基于水庫壩基開挖施工技術措施探討

【摘要】文章著重針對水庫壩基開挖施工技術措施及施工控制進行了詳細的分析探討，以供類似水庫工程參考、應用。

【關鍵詞】水庫壩基；開挖施工；施工控制

一、水庫壩基的地質狀況

水庫壩型為面板堆石壩，最大壩高86.5 m。壩基礎開挖區地形和地質情況是：河谷寬95～140 m，谷底高程在設計壩頂高程以下73.3～68.3 m 處，河床覆蓋層厚7～8 m，河谷中間發育一深槽，鉆探揭露最大深度15.1 m，該深槽約10～15 m，基巖巖性為混合花崗巖、變粒巖為主，壩軸線處河床全、強風化帶一般厚1.5～8 m，弱風化帶一般厚14～20 m，其中左側河谷全、強風化帶厚1.5～5.5 m，弱風化帶厚14～18 m，實際開挖至設計壩頂高程以下82.3 m 處，右側河谷全、強風化帶厚4～8 m，弱風化帶厚35～55 m，實際開挖至設計壩頂高程以下88.3 m 處。

二、壩基施工過程

根據上述大壩基礎情況，壩基石方屬于敞開式槽型開挖，2013 年6 月18 日正式開始開挖，施工條件及任務主要如下：壩基開挖最大長度為263.8 m，最大寬度為140 m，最大深度為29 m，壩基開挖河卵石192190 m3，石方開挖533 900 m3，合計為727 800 m3，工程量較大。在主汛期來之前壩體填筑又要達到攔洪高程，工期十分緊迫。這就對開挖的施工組織提出了很高的要求，對此施工單位編制了科學合理的施工方案，組織精良的設備和熟練的施工機械操作人員。依據現場的施工條件及工期要求，開挖總體施工方案為：“先下游后上游、分條帶，分塊，分層”的開挖方法。施工過程如下：“先下游后上游、分條帶”具體是：首先開挖下游次堆石填筑區的壩基，再開挖上游主堆石填筑區的壩基，壩基開挖施工時按每30 m 寬，將壩基劃分為八個縱向條帶，依據現場的施工條件和施工設備，每次并排進行兩個條帶的開挖工作。2013 年7月26 日完成了下游次堆石填筑基礎區的開挖后，緊接著就進行次堆石的填筑施工，保證了壩基開挖對次堆石的填筑施工進度的影響減小到最低程度。2013 年9 月23日次堆石填筑至攔洪高程，順利地完成了一期的施工任務?！胺謮K，分層”施工過程如下：將整個壩基橫向劃分為三塊，為左壩肩、右壩肩、基坑中部各一塊。依據現場地質情況，覆蓋層直接采用挖機和自卸汽車進行施工，因為上面同時進行了兩個條帶的施工，也就是能同時進行兩塊的開挖施工?！胺謱印笔┕け憩F在上下兩層錯開進行開挖施工，由于開挖深度在15～20 m 之間，采用分層，每層厚度為4～5 m，后退法施工，這樣上一層開挖一段距離后，施工場面足夠寬闊，能夠滿足下層機械進行施工時，立即組織機械及人員進行下一層的基礎開挖工作。通過上述的施工組織，基礎開挖就形成了多條帶、多塊、多層同時進行，有利地推動了開挖的施工進度。覆蓋層以下為弱風化巖石，坡度較為平緩。為加快施工進度，石方開挖采用爆破進行施工。根據現場巖性情況采用合理的爆破方法，爆破主要采用“兩個結合”即：深孔梯段爆破和淺孔微差控制爆破相結合，周邊光爆和預裂及保護層一次開挖相結合的原則，同時優化爆破參數、合理地組織機械進行施工，就能保證又好又快地進行基礎開挖。爆破后石渣采用挖機裝自卸汽車后，將能用于壩體的填筑料運至臨時堆放區堆放，不能用于壩體的填筑料運至業主指定的棄渣場。

