06土石方开挖工程.docx
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06土石方开挖工程
6土石方开挖工程
6.1工程概况……………………………………………6-1
6.2施工布置……………………………………………6-3
6.3施工方案……………………………………………6-7
6.4施工方法……………………………………………6-11
6.5爆破控制……………………………………………6-13
6.6洞室开挖及支护工程………………………………6-16
6.7边坡支护与地质缺陷处理…………………………6-33
6.8开挖渣料利用与处理………………………………6-50
6.9现场爆破试验………………………………………6-53
6.10开挖施工进度安排及强度分析……………………6-57
6.11资源配置……………………………………………6-60
6.12质量控制及安全生产………………………………6-64
6土石方开挖工程
6.1工程概况
6.1.1合同工作范围
西龙池电站下水库开挖填筑标段开挖工程主要包括以下内容：
6.1.1.1下水库坝基土石方开挖；
6.1.1.2下水库库盆土石方开挖；
6.1.1.3下水库进出水口开挖；
6.1.1.4基础处理工程，包括前期堆渣清理和断层处理；
6.1.1.5排水系统开挖以及库岸排水洞开挖；
6.1.1.6放空洞开挖以及库底施工支洞开挖；
6.1.1.7边坡喷锚支护、洞室喷锚支护以及锚索工程；
6.1.1.8水泉湾料场填料开采见有关章节；
6.1.2工程施工特征
6.1.2.1地质条件
下水库坝基和库盆表层为洪积、坡积碎石层所覆盖，底部基岩主要为厚层灰岩和白云质灰岩，岩性软硬相间。
工程范围内发育有第二断裂束，受断层控制，区内次一级断层较为发育，断层带内由角砾岩、碎裂岩和断层泥组成，岩体完整性较差。
6.1.2.2地形条件
⑴坝址区地形横断面呈开阔的“U”字型，沟底高程▽722.0～▽772.0m，谷宽为28.0m，两岸为残存的洪积扇；坝肩为凸出的基岩小山脊，左坝肩山体相对雄厚，坡顶高程▽906.9m，自然边坡陡缓相间，在高程▽820.0～▽874.0m为陡壁，▽874.0m以上和▽820.0m以下为缓坡；右坝肩山体山顶高程为▽917.8m，在高程▽840.0～▽890.0m为陡坡，▽890.0～▽920.0m为缓坡，▽840.0m以下亦为缓坡，坡度10～30°。
坝址区大龙池沟右岸为一顺沟向延伸的洪积台地，台地面高程▽705.0～▽780.0m，沟台间相对高差约15.0m。
⑵库盆开挖主要为高边坡开挖，在▽840m高程以上为高陡边坡施工道路布置困难，▽840m高程地势较为平坦，施工道路易于布置。
6.1.2.3工程施工特点
土石方开挖包括库盆、坝基、进出水口、排水廊道、库区排水系统开挖以及洞挖工程等六部分，本标段土石方开挖主要有以下工程特点：
⑴土石方开挖量大，开挖料大部分用于坝体填筑料，因此开挖进度安排需配合坝体填筑，填筑强度控制开挖施工强度，同时要保证爆破开挖质量，这是本标段的开挖难点。
⑵库岸开挖区紧邻坝体填筑区，开挖和填筑平行作业，施工干扰大，施工道路布置要兼顾两方面作业，需要动态调整。
⑶开挖和填筑搭接平行作业，填筑又与库岸防渗面板搭接平行作业，库底施工场地相对较小，施工干扰较大。
⑷库盆石方开挖爆破要同时满足上坝级配要求和库盆成型的质量要求，爆破技术要求较高。
⑸开挖高差大，临时施工道路工程量大、道路变化频繁。
⑹开挖石渣作为坝体填筑利用料，较一般石方开挖的炮孔密集系数大，钻孔设备投入多，火工材料单耗增加。
6.1.3主要工程量
