水利水电工程坝基开挖施工方案A01.docx

1、水利水电工程坝基开挖施工方案A01 （A-01）水利水电工程施工方案选编坝基开挖施工方案1 工程概况千丈岩梯级水电站主体工程标段包括：大坝枢纽工程（包括常态混凝土双曲拱坝及混凝土重力敦等）、坝后一级电站地面厂房枢纽、右坝肩引水隧洞等。其中拦河坝由挡、泄水建筑物和取水建筑物组成，挡、泄水建筑物包括挡水砼双曲拱坝、溢流闸孔，建基面高程1668.0m，坝顶高程1733.5m,最大坝高65.5m，坝顶长度147m。施工导流方式采用一次断流、隧洞导流的方式。导流隧洞布置在右岸，长145.28m，导流隧洞断面为城门洞型，净空断面尺寸设计为1.82.32m，导流隧洞采用5年一遇枯水时段（11月、12月3月、

2、4月）的最大分期洪水流量为导流洪水标准，设计流量为18.6m3/s。2 水文与气象资料2.1 气象资料本流域的气候主要受西风带天气系统、西南低涡、西太平洋副高压的影响，属于亚热带季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛，日照充足，四季分明，夏有伏旱、秋雨绵绵、冬干的特点。冬季流域受偏北气流控制，气温低、雨量少；春季以后降水天气系统逐渐加强，太平洋副高压北跃西伸，太平洋及孟加拉湾的水汽不断输入到本流域，形成了流域降水在时间上的不均匀性，降水主要集中在4、5、6月份，7、8月份降水则相对较少，9、10月份降水量明显增强，其强度及量级不如夏季，冬季属偏北气流控制，雨量稀少。全年一般春季74天，夏季138天

3、，秋季76天，冬季77天；无霜期305天。冬半年（114月）降水量占全年的22%；夏半年（59月）降水量占全年的78%。流域处在奉节县、巫山县以及湖北的建始县境内，地处高山。根据巫山县气象站统计（1971年2000年），多年平均降水量1053.5mm，年日照1542小时，多年平均气温18.2，历年最高气温42.8，最低气温-6.9。实测最大风速22m/s，以东北风为主。2.2 水文资料本河流径流量主要来源于地表水加上上、下千丈岩的暗河水。根据临时水文专用站实测降水及径流资料和巫山气象站19712000年实测的降雨资料，通过相关分析推求出坝址径流系列。表2-1 千丈岩电站坝址径流频率计算表均值C

4、vCs/Cv各频率设计值Q（m3/s）1.100.092.001020508090%1.231.181.101.020.978注：庙宇镇区间径流为0.65 m3/s。千丈岩河属山溪性河流，其洪水由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月下旬开始进入汛期，洪水多集中在六、七、八这三月，10月以后，副高南移，降雨强度减弱，难以形成大洪水。因流域地处山区，且河谷深切，岸坡陡峭，河道较短，河床比降大，洪水汇流时间短，河槽调蓄能力小，水流湍急，暴雨洪水迅疾，河水陡涨陡落明显，一次洪水多呈尖瘦形单峰过程，洪水历时多在20小时左右，具有山区洪水的特性。表2-2 巫山千丈岩电站坝址洪水频率计算成果表均值（m

5、3/s）CVCS/CV频率（%）0.5123.335102087.60.423.5230209188172159139113分期时段的划分：采用收集的巫溪水文站19722000年洪水资料，将各月最大流量点成流量散布图。表2-3 千丈岩电站坝址分期洪水成果表 单位：m3/s时段 P（%）3.35.01020123月4.694.022.961.984月50.242.429.918.6510月18416813911111月22.318.712.97.75表2-4 上坝址水位流量关系表H（m）1672167316741676167816801682Q（m3/s）04.1319.410428955589

