石方明挖工程.docx

1、石方明挖工程第六章石方明挖工程6.1概况6.1.1工作范围本标段石方明挖包括施工图纸所示的趾板基础及趾板上游边坡、右岸高边坡、左岸补坡混凝土基础的土石方明挖以及大坝堆石体基础的土石方明挖和清基，大坝下游因坝体开挖而引起的边坡开挖，还包括各项永久工程和临时工程的基础开挖以及监理人指明的其它石方明挖工程。其开挖工作内容包括：准备工作、场地清理、施工期排水、钻孔爆破、石碴的运输和堆存、边坡防护、地基缺陷处理、完工验收前的维护以及按监理人指示对废弃的碴场进行清理等工作。6.1.2地质情况6.1.2.1坝址区工程地质条件坝址区出露基岩主要为白垩系下统河口群，按岩性组合共分五大层（K11K51）。岩层走向

2、NE2430，倾SE，倾角1112，在坝址区呈平缓皱曲，上坝址倾左岸偏下游。K11层：深灰色杂色砾岩，上部夹粗中粒砂岩。主要分布在坝区上游木场村一带。K21层：紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色砾岩。该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂隙较发育，主要分布于坝址区河床及两岸较低部位以及木场村一带。K31层：紫红色、青灰色中细砂岩夹紫红色砾岩，紫红色、紫灰色砾岩，局部夹泥质粉砂岩，单层厚2540cm。该层强度中等，软弱夹层及裂隙中等发育，主要分布于坝址区两岸。K41层：砖红色、紫红色泥质粉砂岩及中细砂岩、砾岩，砖红色泥质粉砂岩夹杂色砾岩，单层厚0.32m。该层强度较差，

3、软弱夹层发育，主要分布于坝址区左岸坝肩及右岸较高部位。K51层：紫红、紫灰色砾岩夹细、粗粒砂岩为主，局部夹有粉砂岩及泥质粉砂岩。该层强度较差，表面易风化破碎，主要分布于坝址区左岸较高部位。坝址区地震基本烈度为7度。6.1.2.2砼面板堆石坝河床坝基工程地质条件河床靠左岸发育一长条形深槽，纵向长约160170m，上游宽1020m，下游宽2050m，深槽最深部位的基岩面高程1758.39m。河床靠右部位覆盖层(砂卵砾石)较薄，一般57m，靠左岸部位一般10m左右，最厚处达24m(ZK59#钻孔深槽处)。河床覆盖层中，以砂卵砾石为主，少量中、细砂，无完整的砂层，局部仅以透镜体形式出露。一般砾径305

4、0mm，大者100120mm，分选差，磨圆度好，无胶结，中等密实，渗透系数3.45.810-2cm/s，压缩模量3040MPa。组成坝基的地层岩性为K13-1紫红色中细砂岩夹砾岩、K12-3砖红色泥质粉砂岩夹中细砂岩、砾岩，属第4韵带层，K12-2紫红色砾岩夹中细砂岩、泥质粉砂岩；K12-1紫红色中细砂岩夹粉砂岩、砾岩。岩层产状NE10SE10，岩性软硬不均一，岩相变化较大。坝基岩体弱风化下限15m左右，岩体属级。其下微风化岩体属级。河床部位断层不发育，但构造裂隙发育，主要NNE、NWW两组为主，延伸长度十几米数十米。多属硬性结构面。岩体K12-3和K13-1层为软弱夹层相对发育较多的韵带层，

5、如K13-1地层中发育的PjN-2、PjN-15等，K12-3地层之中发育有PjN-7、PjN-9、PjN-20等，K12-2地层中发育PjN-3、PjN-4、PjN-6、PjN-23等多属碎屑夹泥型。夹层平均厚810cm，最厚16cm。6.1.2.3砼面板堆石坝左岸坝肩工程地质条件左坝肩部位地形较缓，由于左岸、级侵蚀堆积阶地的发育，在高程1810m左右为一平台，坡度约10，宽5060m，长300余m。1820m以上坡度近40，1850m高程以上岸坡坡度为60。组成左坝肩的地层岩性为K13-2紫红色砾岩夹薄层及条带状中细砂岩，K13-1紫红色中细砂岩夹砾岩。岩层产状为NE10SE10。岩性软硬

