白河水電站渣場(chǎng)整治工程開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)

劉　嘉

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅　蘭州　730050）

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白河水電站渣場(chǎng)整治工程開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)

劉嘉

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730050）

摘要：白河水電站渣場(chǎng)整治工程地形特殊、地質(zhì)復(fù)雜、開(kāi)挖工程量大，開(kāi)挖項(xiàng)目包括大壩清基開(kāi)挖、槽挖等土石方開(kāi)挖及支護(hù)施工。開(kāi)挖分5層，第一層：220～215 m，層高5 m；第二層：215～208 m，層高7 m；第三層：208～201 m，層高7 m；第四層：201～193 m，層高8 m；第五層：193～185 m，層高8 m；保護(hù)層：185～183.37 m，層高1.63 m。經(jīng)研究與試驗(yàn)，河床砂礫石覆蓋層用機(jī)械直接開(kāi)挖，局部石方采用潛孔鉆鉆孔爆破，反鏟挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車(chē)裝運(yùn)，待排水箱涵混凝土施工完成，達(dá)到齡期強(qiáng)度后回填。采用多種開(kāi)挖方案的配合，使開(kāi)挖工作能快速、精準(zhǔn)地完成。

關(guān)鍵詞：白河水電站；機(jī)械開(kāi)挖；鉆孔爆破；預(yù)裂爆破

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.02.017

1　工程概況

白河水電站位于漢江上游干流、陜西省白河縣與湖北省鄖西縣交界處，是漢江干流七級(jí)電站開(kāi)發(fā)的最末一級(jí)。控制流域面積53 346 km2，占漢江流域面積34%。壩址平均流量713 m3/s，平均年徑流量225億m3。

白河水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)是發(fā)電、航運(yùn)，主要建筑物有泄洪沖沙閘、河床式廠房、升船機(jī)、左右岸非溢流壩及尾水平臺(tái)升壓站。水庫(kù)正常蓄水位193.73 m，死水位191.73 m，裝機(jī)容量180 MW。工程等別為二等、工程規(guī)模為大（2）型。

白河水電站渣場(chǎng)整治工程，包括擋水壩、排洪箱涵、進(jìn)出口消力池、渣場(chǎng)頂部防護(hù)等項(xiàng)目，主要工作內(nèi)容有：施工導(dǎo)流及水流控制、土石方開(kāi)挖、壩基及壩體防滲、混凝土澆筑、砌石工程、攔污柵的施工，其工程量見(jiàn)表1所示。

表1　白河水電站渣場(chǎng)整治工程量匯總表

2　渣場(chǎng)整治總體施工方案及程序

2.1總體施工方案

渣場(chǎng)回填及箱涵施工，選擇在枯水期和部分汛期進(jìn)行。施工期間采用上游圍堰、中部圍堰、下游圍堰保護(hù)，形成干地基坑，預(yù)埋兩根涵管導(dǎo)流。

本標(biāo)段河床覆蓋層主要為砂礫石，可用機(jī)械直接開(kāi)挖。局部石方采用潛孔鉆鉆孔爆破。D85推土機(jī)集料，渣料采用1～1.2 m3反鏟挖掘機(jī)挖裝，10～15 t自卸汽車(chē)裝運(yùn)，堆放于附近河灘地。待排水箱涵混凝土施工完成，達(dá)到28 d齡期強(qiáng)度后進(jìn)行渣料回填。

大壩基礎(chǔ)高壓擺噴防滲墻，采用高噴臺(tái)車(chē)，三管法施工。壩體土石方填筑，全部利用開(kāi)挖渣料。采用1～1.2 m3反鏟挖掘機(jī)配10～15 t自卸汽車(chē)轉(zhuǎn)料，D85推土機(jī)鋪料、平料，12 t振動(dòng)碾碾壓。不能碾壓的部位，采用蛙式打夯機(jī)或振動(dòng)夯板夯實(shí)。

2.2總體施工程序

按照施工總進(jìn)度安排和建筑物結(jié)構(gòu)布置，經(jīng)綜合考慮，擬定的施工程序見(jiàn)圖1所示。

3　土石方開(kāi)挖施工

白河水電站渣場(chǎng)土石方工程開(kāi)挖項(xiàng)目，包括大壩清基開(kāi)挖、槽挖等土石方開(kāi)挖及支護(hù)施工。

開(kāi)挖共分5層，即：第一層：220～215 m，層高5 m；第二層：215～208 m，層高7 m；第三層：208～201 m，層高7 m；第四層：201～193 m，層高8 m；第五層：193～185 m，層高8 m；保護(hù)層：185～183.37 m，層高1.63 m。