6、33 坝址地质资料坝基根据不同坝高坐落在T1d2-3 含页岩条带、泥质灰岩、T1d2-4、T1d2-5的生物碎屑灰岩、页岩、T1d2-6、T1d2-7条状灰岩、生物灰岩上，岩石较坚硬。其强度指标：灰岩承载力特征值3.54.0MPa，条带状灰岩或泥灰岩3.03.5MPa，可满足60余米坝高的基础应力的要求。根据勘探成果分析，坝基不存在管道型的岩溶渗漏，但存在沿层面或裂面向下渗透。坝高低于70m，按透水率q3Lu帷幕防渗标准，河床相对不透水层埋深（建基面以下）2025m，左岸3040m，右岸2530m。两岸水平帷幕延伸深度，根据地下水与正常蓄水位的交线控制，并据地形条件综合考虑，左岸帷幕灌浆平洞建

7、议穿过F1断层23m，深50m；右岸帷幕灌浆平洞深40m。根据地质钻孔柱状图及坝址处的地质勘察综合分析，最大坝高小于70m，建议坝基落在弱风化下部高程。表3-1 物理力学参数建议值表项目层位（岩性）抗剪断强度摩擦系数承载力弹性模量变形模量泊松比密度比重fcfMapGPaGPam3/sT1d2-3 (泥灰岩)0.800.850.70.650.703.03.55.56.055.50.152.662.67T1d2-4、T1d2-5（灰岩）0.850.900.850.70.753.54.078670.122.662.68T1d2-7（条带状灰岩）0.800.850.70.650.703.03.566.

8、55.56.00.152.662.67注：混凝土/泥灰岩f=0.8 Map, c=0.7 Map;混凝土/灰岩：f=0.85 Map, c=0.75 Map4 施工布置情况4.1施工交通布置4.1.1 对外施工交通工程坝址(放马村)距离该省级公路约9km，为红椿乡至放马村的村级公路，泥结石路面宽约3.55m，部分路段坡度较陡且转弯半径较小，下雨天通行较困难。目前，从庙宇镇至放马村2级站进场公路(24级站进场公路)正在改扩建施工，路面分混凝土路面与碎石路面段，设计路面宽为3.54.0m，基本能满足进场施工设备的运输要求。4.1.2 场内施工交通放马村至坝址公路作为场内施工主干道(进场公路)，经1

9、#渣场、过河大桥可进入大坝施工区域，大施工区域共分4条施工道路。左岸上坝公路接进场公路呈“之字形”可绕行至左坝肩坝顶、左岸1712m公路接进场公路可达左坝肩EL.1712m施工平台、下基坑公路接进场公路经下游围堰可达坝基河床基坑工作面、右岸EL1705m挖机便道接接进场公路经上游围堰可达右坝肩EL1705m施工平台。场内施工道路主要为泥结块石路面，路面宽度均为6m，能满足场内施工交通运输要求，布置位置及结构形式见施工总平面布置图。4.2施工供风布置4.2.1 空压机规格及布置位置施工供风主要为钻爆开挖时手风钻、潜孔钻、边坡支护锚杆造孔及混凝土喷浆机等设备用风，根据现场的实际地形条件，分别在左岸

10、EL1712m公路附近、右岸导流洞出口附近各布置1台25m3/min的电动型空压机，由于左坝肩原始地形相对较缓，计划布置一台履带式液压潜孔钻，可以满足开挖进度要求。4.2.1 供风管规格选择 主供风管采用大管径高压供风钢管(始端风压按8kgf/cm2计，末端工作风压为7kgf/cm2)，管径为DN150mm钢管，管道中间采用法兰盘连接。主供风管末端设一个风包，风包上焊接4根(80、50,L=30cm)分岔管，每根岔管上均安装一个高压闸阀，钻孔施工用风分别从风包分岔管上接用。4.3 供水布置施工用水主要为坝肩及坝体河床基础开挖时钻孔用水、开挖的边坡面锚喷支护等施工用水，以及后期冲洗开挖基础面、浇

11、筑混凝土、养护等用水，拟在左坝肩开口线以外(高程EL.1723.00 m平台)布置1#水池。水池为浆砌石墙体(长宽高，1251.5m),蓄水量约90m3，池内壁采用M30高标号防水砂浆找平、抹面。取水水源利用大扬程的潜水泵直接从河道内抽取，布置位置及结构形式见施工总平面布置图。4.4 施工供电布置大坝施工用3#变压器房(2台315KVA变压器)位于左岸1712公路(高程EL.1715.00 m平台)旁边、生活用1#变压器房(1台160KVA变压器)位于1#渣场旁边，大包料场附近布置1台1000KVA变压器，主要为料场开采及拌合楼提供施工用电。大坝左、右坝肩开挖时，分别采用电线杆、铝芯线从3#变