6、相间，岩相变化较大。左坝肩岩体弱风化下限为1426m，以下为微风化。岸坡岩体中由于NNW组及NWW组裂隙的切割组合及表生改造作用，局部存在小范围的卸荷、松动岩体，方量有限，经表层清理即可满足堆石坝要求，整个左坝肩岩体稳定性较好，岩体多属于级、局部为级。左坝肩仅发育一条F17断层，其产状为NW338NE75，破碎带宽0.10.15m，最宽处约0.3m。由构造片岩，泥及方解石脉组成。泥钙质胶结良好，延伸较长。左坝肩构造裂隙较发育，主要有三组：NE531NW(SE)5275NW318330SW(NE)5478NW340359NE(SW)5074裂隙一般宽0.10.5cm，延伸十几米至几十米，属硬性结

7、构面。左岸坝肩共揭露软弱夹层7条，其中K13-2中4条，K13-1中3条。夹层均属碎屑夹泥型，平均厚度10cm。其产状倾向岸里，对边坡稳定影响较小。6.1.2.4砼面板堆石坝右岸坝肩工程地质条件右岸坝肩岸坡上陡下缓，高程17801810m，坡度520，高程1810m以上坡角近70。组成右坝肩的主要地层岩性为K13-2紫红色砾岩夹薄层及条带状中细砂岩和K13-1紫红色中细砂岩夹砾岩。岩层产状为NE13SE13。岩性软硬相间，岩相变化较大。第四纪松散堆积物分布在河边和1935m高程以上的山坡上。右坝肩岩体弱风化下限1727m，以下为微风化。由于右坝肩岸坡为一顺向坡，陡倾裂隙平行岸坡发育，NNW及N

8、WW两组裂隙的组合，及裂隙的次生卸荷作用，使得右坝肩岩体局部出现松动卸荷，卸荷深度一般为45m，最大8m。卸荷松动体的规模较小，方量仅数m3。右坝肩岩体质量多属级。右坝肩部位断层不发育。但构造裂隙较发育，主要发育有：NE520NW(SE)4689NW310319NE(SW)5589NE4058NW(SE)5076裂隙一般宽0.10.5cm，延伸十几米至数十米，均属硬性结构面。右坝肩部位软弱夹层发育较少，K13-1地层中仅揭露2条夹层，平均厚度10cm。分布高程在18151830m之间。6.1.3主要工程量石方开挖的主要工程量见表6-1。 表6-1 主要工程量部位项目名称单位工程量备注坝基石方明

9、挖m 3320934.6直接上坝料开挖m 31000爆破试验项1声波测试项1右坝肩石方明挖m 3305609直接上围堰料开挖m 31000爆破试验项1声波测试项1监测工程观测道路石方明挖m33006.2施工方案及工艺流程6.2.1施工重点（1）根据招标设计图纸，本工程右坝肩在1810m高程以上坡面开挖，高度约160m，地形陡峻，顺水流方向长约160m左右，宽5m25m左右，较窄，不适宜多个区面同时展开施工。因此，开挖月施工强度很难提高。针对这种情况，必须合理分区，优化道路布置及开挖程序，努力实现多工作面的施工格局，以保证开挖工期目标的实现。（2）鉴于本工程边坡开挖地形陡峻，极有可能出现开挖碴料

10、甩碴下泄时扬尘的可能，产生较大的安全隐患。因此，需采取洒水降尘的措施，减少开挖碴料翻碴下泄时的扬尘。（3）设计要求开挖料中利用料必须按监理人要求堆存，为大坝填筑备料，为此在开挖中必须按规定堆弃。开挖过程合理分层安排开挖程序，控制爆破质量与碴料级配，合理规划弃碴程序，保证有用料的质量和获得率。并认真做好堆存料场的排水、防护，以利二次利用和防止水土流失。若弃碴均弃至同一碴场时，碴场按上部存有用碴料、下部弃碴布置。6.2.2施工特点 （1）根据招标文件，石方开挖基本上是先坝肩边坡开挖，再趾板开挖、岸坡开挖，最后坝基开挖，表面上看相互交叉较少，且施工强度不高。但受边坡施工场地限制，开挖道路布置难度大。