3.1壩肩開(kāi)挖施工方法

3.1.1場(chǎng)地清理

人工清理植被，含根須、草本植物的表土用反鏟配自卸汽車(chē)運(yùn)至監(jiān)理工程師指定的棄碴場(chǎng)。

圖1　渣場(chǎng)整治總體施工程序圖

3.1.2土方開(kāi)挖

開(kāi)挖前，首先進(jìn)行測(cè)量放樣，標(biāo)識(shí)出開(kāi)挖范圍和位置。然后用人工清理開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的樹(shù)木和有礙雜物，清理范圍延伸至開(kāi)挖線外側(cè)5 m，并將開(kāi)挖線外3 m以?xún)?nèi)的樹(shù)根清除。同時(shí)，將開(kāi)挖區(qū)域上部孤石、險(xiǎn)石排除，較大塊石用小炮清除。開(kāi)挖區(qū)域清理完畢后，即開(kāi)始按設(shè)計(jì)要求，施工邊坡上部的地面排水系統(tǒng)，地面排水系統(tǒng)施工，始終超前開(kāi)挖工作面1～2個(gè)臺(tái)階，在梯段開(kāi)挖之前完成。

土方邊坡開(kāi)挖接近設(shè)計(jì)坡面時(shí)，預(yù)留0.2～0.3 m厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修邊坡的方法是：制作一個(gè)與設(shè)計(jì)邊坡相同坡比的角尺，削坡時(shí)，用角尺檢查邊坡的超欠情況，邊檢查邊整修。在修整過(guò)程中，每隔3 m高差，用測(cè)量?jī)x器檢查校核削坡情況，至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的坡度和平整度為止。雨天施工時(shí)，施工臺(tái)階略向外傾斜，以利排水。在開(kāi)挖過(guò)程中，根據(jù)需要，經(jīng)常檢測(cè)邊坡設(shè)計(jì)控制點(diǎn)、線和高程，以指導(dǎo)施工，并在邊坡地質(zhì)條件較差的部位設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)邊坡變形情況，若出現(xiàn)異常，立即向監(jiān)理工程師報(bào)告，并采取應(yīng)急處理措施。

3.1.3石方開(kāi)挖

根據(jù)兩岸邊坡石方開(kāi)挖層較薄的特點(diǎn)，石方爆破開(kāi)挖主要采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，輔以YT-28型手鉆，從上至下進(jìn)行淺孔梯段爆破。邊坡預(yù)裂爆破采用QZJ-100B鉆孔，孔徑100 mm。1.2 m3反鏟挖掘機(jī)配合10 t自卸汽車(chē)，將爆破石渣運(yùn)輸至圍堰填筑部位或麻虎溝河灘邊，大塊石用手風(fēng)鉆造孔爆破。

由上至下分層開(kāi)挖，采取深孔梯段微差爆破，梯段高度7～8 m，坡面采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂深度同分級(jí)馬道高度。馬道和建基面保護(hù)層采取水平預(yù)裂或光面爆破開(kāi)挖。

（1）梯段爆破施工

第一步：鉆孔

石方采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，孔徑76～100 mm。YT-28型手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑42 mm。

為了提高爆破效率、降低成本，梯段爆破孔采用寬孔距、小排距布孔方式，在布孔時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)軟弱夾層；采用完全耦合裝藥結(jié)構(gòu)和孔間微差，使爆破出來(lái)的石渣粒徑均勻，解炮量少。鉆孔施工中，由專(zhuān)人對(duì)鉆孔的質(zhì)量及孔網(wǎng)參數(shù)按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的要求進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)鉆孔質(zhì)量不合格及孔網(wǎng)參數(shù)不符合要求，立即要求返工，直至達(dá)到要求。

第二步：裝藥、聯(lián)網(wǎng)爆破

均采取人工裝藥，主爆破孔以乳化炸藥為主，采取全耦合柱狀連續(xù)裝藥；緩沖及拉裂孔爆破采用乳化炸藥，采取柱狀分段不耦合裝藥。巖石爆破單位耗藥量暫按0.25～0.35 kg/m3考慮，最終單耗根據(jù)爆破試驗(yàn)確定。梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡(luò)，旱季采用毫秒電雷管聯(lián)網(wǎng)，電力起爆；雨季采用非電毫秒雷管連網(wǎng)，非電力起爆。分段起爆藥量按招標(biāo)文件和技術(shù)規(guī)范控制，梯段爆破最大一段起爆藥量不大于500 kg；水平保護(hù)層上部一層梯段爆破最大一段起爆藥量不大于300 kg。臨近建基面和設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，最大一段起爆藥量不大于300 kg。

（2）預(yù)裂爆破施工

第一步：預(yù)裂孔施工

采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，孔徑76～100 mm，預(yù)裂孔間距為80～100 cm，鉆孔深度按馬道或開(kāi)挖分層高程控制。

為使開(kāi)挖面符合施工圖紙所示的設(shè)計(jì)輪廓線，保證坡面基巖的完整性和開(kāi)挖面的平整度，在邊坡開(kāi)挖施工中采用預(yù)裂爆破技術(shù)。