12、压器房转接至各个施工工作面，线形规格为75mm2/根，均采用三相四线制。5 项目工程量和施工进度计划5.1工程项目简述(1)左岸重力墩沿自上而下分为7种类型开挖断面，沿坝轴线开挖坡比分别为1：2.18、1:2、1:2.33，坝肩分为4种类型开挖断面，上、下游边坡开挖坡比为1:0.3。上游边坡设M10砂浆锚杆22，L=3m，间排距为2*2m,梅花形布置，并设挂网钢筋62020cm，喷C20混凝土(12cm厚)支护；下游边坡面直接喷C20混凝土(8cm厚)支护。坝肩及重力墩开挖时，沿坝体轴线方向基础面预留1.5m厚的保护层，待二次开挖。(2)右岸坝肩自上而下分为4种类型开挖断面，右岸坝肩自上而下分

13、为7种类型开挖断面，沿坝轴线开挖坡比为1:0.41:1.45，部分右岸断面上游边坡开挖坡比为1:0.1，其他边坡面开挖坡比均为1:0.3。上游边坡设M10砂浆锚杆22，L=3m，间排距为22m,梅花形布置，并设挂网钢筋62020cm，喷C20混凝土(12cm厚)支护；下游边坡面直接喷C20混凝土(8cm厚)支护。坝肩开挖时，沿坝体轴线方向基础面预留1.5m厚的保护层，待二次开挖。(3)坝体河床内基础为一水平型，基础开挖工程为EL1688.0m，上游边坡开挖坡比为1：0.5, 下游边坡开挖坡比为1：0.3，上、下游边坡面均采用直接喷C20混凝土(8cm厚)支护。开挖时，沿坝体轴线方向基础面预留1

14、.5m厚的保护层，待二次开挖。(4)沿左右岸坝肩及坝底基础面设贴坡止水槽及横缝止水坑，贴坡止水槽开挖断面尺寸(0.5+0.8)0.5m，横缝止水坑开挖断面尺寸0.50.5m。5.2 坝基开挖与支护工程量表5-1 开挖与支护工程量表序 号项目名称单位数 量备 注1覆盖层开挖m390402石方明挖m3936503石方槽挖m3704喷混凝土C20m3855厚12cm5喷混凝土C20m3245厚8cm6挂网钢筋t16.662007M10砂浆锚杆根1810L=3m5.3 开挖分层及强度分析 5.4 施工进度计划 6 坝基开挖措施6.1 坝基开挖总体部署和安排左、右坝肩均采取自上而下分层开挖方式，分覆盖层

15、剥离与石方开挖。左岸设有重力墩结构，原始地形相对较缓且有上坝公路和左岸1712公路连接，所以在左坝肩开挖至高程EL1733.5m时，左岸灌浆平洞和重力墩基础开挖可同时进行。右岸坝肩原始地形相对较陡，且无施工道路连接，所以在右坝肩开挖至高程EL1733.5m时，须先开挖右岸灌浆平洞，然后再自上而下分层开挖。在完成EL1676m以上两坝肩开挖后立即进行河道截流和上下游围堰施工，在上下游围堰完成防渗闭气施工后，立即进行EL1668EL1676m基坑的开挖。坝基开挖采用YQ-100B潜孔钻钻孔，周边按预裂爆破控制，采用梯段爆破的形式，按610m分层开挖，1.2m3反铲挖掘机装15t自卸车运输至渣场。坝

16、基右岸EL1705m以上因地势较陡，无施工道路布置，采用人工翻渣至下部后在基坑挖运。整个坝基建基面均需要预留1.5m厚保护层，台阶梯段爆破的主爆孔不得钻至保护层范围之内，1.5m厚保护层采用放小炮和浅孔密布方式，分两层进行挖除，根据建基面情况第一层钻孔1.0m1.2m，采用浅孔爆破的形式开挖，孔底加设柔性缓冲垫层，以减少对孔底建基面的伤害。剩余至建基面0.3m0.5m的第二层则采用人工风镐撬挖，表面修整。因左右岸开挖形成的边坡高陡，所以保护层开挖与该梯段同步进行，在完成梯段主爆孔的爆破和翻碴后，随后进行该段保护层的开挖。为防止建基面长期暴露风化，可视情况对开挖好的建基面进行素喷砼处理。同时下一

