挖采取自上而下分层开挖原则进行。
在建基面以上预留1.5m保护层。
分层见附图4。
分层情况如下：
①桩号0-016.00~0+006.00范围内为渐变式斜三角断面，开挖方式按保护层进行开挖，开挖最大厚度2.72m。
②桩号0+006.00~0+031.90范围内分两层开挖，第一层6.95m，第二层1.5m为底部预留保护层。
③桩号0+031.90~0+047.50范围内分两层开挖，第一层3.31~4.36m，第二层1.5m为底部预留保护层。
④渗漏集水井分六层开挖，分层开挖高度见附图3。
由于基坑底部布置有检修排水廊道、渗漏集水井等坑槽，方便起见，将基坑开挖分为5个单元：
第一单元为桩号0-016.00~0+006.00m,高程164.72~162.00m；
第二单元为桩号0+006.00~0+031.90m，高程164.72~156.27m；
第三单元为桩号0+031.90~0+051.11m，高程164.72~159.91（158.68）m；
第四单元为桩号0+026.90~0+031.90m，高程156.27~153.75m；
第五单元为桩号0+028.90~0+038.40m，高程159.91（158.68）~148.55mm；
开挖顺序为第一单元保护层开挖第二、三单元第
层梯段爆破开挖第二、三单元
层保护层开挖第四单元检修排水廊道光爆掏槽开挖第五单元渗漏集水井分6层开挖。
4.22#安装间导流底孔出水边线下游分层
2#安装间导流底孔下游尾水底板开挖高程为175.15m，岩层厚度在两米左右，按保护层开挖。
4.3安装间侧挡墙分层
安装间侧挡墙底部高程为175.15m，厚度在2.0米左右，按保护层进行开挖。
4.4尾水渠右挡墙基础岩石边坡开挖分层
尾水渠右挡墙在土方1：
1.5与石方1：
0.75变坡处按1：
0.75坡比进行预裂爆破，175.00高程建基面以上预留1.5m保护层。
5.爆破开挖施工
5.1预裂爆破
为保护围岩，减少超挖及砼回填量，梯段爆破开挖前沿设计开挖边线先进行预裂爆破，采用RANCER型液压钻机钻孔，边坡预裂爆破用导爆索起爆。
预裂爆破施工程序如下。
在钻孔前，精确测量边坡开挖线，并用红油漆标明预裂孔孔位。
为保证预裂爆破的质量，采用具有较高钻孔精度的钻机，钻孔前对钻孔场地进行平整保证钻孔孔位、孔向准确。
钻孔过程中适当降低钻孔速度，以确保钻孔的孔向。
5.2梯段爆破开挖
厂房基坑第1块以及第2块的第
层采用梯段爆破开挖，梯段高度分别为6.95m和4.36m，梯段钻孔采用液压钻机钻孔,梯段爆破施工程序如下。
每次进行钻孔前，先将钻孔工作面上浮渣清理干净，并按设计要求用红油漆标明
孔位。
5.3保护层开挖
预留保护层采用YT-27手风钻钻孔微差爆破分层开挖。
为防止爆破振动对基岩产生破坏影响，保护层采用分层开挖。
5.4出渣
采用1.6m3反铲装20t和15t自卸汽车运往发包人指定的渣场。
5.5钻爆参数设计
根据开挖部位的工程地质条件进行钻爆设计。
在进行正式钻爆施工之前，先进行爆破试验，根据爆破效果及时调整修正钻爆参数，使爆破达到比较好的效果，特别是满足粒径要求。
5.5.1预裂钻爆参数
预裂爆破采用导爆索起爆，炸药采用2#岩石硝铵炸药和4#岩石抗水硝铵炸药，装药结构采用间隔不偶合结构方式，不偶合系数2.5和2.1。
为了保证炮孔底部充分裂开，炮孔底部1.00m范围内进行2～3倍加强连续装药。
装药时先将药卷按设计要求用胶布连同导爆索绑扎在竹片上，然后利用钻孔岩屑封堵孔口并密实。
炮孔布置和装药结构具体见附图6，钻爆参数见表5-5-1。
表5-5-1典型预裂钻爆参数表
孔深
孔径
孔距
药卷
直径
线装药
密度
底部装药
总装
药量
堵塞
长度
钻孔
角度
装药量
高度
h（m）
D（㎜）
a（m）
Ф（mm）
q（g/m）
Qp（kg）
hp（m）
Q（kg）
Ho（m）
8.16
80
0.8
32
320
1.0
1.0
2.9
1.2
90
5.20
80
0.8
32
320
1.0
1.0
2.0
1.0
53.0
5.11
80
0.8
32
320
1.0
1.0
2.0
1.0
53.0
3.20
80
0.8
32
320
1.0
0.75
1.46
1.0
53.0
2.52
42
0.4
20
300
0.27
0.45
0.77
0.4
53.0
5.5.2梯段爆破钻爆参数
采用2#岩石销铵炸药和4#岩石抗水硝铵炸药。
炮孔按中宽孔距、梅花型布孔。
为防止爆破对设计边坡的震动破坏，在靠近予裂面的一排炮孔的装药量拟定为其它梯段爆破孔装药量的70～80%，距预裂面1.5～2.0m布孔。
为提高爆破质量、降低石渣的大块率，炮孔的装药结构底部采取集中柱状装药方式。
梯段爆破钻爆设计参数见表5-5-2。
炮孔布置及装药结构见附图5。