根据招标文件工程量清单，下水库开挖工程总工程量为528.48万m3。
其中土方开挖为301.21万m3，石方开挖为227.27万m3。
包含断层处理1.36万m3，排水廊道及洞脸明挖6.0224万m3（其中土方明挖3.1381万m3）。
洞挖工程2.8964万m3，其中土方洞挖为0.1615万m3。
各分项工程量详见下水库开挖分项工程量汇总表6-1-1。
下水库开挖工程分项工程量汇总表
表6-1-1
序号
项目名称
单位
土方
石方
合计
备注
1
坝基开挖
万m3
140.54
15.46
156.0
2
库盆开挖
万m3
116.49
195.89
312.38
3
进出水口
万m3
8.9278
8.9278
4
堆渣处理
万m3
40.0
40
5
断层处理
万m3
1.36
1.36
6
排水廊道及洞脸明挖
万m3
3.1381
2.8843
6.0224
7
洞室开挖
万m3
0.1615
2.7349
2.8964
8
其他明挖
万m3
0.88
0.0155
9
合计
万m3
301.21
227.27
528.48
6.2施工布置
6.2.1施工道路布置
6.2.1.1道路设计：
主要施工干道结合开挖、填筑施工设备要求以及现场条件设计。
本标段的开挖运输车辆主要为20~25t自卸车，设计为双车道，路面宽度为8.0m，路面为碎石土路面，设计最大纵坡9.6%以内，最小转弯半径20.0m。
非主干道路最小路面宽度为8.0m，道路最大纵坡为12%以内，最小转弯半径15.0m。
6.2.1.2施工道路布置：
结合业主提供的现有道路，下水库开挖工程施工道路分三个阶段布置。
道路布置详见下水库施工道路布置图XLC/C-CC-03-06-02-01～04。
⑴第一阶段为下水库坝基▽760m以下坝基开挖和库盆▽860m以上边坡开挖。
坝基开挖自上而下分别在▽760m、▽740m、▽720m设置了102#-2、102#-3、102#-4施工道路。
库盆边坡开挖在▽860m设置了101#、104#施工道路。
102#-2、102#-3施工道路均从102#道路相应高程直接通入坝基开挖区内，沿等高线布置。
102#-3施工道路布置于▽740m负担坝基▽740m~▽760m范围内开挖出渣任务。
102#-4施工道路起坡于▽715m负担▽740m以下坝基的开挖出渣任务。
104#施工道路布置于▽860m，负担库盆▽860m以上的开挖任务。
⑵第二阶段：
主要为坝基坝肩▽760m~▽820m开挖和库盆▽860m~▽838.8m开挖。
布置102#-3，102#-2、102#-1、103#道路。
▽860m~▽838.8m环库公路以上部分开挖，布置101#、104#道路。
⑶第三阶段：
为▽838.8m~▽820m之间的库盆、进/出水口▽838.8m以下开挖，有101#、103#道路，其中103#道路随开挖高程降低，后期与库底施工支洞接通作为第三阶段末期主要施工道路。
⑷主要施工道路特性参数见表6-2-1。
下水库开挖场内施工道路参数表
表6-2-1
道路
编号
最大纵坡（%）
路面宽度（m）
转弯半径（m）
道路长度
（m）
备注
101#
9
8
30
790
接环库公路
102#
9.6
8
18.5
1389
接9#、2#公路
103#
8.5
8
26.8
594
接2#、环库公路
104#
6.5
8
20
457.3
接2#公路爬至▽860m
102#-1
5
8
15.7
1506
接102#道路进入库盆▽800m
102#-2
4.4
8
45
706.6
接102#道路进入坝基▽760m
102#-3
2
8
48
558
接102#道路进入坝基▽740m
102#-4
