構皮灘水電站第三級升船機高邊坡深基坑開挖施工工藝與施工道路布置

程滿洲

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州350003）

1 工程概況

構皮灘水電站通航建筑物第三級垂直升船機邊坡開挖高程約EL417.00～EL612.00m，高差195m，其中EL417.00～EL475.00m 為深基坑開挖。邊坡開挖按馬道高差15m 分級由上而下進行，為有效利用工作面，平面布置上根據(jù)臨時施工便道布置情況，以通航建筑物軸線及軸線垂向分六個區(qū)塊開挖（Ⅰ～Ⅳ）。

2 施工道路布置

2.1 L1 施工便道

起點位于八局營地公路，高程580m，終點位于開挖Ⅳ區(qū)（葛藤灣溝下游開挖區(qū)）高程598m，長350m，最大縱坡6.3%，路面寬5m，路面利用開挖渣料填筑，主要為開挖Ⅳ區(qū)（葛藤灣溝下游開挖區(qū)）提供設備進入通道及高程598m 以上開挖出渣。

2.2 L2 施工便道

起點位于4# 公路，高程517m，終點位于開挖Ⅲ區(qū)高程527m 馬道，長195m，最大縱坡6%，路面寬6m，路面利用開挖渣料填筑，主要用于開挖Ⅱ、Ⅲ區(qū)高程527～497m 開挖出渣。

2.3 L2-1 施工便道

起點位于L2 公路，高程522m，終點位于第三級升船機邊坡高程497m 馬道，長265m，最大縱坡10%，路面寬6m，路面利用開挖渣料填筑，主要用于開挖Ⅳ區(qū)（葛藤灣溝下游開挖區(qū)）高程527～497m 開挖出渣。

2.4 L3 施工便道

起點位于4#公路，高程524m，終點位于排水箱涵右側高程497m，長約250m，最大縱坡8.5%，路面寬8m，路面利用開挖渣料填筑，主要用于4#公路切斷后高程497～475m 開挖出渣及原4#公路拆除出渣。

2.5 L4 施工便道

起點位于L3 施工便道，高程497m，終點位于高程460m，通過圍堰與L5 施工便道連接形成環(huán)形通道，長約450m，最大縱坡11.6%，路面寬4m，路面利用開挖渣料填筑，主要用于高程475～450m 開挖出渣。

2.6 L5 施工便道

起點位于L3 施工便道，高程497m，終點位于高程450m 馬道，長約480m，（根據(jù)開挖進度實時延伸）最大縱坡12.5%，路面寬4m，路面利用開挖渣料填筑，主要用于高程475～450m 開挖出渣。

2.7 14#公路隧洞

14# 公路起點接第二級升船機和第三級升船機之間高程512m 平臺，經(jīng)2#公路，終點至第三級垂直升船機高程450m 平臺，總長約1.04km（其中隧道長468m）。路面為混凝土路面，雙車道，車道寬度為3.75m，路面寬7.5m，兩側硬路肩寬度均為0.5m。14#公路主要用于高程450 以下開挖出渣及升船機筒體混凝土澆筑。

2.8 施工支洞

施工支洞總長365.71m，起點位于14#公路隧洞K0+799.23，高程460.22m，終點高程419m。根據(jù)工程實際情況，擬采用修筑L6 施工便道（高程450m 以下水平馬道調(diào)整為傾斜馬道）可有效解決高程450m 以下開挖出渣通道，L6 施工便道起點位于14#公路隧道出口，高程450m，終點位于高程420m，長約300m（根據(jù)開挖進度實時延伸）最大縱坡12.5%，路面寬4m。