17、梯段靠近建基面的区域布置缓冲孔，避免下段爆破对上部开挖形成的建基面的破坏。6.2 施工准备 施工措施和计划：在开工前，按监理工程师的指示及施工图纸的规定，提交开挖施工图、开挖方法和程序、施工设备的配置和劳动力安排、排水措施、开挖料的利用和弃碴措施、质量与安全保证措施、施工进度计划等，报监理人审批。 开挖前将实测地形和开挖放样数据及图纸报送监理工程师复核，经监理人批准后方可进行开挖。 在开挖前应完成必要的风、水、电管线的铺设。 在进行大规模开挖之前，应完成各个工作面施工道路的修建，并对存料场和弃碴场做好规划。 在进行大规模石方开挖爆破前，应按照招标文件要求进行必要数量的爆破试验，通过生产性爆破试

18、验不断调整优化爆破参数，确保工程质量、进度和安全。 开挖施工前应对开挖区域内的树根、杂草、垃圾、废碴及监理工程师指定的其它障碍物进行挖除、清理。6.3 石方钻爆破开挖6.3.1 施工准备本工程的钻孔包含预裂孔、光爆孔、爆破孔三种，预裂孔的钻孔直径为90mm100mm，钻孔机具采用潜孔钻和手风钻。钻孔孔位、角度和孔深应符合爆破设计的规定，钻孔偏差一般不得大于1度，开孔误差不应大于15cm；已完成的钻孔，孔内岩粉应予清除，孔口加以保护；对于因堵塞无法装药的钻孔，应预重新扫孔，并经检查合格后才可装药。预裂爆破、光面爆破、梯段爆破的钻孔不得进入预留保护层内，高边坡开挖设置有马道时，所有钻孔均不得超过马

19、道面高程。布孔时，在开挖线转角处或预裂面两端至少应布置一个导向孔，避免爆破裂缝进入两侧保留岩体内。6.3.2 爆破作业根据招标文件规定，在大规模爆破作业之前，必须进行对应的爆破实验。根据现场实际的地质情况，爆破实验区结合生产布置，以确定具体的爆破参数。本工程的石方开挖均采取控制爆破，为使开挖面符合施工图纸所示的开挖线，保持开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度，应采用预裂爆破或光面爆破技术，对于不适应采用预裂爆破的部位，应预留保护层。采用预裂和光面爆破技术的相邻两炮孔间岩面的不平整度应不大于15cm，孔壁表层不应产生明显的爆破裂隙，残留炮孔痕迹保存率应控制在规范要求之内。与预裂爆破孔相邻的主爆破孔

20、，应严格控制其爆破参数，避免对保留岩体造成破坏，或使其间留下不应有的岩体而造成施工困难。在爆破作业过程中，为了确保高边坡的整体稳定和施工安全，爆破装药量应严格遵循以下要求：预裂爆破和光面爆破的最大段起爆药量一般不宜大于50kg，光面爆破一般应与缓冲爆破结合使用，光爆孔前的爆破孔一般不多于两排，在前沿清理结束后施爆。梯段爆破采取分层开挖，梯段高度不得大于10m，爆破网络采取孔间微差爆破技术。同时最大段起爆药量应满足现场实验确认的安全爆破质点振动速度的要求，在现场爆破未取得正式结论前，必须按质点安全振动速度表的控制标准执行。在爆破作业过程中，爆破材料的储存、运输、加工、管理及爆破作业的实施与事故处