保护层开挖钻爆炮孔布置及装药结构见附图5。
表5-5-2梯段爆破钻爆参数表
梯段高度
炮孔直径
炮孔深度
孔距
排距
装药总量
堵塞长度
单位耗药量
H
D
h
a
b
Q
Ho
q
（m）
（㎜）
（m）
（m）
（m）
（kg）
（m）
（kg/m3）
6.95
80
7.8
3.0
1.5
18.0
1.5
0.35
4.36
80
4.89
2.0
1.0
11.09
1.0
0.38
3.31
80
3.72
2.0
1.0
7.75
1.0
0.33
5.5.3爆破网络
爆破网络见附图7。
5.5.4石渣块径的控制
控制人工骨料块径不大于580mm，上坝骨料块径不大于600mm。
5.5.5基础处理
在基础开挖过程中如发现有断层、破碎软弱夹层等缺陷，按设计、监理工程师的指示进行处理。
6.施工机械设备
主坝与厂房连接翼墙开挖施工设备见表6-1。
表6-1开挖施工设备表
序号
设备名称
型号、规格
单位
数量
备注
1
液压履带式钻机
RANCER-500
台
4
备用1台
2
手风钻
YT-27
台
12
气腿式
3
4"潜水泵
4"
台
8
2台备用
4
反铲
WY160
台
6
1.6m3
5
推土机
D85
台
3
6
自卸汽车
解放
台
10
15t
7
自卸汽车
斯太尔
台
5
15t
8
自卸汽车
T20
台
5
20t
9
固定式空压机
21m3/min
台
2
10
移动式空压机
21m3/min
台
1
11
载重汽车
EQ140
台
1
12
装载机
988B
台
1
5.4m3
13
装载机
966F
台
1
3m3
7.开挖施工劳动力组合及现场管理机构
7.1开挖施工劳动力组合
开挖施工劳动力组合见表7-1-1。
表7-1-1劳动力组合表
序号
工种
人数
备注
1
现场生产指挥
1
2
工长
1
3
现场工程师
2
4
炮工
6
5
液压钻工
8
6
手风钻工
24
7
司机
30
8
反铲司机
8
9
测量工
4
10
空压工
4
11
开挖工
8
12
后勤及其他管理人员
8
合计
人（按二班制）
7.2现场管理机构
8．施工进度计划
发电厂房基础石方二期开挖自2002年6月1日开始到2002年7月31日结束。
开挖施工进度计划见表8-1-1。
表8-1-1主坝与厂房连接翼墙开挖进度计划表
工程项目
工程量
2002年
单位
数量
5
6
7
8
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
发电厂房基坑开挖（A区）
m3
47000
尾水渠右挡墙开挖（B区）
m3
5800
导流底孔尾水底板（C区）
m3
3735
厂区侧挡墙基础开挖（E区）
m3
3480
尾水渠反坡段（D区）
m3
7344
9.开挖质量保证措施及安全措施
9.1质量保证措施
为保证开挖施工质量，将采取以下措施。
1）施工中严格按施工图纸及相关技术规范的要求操作，设专职质控人员对施工过程进行全过程控制。
2）进行爆破试验，确定合理的钻爆参数，保证基岩开挖质量。
3）定期对形成的岩土边坡的稳定进行监测，并采取有效措施确保边坡的稳定。
4）保证钻孔的精度，钻孔孔位、孔向、深度都要进行严格的控制。
5）爆破装药时，必须按经爆破试验调整确定后的爆破参数进行，为了防止因导爆管质量引起某一个或几个炮孔拒爆，爆破的引爆系统采用复式串、并连接法连接。
6）预裂爆破的质量是体现整个开挖爆破质量的关键项目之一，钻孔倾角和允许偏差按图纸要求施工，装药结构经现场爆破试验确定，确定后的参数必须保证爆破后的预裂面半孔率在85%以上，相临两炮孔间岩面不平整度不大于15㎝，孔壁表层不产生明显的爆破裂隙，水平建基面的岩石开挖也要满足施工规范的要求。
9.2安全措施
为保护环境，文明施工，避免飞石对爆破区周围的人、畜和房屋建筑以及树木植物的伤害和破坏，采取以下安全措施。
1）认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针。
2）所有参加施工人员必须接受岗前培训，否则不准上岗，特种作业人员必须持证上岗。
3）按设计装药量、结构进行装药，堵塞要密实，堵塞长度满足设计要求。
4）设报警器报警，并派人警卫，爆破区300m以内不准有人，严格控制爆破方向，防止产生飞石。
5）在施工区和施工道路上设置足够的安全标志和安全信号，确定最小安全距离。
6）设置足够的照明系统，照明要符合技术规范要求。
7）炸药运输、存放和使用要严格执行国家的有关规定。
8）定期召开安全生产工作会议，坚持班组每周安全活动。
9）开挖采用自上而下分台阶钻爆，每一台阶钻爆开挖完成后及时进行边坡支护和危石处理，以保证下一层施工安全。
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