6
8
42
407.7
接2#道路进入坝基▽720m
⑸施工道路的形成，主要挖为主，少量填方，辅以局部挡墙和排水涵管。
102#-1、102#-2、102#-3、103#施工道路是本开挖工程的主干道路，在下水库大规模开挖之前形成。
各临时施工道路修筑工程量详见表6-2-2。
各临时施工道路工程量表
表6-2-2
序号
道路
编号
开挖量
（m3）
回填量
（m3）
挡护量
（m3）
涵管量
（m）
备注
1
101#
15000
3000
500
30
工程量为坝基和库盆开挖范围以外量。
2
102#
29600
6000
800
100
3
102#-1
16000
3000
200
15
4
102#-2
3300
500
100
0
5
102#-3
2100
500
50
0
6
102#-4
3000
500
50
0
7
103#
2400
300
50
0
8
104#
1880
400
80
15
6.2.2风、水、电布置
6.2.2.1供风
本标段的开挖施工用风主要为手风钻、洞挖设备和轻便深孔钻用风，高峰用风量为160.0m3/min。
由于开挖工程量分散，施工战线长，故配置4台P600型17m3/min油动移动式空压机和2台40m3/min、2台20m3/min固定式空压机供风，配备供风能力为188m3/min，可满足施工用风需要。
6.2.2.2施工用水
开挖施工用水主要在基础保护层开挖完成后，多用于冲洗建基面。
施工用水从主供水管或供水点A接管供水。
供水管管径Φ50mm，管路总长度为1800m，沿线按需要设置水包，供用水量为30~50m3/h。
具体布置见施工总平面。
6.2.2.3供电
开挖施工用电主要为施工区内排水和夜间照明用电，由施工现场配电所接至各施工面。
配备柴油机发电机组，作为保安电源。
具体布置见施工总平面。
6.2.3临建布置
开挖工程临建设施主要有机修车厂、汽车保养厂、设备停放场和现场办公室、生活营地等，其布置位置和使用面积详施工总布置章节有关内容。
6.3施工方案
下水库开挖主要以坝体填筑需要为前提进行开挖。
开挖尽量满足高料高填、减少二次倒渣量，减少干扰坝体填筑为原则；开挖形象应满足坝前排水廊道混凝土施工、库盆混凝土面板施工需要的工作面，确保大坝填筑、混凝土面板浇筑施工顺利进行。
为了尽早给下水库进/出口和下水库施工支洞出口施工让出工作面，同时尽可能多的将开挖料直接上坝，因而将坝基分为▽760m以下和▽760m以上两部分安排施工。
坝基开挖采用自上而下和自下而上相结合的程序施工。
库盆开挖采取自上而下的施工程序施工。
6.3.1施工分区
6.3.1.1Ⅰ区为▽760m坝基以下开挖。
主要为碎石土开挖，是坝体填筑的最低部位，需要最先开挖。
为了坝体填筑尽早提供工作面，Ⅰ区开挖分两次交面，▽747以下一次，▽747~▽760一次，开挖方量为59.5万m3，主要为非利用料。
6.3.1.2Ⅱ区为坝基▽760m以上的开挖。
在大坝填筑至▽760m前需要开挖完成坝基和影响大坝继续填筑的库盆部分，以避免干扰坝体填筑。
开挖总方量为123.2万m3。
6.3.1.3Ⅲ区主要为库盆开挖。
包括库盆高边坡和库盆盆地开挖，开挖总方量为242.9万m3。
6.3.1.4Ⅳ区为下水库进出口。
此部分开挖工程占压进出口隧洞开挖工作面，为了尽快交面，此部分开挖需超前进行，开挖方量为51.6万m3。
6.3.1.5施工分区：
见图XLC/C-CC-03-06-03-01。
6.3.2开挖分层
6.3.2.1根据工程开挖现场的施工条件和工程量分布情况，确定开挖施工方法；根据不同的开挖方法确定开挖分层厚度。