21、理均应符合爆破安全规程及其他有关的安全操作规程的规定。从事爆破作业的技术人员中必须持有公安部颁发的爆破工程技术人员安全作业证，炮工必须持有县级以上公安局颁发的爆破员作业证。6.4 挖运方案边坡采取深孔梯段、预裂爆破法施工，以保证边坡的开挖质量；建基面预留保护层进行浅孔一次性浅孔梯段爆破，保护层厚度为1.5m，在进行下一层主爆之前对上一级保护层一次爆除，爆区则采用孔间微差控制爆破技术。每个梯段高度控制为6m10m。（1）坝肩挖运方案右岸拱坝坝肩开挖采用手风钻和YQ100B潜孔钻造孔，梯段深孔孔间微差控制爆破，周边主要采用预裂爆破，爆破石碴从上翻碴至下部集碴平台，采用1.2m3挖掘机挖碴，配15t

22、自卸汽车通过出碴道路运碴至卸碴场卸碴。（2）基坑挖运方案河床坝基开挖同样采用手风钻和YQ100B潜孔钻造孔，边坡预裂孔采用YQ100B潜孔钻造孔，并预留保护层的施工方法开挖。采用1.2m3挖掘机装碴，15t自卸汽车出碴。6.5 爆破设计（1）梯段爆破参数设计本工程开挖分层层高主要为6 m10 m，对10m高梯段进行分层初拟梯段爆破参数计算如下：A梯段高度B钻孔直径，采用100B轻便潜孔钻造孔C爆破单耗，根据坝址位置主要为泥灰岩、页岩等较软岩石，其承载力（抗压强度）值为，设计计算先拟定。D最小抵抗线E钻孔间距F钻孔排距G钻孔超深H钻孔深度和角度：深度10.5m，采用垂直角度进钻；I堵塞长度J第一

23、排单孔药量K后排单孔药量L边侧单孔药量M装药结构：装70mm岩石乳化炸药，不耦合系数1.43，连续装药。（2）预裂爆破参数设计A梯段高度，按15m计算；B钻孔直径，采用100B轻便潜孔钻造孔C爆破单耗，设计计算先拟定。D钻孔间距；E抵抗线，设计计算取；F线装药密度G装药结构：堵塞长度，孔底加强段=1.0m，堵塞下部减弱段，孔底加强段线装药密度，减弱段线装药密度，中部均匀段线装药密度选用药卷直径=32mm，间隔不耦合方式装药。H起爆方式：超相邻主爆孔75ms起爆。（3）缓冲孔爆破参数设计A梯段高度B钻孔直径，采用100B轻便潜孔钻造孔C爆破单耗，设计计算先拟定。D钻孔间距E距预裂面G堵塞长度H单

24、孔药量I装药结构：装35mm直径药卷，不耦合系数2.57，连续装药。6.6 生产性爆破试验6.6.1 试验目的（1）验证爆破孔孔径、间排距、爆破单耗等参数；（2）验证预裂孔孔径、间距、线装药密度以及爆后预裂面平整度；（3）通过爆破试验分析爆破震动对建基面的影响；（4）通过爆破试验分析爆破对周围建筑物等的影响。6.6.2 试验流程爆破试验工艺流程：试验内容设计、审批现场标识、钻孔、检查装药堵塞连网检查记录起爆弃渣拉运爆破试验结果分析提供修正后的爆破试验设计下一循环最优爆破参数确定。6.6.3 爆破参数爆破参数主要包括炸药及装药结构、不耦合系数、爆破间距、钻孔深度、起爆顺序、抵抗线、岩石坚硬程度等

25、。（1） 炸药：本工程爆破所要求的炸药是爆速低、猛度低、密度低、爆炸稳定性高的低级或低中级炸药。硝铵类炸药符合上述爆速低、猛度低、密度低的要求。本工程炸药选用2#岩石硝铵炸药（90、70或散装炸药）、1#岩石乳化炸药（70和32）（2）起爆材料的选择起爆材料根据作业环境并确保安全的前提下进行选择。雷管选用8号火雷管和非电毫秒雷管（MS1MS20，脚线715m）；导爆索选用普通导爆索（外表为红色）。（3） 装药结构：爆破孔、缓冲孔采用连续装药，预裂孔采用不耦合间隔装药。（4） 不耦合系数：构成预裂孔不耦合装药的途径：一是不改变现有普通硝铵类炸药药卷直径而加大炮孔直径；二是改变现有普通硝铵类炸药药