11、 （2）边坡的喷锚支护工作量很大，设计要求要在每层马道形成后及时进行施工，施工中要求在完成上一层支护后，方能进行下层开挖。施工时合理安排各项目和工序穿插进行，特别是处理好支护和开挖的关系和生产组织。使二者有序合理的穿插进行，满足进度要求。（3）边坡的开挖高度大，马道多，加之左右岸岸坡高度也比较大，故形成的开挖面面积大，为保证开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度，需采用预裂爆破或光面爆破技术。（4）坝肩开挖在截流后开始施工，由于边坡地势陡峻，石方开挖需采取合理的钻爆手段，拟在1850m高程修筑集渣平台，避免碴料大量淤积坝基。（5）施工过程中安排专门的检测人员，加强边坡安全监测，确保边坡稳定。6.2

12、.3施工方案6.2.3.1 右坝肩施工区段划分 （1）施工区段划分原则：1）在熟悉设计图纸的内容、了解工程属性和工程特性的基础上，全面掌握石方开挖工程与其它工序的衔接关系，做到单项布置与总体布置相结合。2）熟悉工程所在地的水文、地质及地形地貌，尽可能地利用有利地形，减少施工布置的工程量。3）遵循工程的施工总进度计划及对石方开挖的工期要求。4）掌握设计及规范要求，确定适用的施工方法及技术标准。5）尽可能采用新技术、新工艺、新材料、新设备、新方法。6）满足当地的环境保护要求。（2）分区：根据以上施工区段划分原则，结合工地现场地形，在高程1857.00m以上段，开挖为一狭长地段，长约160m，宽52

13、5m，不利于分区同时作业，只能根据施工道路分布情况，安排造孔工作面、起爆装碴工作面、坡面锚固工作面三个作业面进行施工。 （3）分层：根据出渣方案，右岸坝肩拟分三层施工，分述如下：第一层在高程 1867.00m以上段，长约130m，宽525m，开挖方量约18.9万m3，运输施工道路难以形成，为保证边坡开挖钻爆机备、翻碴设备和边坡支护施工材料运送喷，采用土方开挖时形成的R1临时道路，并在路边设安全防护墩，该道路与边坡开挖衔接处随开挖下降而降低。 该层横剖面上部的小三角区采用YT-28手风钻造孔，光面爆破开挖，人工翻渣；在手风钻开挖形成潜孔钻机工作平台后（宽度35m），由履带式全液压露天钻造孔，按相

14、邻马道所成台阶高度坡面区一次预裂，并按6m、7m为梯段爆破高度进行开挖，采用反铲、HP410、HP320推土机向下推渣。爆破采用非电毫秒雷管微差爆破，临时支护及时跟进施工，待下部堆碴达1850高程左右时便开始为防止石渣进入，我在设2m高挡渣墙，其底部宽度为1.5米，上部宽度为1米。 采用EX750液压正铲、CAT330C液压反铲配20T自卸汽车装运。为防止石渣进入黄河，我部在左岸低线路左侧（靠黄河侧）设2m高挡渣墙，其底部宽度为1.5米，上部宽度为1米，必要时用装载机或推土机清理，并配一定数量的人工，保证道路畅通。 第二层在高程 1867.00m 1860.00m之间，长约160m，宽25m，

15、开挖方量约2.8万m3，主要利用右岸灌浆洞直接装运出碴。施工时，首先将 1867.00m以下靠灌浆洞轴线上下游15米宽范围内的边坡开挖一个梯段下来至 1860.00m，此部位的爆破石碴全部下甩。待工作面形成后，再将右岸边坡分段依次向灌浆洞轴线方向实施爆破，此梯段内的石方由过坝洞拉运之木场村弃碴场。第三层高程在 1860.00m以下，主要利用堆起来的甩碴形成出碴道路和开挖出的 1850.00m工作面形成出碴平台，开挖过程中，直接采用挖掘机装20T自卸汽车运输。人工翻渣约918m3，推土机推渣、挖掘机甩碴约19.65万m3，其余渣均由3.8m3正铲和1.6m3反铲装渣，20t自卸汽车运输至上游弃渣

