壩基淤泥質深覆蓋層開挖施工技術

劉樹軍

摘 要：我國的氣候情況受東南季風影響明顯，大部分地區汛期長達6～7個月，而面板堆石壩施工的特點決定了截流后壩基覆蓋層開挖、河床段趾板施工、上游圍堰和大壩Ⅰ期填筑、度汛過流保護多項工作幾乎同時展開，施工條件差，工序多，干擾因素多；尤其是壩基覆蓋層的開挖，高程低、后期施工場地狹窄、覆蓋層含水量高，施工效率要受影響，施工干擾大，道路布置困難的問題。由于提前對壩基深覆蓋層開挖措施進行了針對性研究，在實施過程中能夠認真組織實施，能夠根據已揭示的條件進行合理的動態調整，重點解決降排水、道路布置、裝運措施三項難題，有效地解決了覆蓋層開挖施工難題，取得了比計劃節點工期提前10 d的成績，順利實現06年度汛面貌。該文以灘坑水電站工程為工程實例，系統的對深覆蓋層基坑開挖進行研究，對類似工程具有借鑒意義。

關鍵詞：壩基 淤泥質深覆蓋層開挖 施工技術

中圖分類號：TV551 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0048-02

灘坑水電站工程位于浙江省青田縣境內的甌江支流小溪上，距青田縣城西門約32km，該電站由攔河壩、溢洪道、泄洪洞、引水系統、發電廠房等建筑物組成。

灘坑水電站混凝土面板堆石壩壩址區位于朗回坑口至角灣村之峽谷段，峽谷長1.6km，河谷呈“U”形。壩區沖積卵石覆蓋層厚度達25～30m，趾板后30m的壩基開挖工程量大，施工強度較高，開挖區上游坡比為1：1.5，下游開挖坡比為1：2.0。深覆蓋層淤泥質壩基開挖總量為49萬m3，施工時段安排在大江截流之后即2005年10月進行，至12月底開挖結束，工期49d，月強度為37萬m3。施工期間陰雨天較多，給淤泥質壩基開挖工作帶來了更大的困難。

壩前區覆蓋層開挖時由于高程低，施工場地狹窄，覆蓋層含水量高，一經擾動就會液化；而且與下游面大壩填筑施工，上游圍堰填筑施工同時進行，存在施工干擾大，道路布置困難的問題。如何解決前述難題，確保覆蓋層開挖按期順利完成，就成了實現2006年度汛面貌的關鍵。

1 技術研究特點

（1）在基坑右岸設置先鋒槽集中排水，降低基坑地下水位。

（2）拋石擠淤固結路面，保證通車效率。

（3）將拋石擠淤過程中預填的石渣及大漂石解小的石渣裝在車后部，使車廂形成容器，然后裝置已擾動過的液化料，采取該措施后，可避免液化料上坡運輸傾撒惡化路面、降低運輸效率的問題。

（4）根據基坑具體情況，加強動態調整，優化道路和開挖工作面布置，使開挖面布置處于合理高效狀態。

2 工藝技術原理

河床深基坑覆蓋層開挖，采用挖掘機自上至下分層分段進行。根據覆蓋層在開挖過程中易呈流動態，給高強度挖運帶來困難的特點，綜合道路布置、降排水、和開挖便利程度三個方面要求，在開挖過程中，將基坑劃區塊進行開挖，降低基坑地下水位，固結覆蓋層表層部分。拋石擠淤固結路面，保證通車效率；在運輸過程中，將石渣及大漂石解小的石渣裝在車后部，使車廂形成容器，然后裝置擾動后形成的液化料。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

深基坑覆蓋層開挖施工工藝流程：

分區段進行開挖→施工道路的布置→測量控制→分散與集中的排水措施→大漂石的處理→裝車過程的控制。

3.2 操作要點

3.2.1 主要施工方法

覆蓋層開挖根據招標文件從趾板至下游壩坡坡腳范圍內清除河床覆蓋層Q4的表面松散層，平均挖深1～2m；趾板后河床覆蓋層開挖范圍為挖除趾板后30m，河床覆蓋層Q4的表面松散層的清除在上下游圍堰截流、閉氣后，采用推土機配合挖掘機分層分段進行，由20T～32T自卸車運至棄碴場。趾板后30m河床覆蓋層深基坑開挖，自上至下分層分段進行，采用挖掘機自上而下分層分段進行，由20T～32T自卸車運至下游周轉料場。開挖時隨時做成一定的坡勢，以利排水。根據Q3層砂礫石特點，在開挖過程中易呈流動態，給高強度挖運帶來困難，在工程施工中我們成功的采用了拋石擠淤、排水固結法進行深基坑Q3層開挖，確保砂礫石開挖高強度、快速進行；開展高強度Q3層挖運技術專題研究。在開挖施工中采取主干道路分層下臥及分支道路相結合，合理布置臨時施工道路。

（1）分區段進行開挖。

為避免挖掘機、運輸車輛在開挖過程中的相互干擾，對整個基坑分為4個區段，根據開挖的進度和地形的變化合理調配機械，適當的縮小滯后的區段，使得開挖區均衡下降，對開挖至巖石地基的區段及時進行巖石開挖至設計高程。

