水電站土石方開挖施工實例探討

鐘一凡

水電站土石方開挖施工實例探討

鐘一凡

（江西省水利水電建設有限公司，江西 南昌 330025）

結合高倚四級水電站工程土石方施工實例，根據該工程土方和石方的地質條件，對石方采取鉆孔爆破施工技術，對淤泥覆蓋層、土方及砂卵石則采用反鏟挖掘機直接開挖，文章對土石方開挖的特點及可行的施工技術措施進行了分析，為同類工程提供參考借鑒。

水電站；土石方開挖；施工技術；鉆孔爆破

1 工程概況

2 石方明挖施工技術

該工程的石方明挖主要有隧洞進出口洞臉石方開挖、大壩基礎石方開挖、前池石方開挖、開關站石方開挖、以及廠房基礎石方開挖。

2.1 施工準備技術

為了有效地確保開挖放樣以及爆破時孔位的準確，在進行石方開挖前首先采用人工清除開挖區內覆蓋物。開挖時結合已提供的坐標和高程數據對其進行復核，報送監理工程師審批。對于復核無誤的坐標數據應當在石方開挖中嚴格按照施工圖進行，確保符合設計開挖輪廓和高程要求。

根據該合同工程項目的爆破石方工程量較大、開挖深度大、設計要求以及施工工期等因素，石方明挖開挖選用氣腿式風鉆鉆孔，預裂爆破選用潛孔鉆。測量設備方面則采用GPS、TC1500全站儀和DS3水準儀進行橫斷面設置測量原始橫斷面。施工放樣也采用上述測量儀器控制平面位置和高程。

2.2 岸坡石方開挖技術

該工程岸坡石方開挖主要存在為深挖的前池、廠房、以及開關站山體邊坡以及洞臉部位。根據工程開挖的特點：開挖層薄、開挖面小、工作交叉多、村民經常出沒等，安全因素影響大，故擬對邊坡開挖采取淺孔爆破方法。如設計有要求時預先采用預裂爆破方法進行斷面和邊坡坡度控制，一般邊線控制采用光面爆破法控制邊坡面。對開關站部分的石方開挖，首先采用臺階淺孔爆破，待接近設計坡面線時改用小藥量淺孔和光面爆破法施工。

2.3 淺孔梯段開挖施工技術

縱觀全國，越是經濟發達的地區，居民養老保險的參保意識越高，養老保險的支付能力也越強；相反，越是經濟落后的地區，居民的參保意識就越低，養老保險保障水平和養老保險的支付能力也越低。

該工程淺孔梯段采取鉆孔爆破施工技術，為了有效地確保鉆孔爆破質量，提高鉆孔爆破效率，在施工前，根據爆破區域的現場地質情況，在施工區內選擇合適的爆破試驗場地進行爆破試驗。根據試驗成果設計合理的石方開挖爆破參數。并將爆破設計報監理單位審批，按審批后的方案組織爆破作業。在進行鉆孔前，應當清理掉鉆孔場地浮渣，以確保鉆孔正常運行。然后根據控制點放線出開挖邊線，現場按設計爆破設計參數布置孔位，并以紅油漆標明鉆孔孔位，每個孔標明下鉆深度。

結合孔位布置，該工程通過采用氣腿式風鉆進行鉆孔施工，并配以人工及時清理孔口附近的鉆孔巖屑，采用木楔或其他堵塞物將孔口覆蓋堵塞，防止石渣落入孔內堵塞已完成的鉆孔。鉆孔開孔位置與爆破設計孔位的偏差，不宜大于鉆頭直徑的尺寸，對實際孔位作記錄。鉆孔角度和孔深，應符合爆破設計的規定。

鉆孔完成后則按照爆破設計進行爆破，但為了避免對附近建筑物以及電力系統造成破壞，應當在爆破時，對其采取安全防護措施。爆破后根據爆破效果和爆破監測結果，及時調整爆破參數。爆破后通過采取挖掘機清除石渣，其余均采用20t自卸汽車運碴，大壩區棄至1#棄碴場，廠房區棄渣堆放至4#棄渣場。在每一級梯段開挖完成后，對邊坡面進行修整，修整采用挖掘機進行，同時輔以人工整理。保證邊坡滿足設計要求。

2.4 基礎石方開挖

基礎石方開挖主要為大壩基礎、前池、廠房基槽。廠房基礎和前池基礎石方開挖臺階梯段爆破法，鉆孔放炮自上而下分層進行，每層臺階高度控制在3.0m以內，對周邊沒有技術要求，為邊腳穩定采用光爆法，基坑開挖先抽槽，再擴大,當接近保護層時則采用小炮分層、淺孔密布方式爆破，每層孔深不超過50cm，最后一層炮孔孔底高程可鉆至建基面終孔，并嚴格控制每段起爆的炸藥量。爆破后的石碴利用挖掘機或裝載機裝車，20t自卸汽車出碴棄至4#棄碴場。

對大壩上、下游周邊邊坡采用預裂爆破，預裂孔，孔徑80mm。由于基礎開挖存在地下水問題，爆破炸藥采用乳化炸藥，非電毫秒雷管起爆，預裂爆破使用導爆索。

建基面開挖采用光面爆破，基坑石方采用先順壩軸線開挖，先抽槽，再向兩邊擴大開挖，基礎石方開挖采用分層厚度小于3m的薄層開挖，在基礎底部預留保護層的方法進行，其保護層厚度應由現場爆破試驗確定，保護層采用手風鉆逐層鉆孔裝藥，并采用小炮分層、淺孔密布方式爆破，每層孔深不超過50cm，火花起爆，則其藥卷直徑不得大于32mm；對于軟弱、破碎巖基，則最后一層應留足30cm的撬挖層。