16、场（木场村平台）堆放，运距1km。 6.2.3.2右坝肩开挖爆破施工开挖时，梯段爆破均有预裂孔，马道、趾板开挖预留保护层23m。爆破参数首先根据经验暂定，最终爆破试验确定爆破参数。 爆破时，临近坡面前3排炮孔倾角依次为45、60、75，第四排以后钻孔垂直布置，见图61。造孔采用CM351和ROC742 钻机，所有炮孔呈梅花型分布，孔底不超过保护层顶线。6.2.3.3坝基石方开挖石方开挖先进行趾板部分开挖，再进行岸坡开挖，右岸岸坡待JZ-3标、JZ-4标开挖至设计断面且向本标移交工作面后即进行爆破开挖。坝基浅层采用人工手风钻造孔，进行浅密孔爆破；深层大面积钻孔设备采用ROC742、HCR12造孔

17、。岸坡钻孔选用CM351液压钻、QZJ-100B钻机，采用岸坡预裂，非电毫秒梯段爆破，底部预留保护层的方法施工。所有的基础石方爆破开挖时，均应在接近设计线0.3m厚度范围内，用人工撬挖。岸坡段采用2岩石铵锑炸药起爆，河床段用乳化炸药起爆，两种炸药的换算系数1.1，即1.1kg的乳化炸药相当于1kg2岩石铵锑炸药。爆破石碴装运同覆盖层装运。6.2.3.4建基面预留保护层开挖主要包括坝肩边坡马道、趾板基础、河床岩石底板等部位的保护层开挖，保护层厚度一般预留2.03m。（1）边坡马道保护层开挖根据左岸边坡开挖的经验，预留2米保护层采用手风钻打垂直孔、水平孔一次光爆成型的方法，孔间距0.3m。 （2）

18、水平建基面和趾板建基面 预留岩体保护层2.53m，并采用小炮分层爆破的开挖方法。基础开挖至保护层上限时，我局按监理人的要求，结合实际地质情况，布置一定数量的声波检验孔，由其他承包人预先测检基础面以下2m3m 范围内的波速。在保护层开挖后，复测纵波速度，要求趾板基础和趾板下游0.3倍坝高范围内基础的最小纵波值不得低于开挖前相应部位的90%。 当采用分层开挖时，严格控制其垂直面保护层的开挖爆破，并符合下列要求 ： 对于大孔径、大直径药卷爆破留下的较厚保护层，其距离建基面1.5m以上部分，仍可采用中（小）孔径及相应直径的药卷进行梯段毫秒爆破。 对于中（小）直径药卷爆破留下的保护厚度，仍应不小于规定的

19、相应药卷直径的倍数，不得少于1.5m。紧靠建基面1.5m以上的一层， 采用手风钻钻孔， 孔深不超过1米，则仍可用毫秒分段起爆。其最大一段起爆药量不大于300kg 。 紧靠建基面上 1.5m以内的垂直面保护层，采用手风钻钻孔装药，孔深不超过1米，火花起爆，其药卷直径不得大于32mm（散装炸药加工的药卷直径不得大于36mm）。紧靠建基面0.5m以内的垂直面保护层，炮孔孔底高程可钻至建基面终孔，火花松动爆破。对于软弱、破碎岩石（如古全风化岩石）基础，则最后一层应留足30cm的撬挖层。（3）基础槽挖有条件时先在两侧设计坡面进行预裂，中间斜孔掏槽爆破，待开挖出爆破临空面后采用两边预裂，梯段爆破。尔后留足

20、垂直保护层，进行中部爆破。采用手风钻钻孔，钻孔爆破参数为：预裂孔间距0.5m，主爆孔排间距0.70.9m0.91.1m，单耗取0.65kg/m3，线装药密度取120140g/m。若无条件采用上述预裂爆破时，应按留足两侧水平保护层和底部垂直保护层的方式，先进行中部爆破，尔后进行光面爆破。6.2.3.5 施工临时设施规划施工中临时设施包括风、水、电、路及弃渣场区的规划。（1） 施工作业区交通1） 临时道路R1：从右岸过坝洞洞口至右岸边坡坝0-035处开口线临时施工道路，该临时道路（R1）从右岸过坝洞1873m高程随地形向上绕行至1950m高程，长约650m，宽5m，最大纵坡12%，路边设1.50.