3 開挖爆破技術與設備選型

3.1 開挖爆破技術

3.1.1 預裂爆破技術。本工程邊坡開挖采用預裂爆破，不耦合間隔裝藥方式進行爆破。陡于1:0.5 的邊坡鉆孔以CM351 高風壓鉆機為主，潛孔鉆YQ100B 型輔助作業(yè)，預裂孔深度根據(jù)基礎臺階高差或馬道高度確定，大于10m 高的臺階或馬道主爆區(qū)采用分層爆破，但邊坡需一次預裂。其它緩于1:0.5 邊坡建基面邊坡采用YQ100B 或高風壓潛孔鉆機造預裂孔，并需搭設鉆架配合潛孔鉆鉆孔。3.1.2 梯段爆破技術。土石方明挖遵循“自上而下，采用分層、分塊梯段爆破”的原則進行。a.土石方明挖鉆孔設備以CM351 高風壓潛孔鉆機和HCR1500 液壓鉆為主。根據(jù)本工程地質(zhì)條件，結合其他大型水電工程開挖爆破實際經(jīng)驗，采用控制爆破技術，擬定梯段爆破。3.1.3 控制爆破措施。b.爆破震動控制。對本工程的開挖采用預裂爆破減少爆破轟波對開挖邊坡的影響、梯段爆破控制單響藥量等控制爆破措施，對混凝土、新噴混凝土、錨桿施工鄰近開挖施工進行控制爆破，根據(jù)質(zhì)點安全振動速度嚴格控制單響藥量，通過控制單響藥量將爆破震動控制在設計允許的安全范圍內(nèi)。同時為減少爆破石渣下江，嚴格控制起爆方向。c.爆破震動監(jiān)測。由于爆破振動會對短齡期混凝土、新灌漿區(qū)、新噴錨支護區(qū)以及已有建筑物產(chǎn)生不利影響，在施工過程中將按照監(jiān)理人的要求，根據(jù)需要對現(xiàn)場爆破開挖過程進行安全測試，實施爆破質(zhì)點振動速度原型監(jiān)測，并及時將監(jiān)測結果反饋有關部門，通過“監(jiān)測→信息反饋→調(diào)整設計→爆破施工→監(jiān)測”的信息鏈控制爆破規(guī)模及最大單響藥量，確定合理的控制爆破參數(shù)及規(guī)模，將其所受的振動影響限制在設計允許的監(jiān)控指標內(nèi)，從而達到施工期邊坡穩(wěn)定的目的。

3.2 設備選型分析

根據(jù)構皮灘水電站第三級垂直升船機及中間渠道土建工程高邊坡、深基坑開挖施工進度計劃及強度分析，開挖施工高峰強度為41.52 萬m3/月，出現(xiàn)在2013 年5 月。施工機械設備按此強度進行配置。3.2.1 鉆孔設備選型及配置說明；古河HCR1500型液壓鉆機；鉆孔直徑：φ89mm～φ127mm；鉆孔孔深：30m 左右；鉆孔綜合工效：液壓鉆鉆孔能力按一臺班200m，一天2 個臺班按400m 計。1m 可爆破7m3左右，則一天平均可爆破2800m3，一個月（按25 天計）可開挖7 萬m3，配置4 臺液壓鉆月（按25天計）可開采28 萬m3。CM351 高風壓潛孔鉆機；鉆孔直徑：φ105mm～φ165mm；鉆孔孔深：25m 左右；鉆孔綜合工效：高風壓潛孔鉆鉆孔能力按一臺班150m，一天2 個臺班按300m 計。1m 可爆破7.0m3，一天平均可爆破2100m3，一個月（按25 天計）可開挖5.3 萬m3，配置4 臺高風壓潛孔鉆月（按25 天計）可開挖16.2 萬m3。YT28 手風鉆；鉆孔直徑：≯φ50mm；鉆孔孔深：4m 左右；生產(chǎn)能力為：(11.2～11.5 )min/m；根據(jù)開挖月施工強度，考慮設備生產(chǎn)不均衡系數(shù)以及設備維護情況等，配置4 臺液壓鉆和4 臺高風壓潛孔鉆，月（按25 天計）可開挖44.2 萬m3，滿足月最大開挖強度的要求，同時配5 臺潛孔鉆、12 把手風鉆作為輔助及備用。3.2.2 挖裝設備選型及配置說明。土石方的出碴強度按最高強度41.52 萬m3/月配備，松方約為62.28 萬m3/月，挖裝設備主要選用徐工XE370CA(2.0m3)、卡特CAT330D(1.6m3)和小松PC360(1.6m3)反鏟挖掘機。XE370CA 挖掘機的工作能力按一臺班1250m3，一天按兩班制可裝碴2500m3；PC360、CAT330D 挖機的工作能力按一臺班1000m3，一天按兩班制可裝碴2000m3。安排4 臺XE370CA、5 臺CAT330D 挖機、3 臺PC360 挖掘機進行施工，一個月（按25 天計）合計可裝碴：（4×2500+8×2000）×25=65 萬m3＞62.28 萬m3/月。同時考慮工作面需要增配1 臺ZL50C 裝載機作輔助和備用，因此能滿足開挖強度的要求。

結束語

構皮灘水電站通航建筑物第三級垂直升船機工程高邊坡、深基坑開挖專項施工方案屬于危險性較大的分部分項工程，經(jīng)專家論證后實施。由于施工組織得當，資源配置整合及有效合理利用，場內(nèi)外施工通道滿足運輸功能需求，相對于計劃工期提前21 天完工，節(jié)約了施工工期、成本，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益。該專項方案的實施取得了良好的效果，可供在建和待建的類似工程借鑒。