6.3.2.2石方工程量集中部位采用梯段微差挤压爆破，以满足直接上坝的填筑填料块度需要。
分层高度为6~10m，每个工作面爆破规模最大为3000~4000m3，每天2~3个工作面爆破。
高边坡开挖采用小梯段爆破，分层高度为2.0~4.0m，一般爆破规模为300～500m3。
6.3.2.3Ⅰ区：
坝基开挖区为5~7m厚碎石土层覆盖，一次剥离，局部少量石方采用手风钻小梯段开挖，分层高度2.0～4.0m。
6.3.2.4Ⅱ区：
左右坝肩开挖区，▽860m以上采用手风钻开挖，开口线最高为900.6m，分层高度为4m。
采用自上而下的方法进行开挖。
▽860m~▽840m采用梯段爆破，分层高度为6~8m。
▽840~▽760m之间的覆盖层一次清除。
6.3.2.5Ⅲ区、Ⅳ区：
库盆高边坡▽860m以上采用手风钻开挖。
开口线最高为900.6m，分层高度为4m；▽860m~▽786m采用梯段爆破，分层高度为6~8m。
6.3.2.6开挖方法及分层图见XLC/C-CC-03-06-03-02~04。
分区分层工程量见表6-3-1。
分区分层工程量表
表6-3-1
开挖部位
单位
工程量
备注
坝基开挖
Ⅰ区
▽747m以下
万m3
39.0
▽747m~▽760m
万m3
20.5
Ⅱ区
坝肩▽860m以上
万m3
5.9
▽860m~▽838.8m
万m3
10.1
▽838.8m~▽820m
万m3
18.6
▽820m~▽760m
万m3
88.6
库盆开挖
Ⅲ区
库盆860m以上
万m3
6.8
▽860m~▽838.8m
万m3
28.8
▽838.8m~▽820m
万m3
83.3
▽820m~▽786m
万m3
124
Ⅳ区
库盆▽860m以上
万m3
5.4
▽860m~▽838.8m
万m3
7.8
▽838.8m~▽795m
万m3
29.6
进出水口
万m3
8.93
合计
万m3
477.33
注：
表中工程量仅指坝基和库盆开挖量。
6.3.3开挖程序
6.3.3.1库盆及坝基开挖分为三个阶段进行。
先开挖坝基Ⅰ区和部分库盆无用料，以便尽早为坝体填筑施工创造条件。
6.3.3.2第一阶段：
开挖时段为2003年8月15日~2004年04月30日，开挖时间为8.5个月。
开挖坝基▽760m以下部分和库盆▽860m以上部分及前期堆渣40万m3。
坝基▽760m以下部分的开挖以▽747m为界，分两部分开挖，即先挖▽760m以下无用料，在将▽747m以下开挖至建基面，最后将▽760m~▽747m之间开挖料直接上坝，以实现挖填平衡的目标。
6.3.3.3第二阶段：
开挖时段为2004年03月01日~7月31日，为坝体▽760m以下填筑时间。
开挖的主要任务是集中力量将坝基▽820m~▽760m之间建基面开挖完毕，为坝体上升创造条件，开挖有用料直接填筑坝体▽760m以下次堆石区及下游坝坡干砌石用料。
同时开挖部分Ⅲ区▽860m~▽838.8m库岸和全部Ⅳ区▽860m~▽838.8m之间的库岸。
6.3.3.4第三阶段：
开挖时段为2004年8月1日~2006年5月31日，全部开挖完成。
主要进行Ⅱ区坝肩▽820m~▽838m、Ⅲ区▽860m以下库盆剩余量及Ⅳ区▽838.8m~▽795m开挖，尽早形成环库公路，为坝体填筑高峰次堆石区用料和库盆大开挖创造条件。
第三阶段开挖时段2005年1月1日~2006年5月31日，主要进行Ⅲ区▽820m以下和进出水口开挖。
开挖有用料直接上坝填筑次堆石区和下游干砌石用料，多余料运至下闪虎沟渣场堆存备料。
6.3.4开挖作业流程
土石方开挖工程开挖作业流程见附图6-3-1。
土石方开挖工程开挖作业流程图附图6-3-1
作业面清理
6.4施工方法