21、50.4m 混凝土防护墩，主要满足开口线以外人工清坡及施工初期边坡开挖钻爆机具行走、边坡支护运送施工材料。2）临时道路R2：为从下游基坑厂房安装间附近至坝基开挖的施工道路，该临时道路从右岸3号路的终点厂房安装间附近1791.6m高程随开挖延伸至1760m高程，宽10m，最大纵坡8%，主要满足坝基范围内的石方开挖运输。3）临时道路R3：为从上游围堰右堰头至坝基开挖的施工道路，该临时道路从右岸上游围堰1815m高程“之”字形随开挖延伸至1760m高程与R2施工道路相接，宽10m，最大纵坡8%，主要满足坝基范围内的开挖料运输。4）临时道路R4：利用下甩的碴料从木场村堆碴场沿原临平公路结合现场堆碴情况

22、修一条至 1850.00m平台的碴料运输道路。施工作业区道路布置见图JSX-JZ-5-06-02。临时道路工程量及特性见表6-2。表6-2 临时道路工程量及特性表编号道路长度m道路宽度m最大纵坡%工程量m3 控制范围备注R16505111.3万右坝肩1867m以上R2108坝基开挖R3108坝基开挖R4108右坝肩1860m以上 （3）施工供风系统 本工程石方开挖主要采用浅孔钻、露天钻钻孔，边坡局部采用手风钻钻孔，固定供风。施工初期，在距上游围堰右堰头业主供电点约40米附近的木场村弃碴场，高程1820m，建固定供风站一座，布置27m3/min、20m3/min电动空压机各1台。该固定供风站主要

23、供手风钻、浅孔钻。沿开挖开口线外布置150钢管供风，在各工作面高程设供风支管接头，工作面内采用50橡胶管供风到各作业面。固定供风站采用专业的噪声及冷却水的处理措施，所有施工供风及通风系统均达到国家规定的标准。移动供风站，在施工初期，利用1台12m3移动式柴油空压机供手风钻修筑便道，并备2台21m3/min的油动空压机作为停电时备用。 （4）施工供水 开挖用水根据招标文件要求由我局自行解决，主要用于洒水降尘，我局计划在边坡开口线以外坝上060、坝右0+370处 1970.00m修一座663m的浆砌石水池，并在开口线以外坝上0130、坝右0+310处 1875.00m修一座443m的浆砌石水池，采

24、用4吋高扬程泵分级向上供水。 （5）施工排水 在右坝肩边坡开挖前，我局按施工图纸和监理人的指示，在永久边坡大规模开挖前先开挖好永久边坡上部的山坡截水沟，以防止雨水漫流冲刷边坡。坝基开挖时在永久边坡面的坡脚以及施工场地周边和道路的坡脚，均开挖好排水沟槽，使流水和积水流向上下游围堰处的基坑抽水泵站，对无法自流排出的深槽、坑等则开挖一简易集水坑，用泥浆泵抽排到基坑抽水泵站，经沉淀后排入黄河。对可能影响施工及危害永久建筑物安全的渗漏水、地下水或泉水，应就近开挖集水坑和排水沟槽，并设置足够的排水设备，将水排至不回流到原处的适当地点。 （6）施工用电及施工照明 施工用电由业主提供，供电方式采用低压380v

25、供电方式。我局将在业主指定的主降压变电站低压侧接引，电量计量点设在接线端低压侧。根据开挖施工用电负荷及分布特点，初步设定2个集中供电点，从主降压变电站低压侧接引GGL111（改）低压开关柜2面，其分布及功能简述如下： 1）初期在上游围堰右堰头附近接入低压，架设至空压机站，距离不超过50米，然后顺开口线外敷设至工作面，随开挖同步固定于马道上； 2）后期考虑到防渗墙施工，部分用电设施由右岸灌浆洞洞口附近的低压侧接入，并沿马道敷设至工作面。在整个施工期间需在开挖施工区配置120KW柴油发电机一台，作为备用电源，一旦电力系统停电备用电源自动投入，解决施工用电。施工照明坝肩开挖根据工作面的划分计划采用6