26、卷直径为小直径药卷。本工程根据以往石方明挖，不耦合装药选用后者，不耦合系数选用1.32.8。（5）孔排距：、预裂孔间距和抵抗线：根据施工部位和岩石情况，预裂孔间距选在0.8m1.2m，抵抗线厚度选择为1.22.8m。、爆破孔间排距：爆破孔间排距不能太大，一般稍大于预裂孔抵抗线厚度的1.21.5倍，即2.54.0m。（6） 钻孔深度：在一般情况下，炮孔越深，装药量越大；反之，装药量相应减少。通常，炮孔深度不宜过浅，原因是眼孔较浅时，炸药的爆生气体很容易从孔口处释放掉，只有相应的多装药加以补偿才能爆掉，造成浪费，同时也对建基面和围岩稳定不利。对此钻孔深度采用中、深孔爆破（5m15m）。（7） 炸药

27、单位消耗量：根据已有的经验，炸药单位消耗量取0.450.55Kg/m3。（8） 最大单响药量：最大单响药量的确定主要与爆破区距大坝建基面的距离、爆破区距主要的建筑物以及涉及其他的施工工序的距离确定。根据合同文件的规定，最大单响药量控制在150 Kg250 Kg。（9） 起爆顺序：边坡预裂孔先起爆，而后自外向内依次起爆各段爆破孔，最后起爆缓冲孔。起爆顺序采用MS120段非电毫秒导爆管进行延时起爆。6.6.4 爆破效果（1）爆堆均匀，块石粒径适中，适合出渣机械正常作业；（2）预裂面平整度在15cm之内，半孔率达90%以上，残留预裂孔分布均匀，孔壁无明显的爆震裂隙；（3）底部没有难以挖掘的残留岩埂。

28、6.6.5 参数调整根据实验的爆破效果进行调整。（1） 从爆后块石粒径分析 若爆后块石粒径较大，则适当调小爆破孔间排距，增大岩石的单位耗药量；若爆后块石粒径太小，则适当增大爆破孔间排距，减小岩石的单位耗药量；若爆后块石粒径适中，则沿用本次试验爆破参数。（2） 从爆后堆渣分析若爆后堆渣较为集中，则适当减小爆破孔最大抵抗线，前沿爆破孔适当加密；若爆后堆渣均匀，则沿用本次试验爆破参数。（3） 从预裂面平整度分析若爆后相邻两孔之间有残留掩体，则适当调小预裂孔间距；若爆后相邻两孔之间有凹陷现象，满足不了平整度要求，则适当增大预裂孔间距；若爆后平整度满足要求，则沿用本次试验爆破参数。（4） 从预裂孔残留半

29、孔分析若残留半孔率低，孔壁有明显的爆震裂隙，则适当调小预裂孔的线装药密度；若残留半孔率达90%以上，且孔壁无明显的爆震裂隙，则沿用本次试验爆破参数。在施工中以本次爆破参数为基础，根据现场实际地质条件和本工程要求进一步调整和优化。6.7 控制性爆破措施6.7.1 爆破震动控制对本工程的开挖采用预裂爆破减少爆破轰波对开挖边坡的影响、梯段爆破控制单响药量等控制爆破措施，还需对新浇混凝土、新喷混凝土、锚杆施工邻近开挖施工进行控制爆破，根据质点安全振动速度严格控制单响药量，通过控制单响药量将爆破震动控制在设计允许的安全范围内。根据水利水电工程爆破施工技术规范（DL/T51352001）附录B、附录B1，质点振动速度传播规律的经验公式如下：Q=R3（V/K）3/a式中：V质点振动速度，由附录B查得砼龄期728天，V为57cm/s，取V=6cm/s。Q爆破时药量分布的几何中心至控制点的距离，m。K，a与场地地质条件、岩体特性有关的系数，施工时由爆破试验确定，对于坝基硬岩暂定为K=150，a=0.7。根据以上条件，可计算出新（喷）砼安全距离允许的最大单响药量见下表6-1。表6-1 安全距离与最大单响药量关系表 安全距离R（m）10152025允许装药量Q（kg）3.4111.527.353.3从上表可知，安全距离为10m，爆破单响药量需小于3.41kg，可采用手风钻造孔小梯段爆破。安全距离为1