本标段土石方明挖工程主要包括土方开挖、一般石方开挖、保护层开挖、槽挖等项目。
不同施工区，由于工程量分布特点、施工条件不同，采取不同的开挖方法。
各部位施工方法详见表6-4-1。
土石方开挖工程不同部位施工方法表
表6-4-1
分区
部位
工程量
（万m3）
开挖
特性
施工机械
施工方法
Ⅰ区
坝基▽760m以下
59.5
碎石土
大中型挖运设备
挖掘机直接挖除
Ⅱ区
覆盖层
87.7
碎石土
大中型挖运设备
挖掘机直接挖除
石方开挖
35.5
风化岩石,
手风钻，中小型挖运设备
小梯段微差爆破
Ⅲ、Ⅳ区
覆盖层
109.8
碎石土
大中型挖运设备
挖掘机直接挖除
▽860m以上坡
6.7
削坡开挖
手风钻机，反铲倒渣
小梯段微差爆破
▽860m以下石方开挖
178.0
量集中部位
液压钻，大中型挖运设备
一般梯段开挖
库盆保护层
石方厚1.5m
手风钻，中小型挖运设备
水平光爆法一次成型
其
他
缺陷处理
1.36
石方槽挖
小型挖运设备
人工撬挖，少部分采用小梯段爆破
堆渣清理
40.0
石渣
大中型挖运设备
挖掘机直接挖除
洞脸及沟槽
7.042
土石方
手风钻、中小型挖运设备
钻爆或直接挖除
洞挖
2.8964
土石方
手风钻、小型挖运设备
钻爆或直接挖除
6.4.1土方开挖
本标土方明挖挖总量为297.03万m3，其中包括前期堆存弃料40万m3，主要为碎石土。
一般覆盖层厚度为5~7m，表层2~3m厚非利用料先分区剥离，然后再进行下部有用料开挖。
可利用料的开采围绕坝体填筑进行。
为保证开挖料直接填筑坝体，坝基土方开挖采用自下而上分区滚动开挖。
土方开挖采用德马克H95型液压正铲、CAT330B型液压反铲及ZL50装载机挖装。
掌子面底的碎石土采用TY220推土机集渣。
使用20t~25t自卸车运至下闪虎沟弃渣场，可利用料直接上坝填筑或堆存。
6.4.2石方开挖
6.4.2.1本标段石方开挖总工程量为221.64万m3（含地质缺陷处理1.36万m3），占总量的42.73％。
主要集中在左坝肩和库盆边坡部位。
挖除基岩最大高差约为100m左右。
不包括洞脸及槽挖土石方工程量7.04万m3。
6.4.2.2库盆高边坡▽860m以上由于布置出渣道路较为困难，采用手风钻钻孔，小梯段微差爆破，小反铲或人工扒渣至库盆▽840m由推土机集渣、CAT330B反铲装渣，20t自卸车运渣。
6.4.2.3▽870m~▽786m为常规梯段开挖，采用ROC742或CM351钻机钻孔，梯段微差挤压爆破，H95液压正铲装渣，20t~25t自卸车出渣。
6.4.2.4梯段爆破以排间差为主,周边永久边坡（坡比陡于1：
1）采用预裂爆破法一次成型；主爆孔采用CM351钻机钻、ROC742等设备钻孔。
预裂孔采用YQ100B钻机或ROC742钻机。
石渣运输设备主要为25t、20t自卸车。
挖掘设备主要为H95正铲、CAT330B反铲并辅以ZL50装载机。
6.4.2.5边坡预裂
⑴永久边坡采用预裂或光爆技术成型。
本标段预裂面积大，开挖时，采用YQ100B钻机或ROC742钻机，以保证钻孔精度及施工进度。
钻孔孔距0.80～1.0m，钻孔深根据需要安排。
⑵库盆及坝肩高边坡▽860m以上受施工条件限制，光爆孔采用YQ100B深孔钻钻φ80孔，一次钻孔孔深10.0m。
孔距0.80m。
6.4.2.6保护层开挖
⑴依据招标开挖图，保护层开挖集中在库盆底部，预留厚度1.50m。
采用水平光面爆破法一次爆除，或按设计、监理同意的经过爆破试验验证的方法。
⑵保护层钻孔设备为YT-28手风钻钻孔；挖装设备选用CAT320反铲和ZL50装载机；运输设备为20t自卸汽车。