（2）施工道路的布置。

共布置3條主干線路，與分支道路相結合的運輸方式。開挖區經擾動后液化會降低開挖與運輸的效率，故分支道路視現場實際施工情況布置，每條分支線路負責每區段的開挖與運輸。

利用原設計下基坑“之”字形臨時施工道路，道路縱向坡比約10%，與30m后大壩填筑道路相銜接。

為避免與上游圍堰填筑施工的干擾，在圍堰右岸及下游坡面布置一條“之”字形臨時施工道路。在完成覆蓋層的開挖后進行上游圍堰右岸段的混凝土及下游面的鋼筋石籠護坡施工。

為滿足道路的運輸強度要求，在左岸岸坡臨時修筑一條通往上游圍堰棄料場道路EL54～EL40，路寬11.0m，坡比10%。與基坑下游側原設計的施工道路相接。基坑的開挖進展速度和道路設置的合理與否密切相關，在滿足運輸的強度和避開對于狹窄區域的施工干擾影響情況下盡量多布置分支道路。

（3）測量控制。

及時測量開挖區域的上下游邊線，對坡比每開挖2m進行一次檢查，主干線路的布置依據臨建圖紙、壩基設計開挖圖進行測量放樣，以保證開挖至設計面后下游側的施工道路延伸至基坑最底部，滿足后序趾板混凝土及壩前30 m區域的填筑要求。

（4）分散與集中的排水措施。

開挖過程中落實降低基坑地下水位的排水措施，依據基坑抽水實際情況，合理布置集水坑抽水等措施，確保砂礫石開挖高強度、快速進行。在開挖區第一層開挖結束前在分區段內開挖集水井，安裝水泵及時抽水。在開挖區域以外布置永久集水井，集中排水。

（5）大漂石的處理。

在開挖過程中的大漂石采用移動式壓風機供風、手風鉆鉆孔，在規定的時間內進行放炮的方式進行解小。解小處理的漂石就近進行攤鋪修筑道路。

（6）裝車過程的控制。

開挖過程中剝離河床沙礫石，地下水較多及兩岸坡的集雨使得整個壩基覆蓋層開挖處在半干半濕狀態，一經攪動就會液化，難以裝車，采取車后部裝干燥的開挖料及大塊石，液化后的料裝在干燥的開挖料里面，以裝滿車廂不外溢為準，保證開挖料的運輸。

3.2.2 實施過程

（1）開挖過程中的分支道路布置和修筑。

在開挖每層、每個區段時，地下水及岸坡的來水使得開挖中的帶有粘土的覆蓋層即Q3層經擾動后急劇液化，給運輸帶來極大的困難，經常出現陷車的現象，為滿足運輸車輛通行的要求，就要做好分支線路的道路的填筑，填筑的路寬采取雙車道11m寬，使用新鮮的、顆粒級配良好的巖石進行臨時施工道路的填筑，填筑厚度為0.5 m～1.0 m，開挖采用倒退法，每個區段設置一條臨時施工道路，每個區段的臨時分支道路隨著開挖的過程一起挖除。主干道路共布置3條，分支道路根據實際開挖情況每個區段設置一條臨時施工道路。

（2）道路的維護和開挖裝車。

開挖料經裝車、陡傾場內道路上坡運輸等工序后，液化、傾撒，惡化了場內運輸道路條件，及時的對道路進行維護，由于場地狹窄一旦出現堵塞現象及時進行疏導，用機械和人工配合將傾撒在路上的卵礫石清除確保車輛的暢通。為保證不傾撒或少量傾撒，對裝車進行控制，液化后的開挖料采取了車后設“擋板”的方案，“擋板”利用臨時分支道路的填筑料和干燥的開挖料。

（3）排水施工。

在趾板開挖面的上游側設置了2座永久集水井排水，安裝2臺12時水泵集中排水，在每個開挖區段挖小的集水坑，利用小水泵抽水至上游側的永久排水的集水井。做到了及時排除開挖區域的積水，開挖基本在半干半濕的狀態下進行。

4 結語

通過系統的技術研究，該工程取得了如下成就。

（1）成功實施壩基淤泥質深覆蓋層開挖技術研究課題，為提前29天全面到達06年度汛面貌、規避遭遇超標洪水的風險創造了條件，奠定了基礎。

（2）初步展示了我局在面板堆石壩施工方面的超強實力、豐富經驗、施工組織和奉獻駕馭能力。實施該課題并順利完成基坑開挖后，施工方得到了各參建方的充分肯定，并受到了建設方的表彰。

（3）使得施工安排和資源投入更加均衡，減少了資源配置風險。

參考文獻

[1] 陸洋，李鈾，周文權.擋土墻加固巖土邊坡的最小勢能分析方法[J].湖南工程學院學報：自然科學版，2009（4）：83-85.

[2] 敖細平，張華.灘坑水電站壩基淤泥質深覆蓋層開挖施工技術[J].科協論壇，2010（8下半月）：36-37.

[3] 王明明，李忠雨，翟樹起，等.天津濱海地區海相淤泥質軟土基坑開挖及坑底加固技術[J].施工技術，2008（9）：14-15.