26、盏大功率的管形氙灯进行大面积照明，同时局部照明辅以碘钨灯进行补充，道路照明采用自镇流荧光高压汞灯进行照明。 施工现场供电主要工程量 名 称型号及规格单位数量备注柴油发电机GF-120kW-400/230V台2低压开关柜GGL111面2照明配电箱ZX9-K3-12K1/15台4照明线路16mm2Km0.6动力电缆VV-3150+195mm2Km0.1 右堰头动力电缆VG-395+150mm2Km0.8动力电缆VG-370+135mm2Km0.05灌浆洞动力电缆VG-350+125mm2Km0.2 （7）弃碴场堆、弃渣场位置由业主指定，渣场为上游木场村。用作堆存可利用碴料的场地，我局按监理人的要求

27、进行场地清理和必要的平整处理。开挖出的碴料，除安排直接运往使用地点的碴料外，其余碴料（包括弃碴料），按要求分类堆放在指定的存、弃碴场，堆碴采用分层堆放，每层堆碴高度不大于2m。堆碴范围和高程严格按施工图纸和监理人指示实施，并注意保持碴料堆体周边的边坡稳定，作好堆碴体的边坡保护和排水工作。6.3施工方法6.3.1现场爆破试验6.3.1.1试验项目 依据技术文件要求，明挖工程现场控制爆破试验主要结合生产进行，包含以下内容：爆破破坏范围试验；梯段开挖爆破起爆参数和网络连接可靠性试验；基岩保护层爆破（水平预裂或光面爆破）试验。6.3.1.2 爆破破坏范围试验（1） 试验目的观测爆破对爆区底部和四周保留

28、岩体的破坏情况，确定垂直保护层厚度和边坡缓冲爆破区厚度。 观测预裂爆破、光面爆破对边坡和水平建基面的震动影响，并进行对比。 观测爆破对洞、边坡、新浇砼、新灌浆锚杆等的破坏影响，结合测定相应质点振动速度，找出其安全质点振动速度值，用以控制最大段单响起爆药量。在未取得试验数据前，按有关规范执行。（2）试验时间在开挖前期结合施工生产进行，即2007年5月20日2006年5月30日。（3）观测方法对被观测对象的表面调查和描述。对被观测对象内部采用钻孔声波法检测。即在爆破前后测试其内部同一测点的声波波速，进行对比，按技术规范有关标准，判断有无爆破破坏影响。（4）试验次数 确定垂直保护层厚度和缓冲区厚度3

29、次。 确定各防护目标安全质点振动速度值共20次。（5）测试仪器SYC-2C型非金属超声波测试仪（配F160柱状换能器）并与质点振动速度观测仪器配合。（6）计划工作量及人工安排用液压钻钻孔径64mm的超声波检测孔共350m，人工：200工日。6.3.1.3 爆破地震效应试验（1）试验目的 确定爆破振动速度传播规律经验公式V=K(Q1/3/R)中的参数K和值。 结合爆破破坏范围试验找出防护目标的安全质点振动速度。 按照上述经验公式用以控制单响起爆药量（V作为已知安全质点振动速度值，Q、R为已知数），预报振动速度。（2）试验时间开挖前期结合施工生产进行，一般需要进行12次试验，试验时间安排在2007年5月下旬。（3）试验方法 爆区周围布置测点，设置拾振器，测试仪器与起爆雷管同步启动进行测试。 对大量数据进行回归分析，获得爆破振动速度衰变规律，并得出适合本标段岩体的K、值。（4）测试仪器及人工安排爆破数据自动采集系统分析仪INV-360、SC-16光线示波仪、GZ-2测振仪、CD-1拾振器；人工：200工日。6.3.1.4梯段开挖爆破起爆网络试验（1）试验目的优化爆破起爆网络，提高爆破效果，并防