預留保護層的開挖采用控制藥量的淺孔開挖，臨近建基面50cm采用人工撬挖。基礎石方開挖堅持淺孔，密孔，少裝藥，微差爆破原則，確保建基面不受破壞。爆破的石碴采用挖掘機裝車、20t自卸汽車出碴棄至1#棄碴場。

基礎石方開挖，采用集中式供風站供風，大體積開挖采用潛孔鉆機鉆孔，孔徑80 mm，保護層采用手持式風鉆鉆孔，出渣采用1m3反鏟挖掘機和T220推土機相結合挖裝，15t自卸汽車運到棄渣場，棄碴場配備ZL50G型裝載機整平棄碴。

3 土方開挖施工技術

該工程前池淤泥覆蓋層、土方及砂卵石采用1m3反鏟挖掘機直接開挖方法，開挖順序為自上而下分層進行，反鏟挖掘機每層開挖高度為4～4.5m；裝載機每層開挖高度為3m以內。

3.1 施工前期準備

結合該工程的施工圖要求采取測量放樣工作，同時為了保證施工的連續進行，所有機械設備必須確保良好的運行狀態，每次開工前對所有的進場設備均進行施工前的保養，維護，以確保機械設備的良好運行狀態。

同時在土方開挖前對施工作業人員進行技術交底；測量人員根據設計圖紙進行測量放樣，測量放出開挖軸線、邊線和開挖深度、坡度等控制線和控制樁。然后結合該工程施工現場水源、流量、地形、地貌和地質條件并結合永久排水設施布置排水系統。在開挖區域外側設置截水溝、在開挖層面上設置臨時排水溝和集水坑，開挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產、生活水和積水引排或抽排到工作面外。同時在開挖施工時，應當監測邊坡穩定情況，對于邊坡出現裂縫和滑動跡象的邊坡立即暫停開挖。

對于位于地下水位以下的基坑開挖，應當采取布置排水孔、井或排水洞等措施或按監理工程師的指示降低地下水位，使最低開挖面位于地下水位以上0.5m以上，保證建基面平整、干凈。

開挖時施工面隨時做成一定向外傾斜的坡勢，以利開挖區域內的施工排水要求。挖機作業時對可能引起的滑坡和崩塌體及陡坡進行穩定驗算。對不滿足穩定要求的應放大開挖坡度至穩定要求，以防塌方造成安全事故。同時隨時注意土層變化情況，如發現裂紋或部分坍塌等異常現象，及時將設備撤離工作面，以確保設備、人員的安全。使用機械開挖邊坡土方時，實際施工的邊坡坡度適當預留修坡余量，再用人工進行坡面修整，以滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。

3.2 前池淤泥開挖

對前池及廠房部分表層淤泥開挖采用先縱橫開挖排水溝，盡量淅出淤泥中的水，最好能至干涸狀態，利于淤泥清除。然后利用挖掘機逐段開挖裝車逐段置換，利用自卸汽車運至棄料場，再利用裝載機推出整平。直至徹底清除表層淤泥，再按要求開挖好排水溝，進行底部土石方開挖。

圖1 土方開挖施工程序框圖

對該工程前池淤泥土方開挖采用1m3反鏟挖掘機進行。開挖順序為自上而下分層進行，反鏟挖掘機每層開挖高度為2～2.5m。開挖時施工面隨時做成一定向外傾斜的坡勢，以利開挖區域內的施工排水要求。挖機作業時對可能引起的滑坡進行穩定驗算。對不滿足穩定要求的應放大開挖坡度至穩定要求，以防滑坡造成安全事故。同時隨時注意淤泥層變化情況，如發現下滑跡象，及時將設備撤離工作面，以確保設備、人員的安全。

從工程實踐經驗表明，為了有效地確保前池淤泥土方開挖質量，首先在前池淤泥土方開挖前，項目總工程師及施工技術員仔細研究施工圖及相關技術資料，對施工作業人員進行技術交底；測量人員根據設計圖紙進行測量放樣，測量放出開挖軸線、邊線和開挖深度、坡度等控制線和控制樁。根據現場水源、流量、地形、地貌和地質條件并結合永久排水設施布置排水系統。在開挖區域外側設置截水溝、在開挖層面上設置臨時排水溝和集水坑，開挖面保持一定的坡度，把雨水、施工生產、生活水和積水引排或抽排到工作面外。

開挖過程中，密切注意邊坡穩定情況，對出現裂縫和滑動跡象的邊坡立即暫停開挖，并及時報告監理工程師，采取放緩邊坡、襯砌支護、設置觀測點及時觀測邊坡變化情況，并做好記錄或按監理工程師的指示執行。淤泥開挖過程中密切注意出現的各種情況并做好記錄，及時采取措施進行處理。

4 結 語

通過對高倚四級水電站土石方開挖過程的施工技術探討，總結了施工技術中的經驗，從而進一步提高土石方施工技術水平。

[1] 胡志國.桐子林水電站粉砂質粘土開挖施工技術[J].四川水利,2013(25):30-31.

[2] 秦增平,王冰,崔兵.回龍水電站廠房基礎開挖施工[J].山西建筑,2011(21):28-34.

[3] 張炳炎.水電站導流洞開挖技術難點處理[J]. 科技創新與應用,2012(02):115-117.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.05.027

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1008-1305（2014）05-0076-03

鐘一凡(1980年-)，男，助理工程師。