三、施工控制要點

水庫壩基開挖依據設計要求和施工經驗重點控制“一個基面，兩個岸坡”?！耙粋€基面”為大壩的基礎建基面，“兩個岸坡”為大壩基礎建基面和兩個岸坡相結合的部位。

（一）施工控制要求達到的目標

（1）基礎面如有欠挖，水平建基面高程的開挖偏差不應大于±20 cm。

（2）基礎面如有反坡（設計規定者除外），應處理成順坡。

（3）基礎面的陡坎頂部如呈尖角，應處理成鈍角或弧形狀，若確不易處理，則應采取結構措施。

（4）基礎面上的泥土、破碎巖石和松動巖塊，以及不符合質量要求的巖體，必須清除或處理。

（5）基礎面如發現新的不良地質因素，以及前期地質勘探或試驗中遺留的鉆孔、平洞、豎井等，均應處理到設計重新提出的質量要求的高程或深度。

（6）在外界環境作用下極易風化、軟化和凍裂的軟弱基礎面，若其上部的水工建筑物暫不施工覆蓋，應按設計要求進行處理或防護。

（二）大壩基礎面開挖的施工控制

覆蓋層用機械清除完成后依據現場情況看，巖石坡度較緩，巖性多為弱風化的巖石。再采用挖機挖除已經很難滿足施工的需要，這就要求采取合理的爆破方法，巖層較厚部位采用深孔梯段爆破，較淺部位采用淺孔微差控制爆破；再開挖快接近設計建基面時，采用保護層的開挖方法。具體為石方開挖深度在5 m 以下的，采用手風鉆鉆孔、淺孔爆破，周邊孔采用光面爆破，開挖深度大于5 m 的，采用潛孔鉆鉆孔、深孔梯段爆破的方法開挖。為了保證基礎建基面巖性的完整性，在接近基礎面1.2 m 內采用保護層開挖的方法進行開挖。依據規范要求：水平建基面高程的開挖偏差，不應大于±20cm；還不應使水平建基面巖體產生大量爆破裂隙，以及使節理裂隙面、層面等弱面明顯惡化，并損害巖體的完整性。

針對此要求具體爆破控制措施如下：（1）炮孔不得穿入距水平建基面1.2 m 的范圍；炮孔裝藥直徑不應大于40 mm；采用梯段爆破方法。（2）對節理裂隙不發育、較發育、發育和堅硬的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.5 m 的范圍；對節理裂隙極發育和軟弱的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.7 m 的范圍。（3）炮孔與水平建基面的夾角不應大于60°，炮孔裝藥直徑不應大于32 mm。應采用單孔起爆方法，剩余0.2 m 厚的巖體應進行撬挖，然后存在的地質缺陷按照設計要求進行處理，最后將基礎面清理至符合設計要求為止。

（三）壩基和岸坡結合處開挖的施工控制

在壩基和岸坡結合部位開挖時，先進行測量放線用樁線標識開挖的邊線，保證準確地依照設計開挖要求進行施工，覆蓋層在壩基和岸坡結合處直接采用挖機開挖至設計邊線處，最后輔助人工清撬突出的、松動的巖石，使其結合處坡度和建基面符合設計要求；在接近結合部的石方開挖時采用周邊孔按設計坡度、深度進行鉆孔，采用預裂爆破；淺孔和保護層開挖爆破時周邊孔采用光面爆破；從而保證開挖尺寸和邊坡的穩定以及開挖質量；隨后人工用風鎬對個別突出部位進行鑿除，保證壩基和岸坡接合處的開挖符合要求，然后對存在的地質缺陷處理完成后，將基礎面全部清理干凈，再進行下一道工序的施工。

四、結束語

水庫建設創造了當年截流、當年開挖、當年填筑的奇跡，施工組織上有許多獨到之處，壩基開挖于2013 年8 月6 日全部完成并組織驗收，為大壩填筑提前40 天封頂爭取了寶貴的時間，所以水庫壩基開挖采用“先下游后上游、分條帶，分塊，分層”的開挖方法是科學合理的，為大壩填筑爭取了寶貴的時間，加快施工進度的方法值得同行借鑒、引用。