第二步：裝藥

選用φ32 mm的乳化炸藥，采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度根據(jù)爆破試驗(yàn)確定。預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，導(dǎo)爆索傳爆，起爆方式同梯段爆破。為減小爆破震動(dòng)對(duì)建基面的破壞，在預(yù)裂孔孔底設(shè)50～70 cm柔性墊層，同時(shí)，預(yù)裂孔起爆時(shí)間應(yīng)超前主爆孔100 ms以上。

第三步：預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)

預(yù)裂孔均使用不耦合裝藥，由于預(yù)裂孔較深，底部夾制嚴(yán)重，其底部線裝藥密度加大為正常段的3倍，底部0.5～1.5 m為加強(qiáng)段。

3.2壩基開(kāi)挖施工方法

3.2.1砂卵礫石層開(kāi)挖

擋水壩段表層為含漂砂卵礫石層，分布于現(xiàn)代河床上部，河床表面漂石相對(duì)集中。對(duì)于體積大于0.7 m3的巨漂石采用手鉆解炮爆破，其余采用土方明挖法開(kāi)挖。

基坑截流排水后，修建出渣道路至相應(yīng)開(kāi)挖部位，先進(jìn)行表層淤泥清理，建好排水設(shè)施后再進(jìn)行砂卵礫石層的開(kāi)挖。開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行基坑經(jīng)常性排水，確保開(kāi)挖在干地上進(jìn)行。

開(kāi)挖順序?yàn)椋鹤笥野秹渭玳_(kāi)挖，0+000～0+091.07段排水箱涵基礎(chǔ)部位，0+091.07～0+371.44段排水箱涵基礎(chǔ)，箱涵出口消力池基礎(chǔ)。

進(jìn)行開(kāi)挖邊線和高程測(cè)量放樣，對(duì)于開(kāi)挖層較薄的地方采用推土機(jī)集渣，反鏟配合自卸汽車(chē)將渣料運(yùn)至填筑部位或棄渣場(chǎng)。開(kāi)挖層厚的地方，采用反鏟分層開(kāi)按，每層開(kāi)挖厚度不超過(guò)4 m，10～20 t自卸汽車(chē)運(yùn)至填筑部位或渣場(chǎng)。體積大于0.7 m3的巨漂石采用手風(fēng)鉆解炮爆破。兩岸邊坡的含漂砂卵礫石層采用1.0 m3反鏟削坡，人工配合修整至設(shè)計(jì)邊線。開(kāi)挖好的基礎(chǔ)面用推土機(jī)整平至設(shè)計(jì)高程。

3.2.2溝槽開(kāi)挖施工

溝槽開(kāi)挖選用合理、科學(xué)的爆破技術(shù)和開(kāi)挖方法，以確保設(shè)計(jì)輪廓。溝槽兩邊采用預(yù)裂（或光面）爆破技術(shù)，兩邊可同時(shí)起爆、分段控制，起爆時(shí)間相對(duì)滯后不少于100 ms。槽內(nèi)石方采用分層爆破開(kāi)挖方法，起爆網(wǎng)絡(luò)呈“Ⅴ”型布置，順槽逐排起爆，以減輕對(duì)兩側(cè)邊坡的沖擊震動(dòng)。槽內(nèi)鉆孔采用手風(fēng)鉆，分層厚度不大于1.5 m。人工輔助清理爆渣。

3.2.3土石方開(kāi)挖排水措施

（1）邊坡土方開(kāi)挖前，先在開(kāi)挖線以外挖好截排水溝，防止水流直接沖刷坡面。

（2）隨著邊坡的形成，在坡腳挖排水溝，并將邊坡上滲水引流到排水溝及施工區(qū)外。遇到邊坡上較大的地下滲流時(shí)，按監(jiān)理人指示采取有效的疏導(dǎo)和保護(hù)措施。

（3）排水壩基礎(chǔ)含漂卵礫石層開(kāi)挖前，先在上下游及左右邊坡腳處開(kāi)挖好截排水溝及集水坑進(jìn)行排水，必要時(shí)設(shè)置集水井，在開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行基坑經(jīng)常性排水，確保將地下水降低至最低開(kāi)挖線0.5 m以下。

（4）土石方分層開(kāi)挖的表面均形成0.2%～0.3%向外的坡度，以便自然排水。

（5）臨時(shí)施工道路靠山體側(cè)修建排水溝，防止積水滲入山體內(nèi)，影晌邊坡穩(wěn)定。

4　結(jié)束語(yǔ)

白河水電站渣場(chǎng)整治工程開(kāi)挖工程量巨大，在綜合運(yùn)用了多種開(kāi)挖方案后，施工過(guò)程較為順利，進(jìn)度、質(zhì)量、安全等各方面也得到很好的控制，最終達(dá)到了預(yù)期效果，為今后的工程項(xiàng)目提供很好的借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：劉嘉（1983-），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，大學(xué)本科，主要從事水利水電工程專(zhuān)業(yè)課程的講授工作。

收稿日期：2015-12-07

中圖分類(lèi)號(hào)：TV54

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A