初步拟定的爆破设计见图XLC/C-CC-03-06-4-01。
6.4.2.7清基交面
保护层开挖完毕后，基础表面及边坡面上的松动岩石、裂隙发育部位岩石，采用人工撬挖清理干净，岩石尖角采用人工凿成钝角或园弧。
用高压风水枪将基岩面清洗干净，并按规范提交资料即可交面验收。
6.5爆破控制
6.5.1爆破器材选用
爆破材料选用RJ乳化系列炸药或露天型硝氨（或铵梯）炸药；主爆孔起爆材料选用毫秒微差塑料导爆管；预裂和光爆孔起爆材料选用导爆索；由导爆管、导爆索、火（电）雷管组成起爆网络。
6.5.2主要技术措施
6.5.2.1梯段爆破采用网络爆破技术，控制爆破规模，以保证高边坡安全和开挖质量。
施工前期，结合施工生产进行爆破试验，使开挖料块度满足坝体填筑料要求。
通过爆破试验对爆破孔网参数、起爆网络、单耗药量等钻爆参数进行优化，确定最佳钻爆参数。
6.5.2.2将爆破试验和安全监测相结合，获得爆破质点振速衰减规律（k、α值）公式；以高边坡和建筑物安全质点振速控制爆破单响药量。
通过调整爆破网络连接，控制爆破规模，以使高边坡和建筑物免受爆震破坏。
6.5.2.3边坡采用预裂或光爆一次成型技术，预裂或光爆孔设计的网络连接，同主爆孔一起爆破。
既能保证边坡成型质量，同时也能提高生产效率，加快施工进度，我局在长江三峡工程和黄河公伯峡工程的施工中采用边坡预裂或光面爆破技术，技术上取得了成功，同时积累了丰富的施工经验，施工中针对不同的地质条件及特殊部位、特殊地质条件的预裂或光面爆破及时调整有关爆破参数。
6.5.2.4保护层开挖采用小梯段微差爆破一次成型技术（或按规范要求），以确保建基面岩体开挖质量和成型质量。
6.5.3控制爆破参数
6.5.3.1梯段爆破
石方开挖采用自上而下分层开挖，先采取从侧面推进或从中间开挖先锋槽的方式创造临空面，然后在设计边坡6.0～8.0m以外进行大面积梯段爆破。
孔网参数以满足石渣料的块度要求为前提，采用大孔距、小排距的爆破方法，以提高爆破效率；梯段爆破主要以排间微差为主，最大单响药量不大于500kg，水平保护层上一层不大于300kg。
主要钻爆参数见表6-5-1。
初步拟定的爆破设计见图XLC/C-CC-03-06-05-01。
初拟梯段爆破参数表
表6-5-1
钻孔
机械
孔径（mm）
梯段
（m）
孔距
（m）
排距
（m）
药卷直径
（mm）
单耗
（kg/m3）
起爆
方式
CM351或
ROC742
Ф105～Ф89
6～10
3～4
2.0～2.5
Ф60～
Ф80
0.45～0.55
排间
微差
6.5.3.2边坡光面爆破或预裂爆破
永久边坡采用光面（预裂）爆破和主爆孔一同爆破的一次成型技术，主要是在主爆孔与光爆孔之间布1～2排缓冲孔，其孔、排距及装药量较前排梯段爆破孔减少1/2～1/3；预裂或光面爆破单响药量控制在50kg以内，爆破时间差控制在段位允许误差以外，确保不发生跳段和窜段。
初步拟定的钻爆参数见表6-5-2。
初步拟定的爆破设计见图XLC/C-CC-03-06-05-02。
边坡光面爆破或预裂爆破参数表
表6-5-2
参数
类别
钻孔机械
孔径
（mm）
孔距
（m）
线装药量
（g/m）
装药
结构
起爆方式
药卷
直径
（mm）
光面
爆破
YQ100B
ROC742
Ф80
0.7
250～350
间隔
分段
起爆
Ф32
预裂
爆破
YQ100B
ROC742
Ф76
0.7
250～350
间隔
分段
起爆
Ф32
缓冲孔
CM351
ROC742
Ф89
1.5
1000～1200
间隔
孔间
微差
Ф50
6.5.3.3保
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