水库大坝工程基坑开挖施工方案.doc

赫章县河头上水库工程大坝枢纽工程大坝基坑开挖施工方案批准：审核： 编制：中国水利水电第八工程局有限公司河头上水库工程大坝枢纽工程项目部2017年10月28日1 工程概述 河头上水库位于赫章县白果镇河头上村，所在河流为长江流域乌江水系六冲河上源右支后河支流前河的小支流上。水库工程主要任务是承担赫章县城白果片区3.8 万居民生活用水，水库下游生态用水和下游河头上村、河口村2654人、1000头牲畜的人畜饮水问题。水库需向白果片区供水226.2万m3，农村人饮供水量9.4万m3，水库年总供水量235.6万m3，并下放生态用水36.9万m3。根据防洪标准（GB 50201-2014）和SL252-2000的规定，本水库规模属小（1）型，工程等别为等，挡水大坝、溢洪坝、放空底孔、取水口、消能防冲设施等主要建筑物级别应为4级，输水管道及建筑物为4级，库区内管道建筑物为4级；堤防工程级别为5级，临时性施工建筑物级别为5级。整个工程由水库枢纽、白果片区供水等2个部分组成，水库枢纽由C15碾压混凝土重力坝、坝顶开敞式溢洪道、放空、取水管道、取水口闸室、下游河道整治等组成；白果片区供水由输水管及相应附属设施等组成。水库坝址区位于河头上村上游100m处，有乡村公路通往河头上村。本工程为水库大坝枢纽工程。大坝枢纽工程主要工程项目包括：含1座最大坝高62.5m的碾压混凝土重力坝、宽52.57m，坝顶表孔前缘净宽20.0m的溢洪道、右岸挡水坝段0+084.25 处由取水闸室、坝内埋管和下游闸阀组成的取水工程、交通工程、临时导流洞工程、房屋建筑工程及金属结构设备及安装工程、机电设备采购及安装工程、临时工程、大坝观测系统、水情自动测报系统以及相应的水保、环保工程措施及相应的临时工程。导流防汛标准为10年一遇洪水，59.3m3/s.根据大坝轴线位置，河床坝基在长52.57m范围，宽约3275m，坝基深18.1米。河床砂砾石覆盖层厚一般710m，不宜作为坝基利用，应清除。河床基岩高程一般为EL1650.8EL1641.9m，基岩为玄武岩。2工程特点及施工对策2.1工期紧、强度大为最大程度确保大坝基础开挖工期节点目标的实现，我项目部采用精细化管理，把时间空间尽量压缩。2.2施工干扰大坝基开挖爆破作业与居民区太近。为工程顺利进展，为当地居民安全加强宣传教育，巡护检查。2.3施工难度大大坝基坑开挖边坡高、陡、险，施工难度大，且进基坑的施工道路布置较困难，出渣道路修建难度较大，我项目部决意花大决心、大代价，切实做好设备的维护与保养，加强施工道路的维护修筑，在边坡陡峭段及危险段设立缘石和警示坡，确保施工安全。3 施工布置3.1施工道路 大坝基坑开挖土石料主要通过进场道路运输至2#弃渣场，利用消力池开挖基础修筑施工道路。3.2施工风、水、电 供应大坝石方钻孔爆破开挖施工采用基坑平台处布置的1台12m3/min空压机供风，供风主管为100橡胶管，至作业面附近后接50橡胶管给钻机供风。开挖施工用电主要为现场照明和机械设备维护修理用电，从导流洞出口配电房接线至工作面处供电。土石方开挖施工供水主要是机械设备用水，从工地供水主管接支管供水。左右岸边坡开挖的排水在坡顶、马道内侧、临时施工道路内侧开挖截排水沟，将水排至施工区域以外的河道。大坝基坑开挖排水，采取开挖排水沟，将水引排或抽排至基坑上游集水井、集水坑内，用水泵逐级排至基坑以外的河道。坝基石方开挖期间先期施工的先锋槽可做为坝基施工期间临时汇水排水点。3.3弃渣场弃渣场配一台装载机平场，弃渣场采取自下而上分层堆渣的方式，卸渣后及时平整，并形成有倾向沟内的反坡，以防雨水冲刷坡面。4大坝基坑开挖施工方法4.1 土方开挖围堰截流和基坑排水后进行大坝基坑开挖，先测量放样、修施工道路至开挖施工部位，并在基坑两侧和中部适当位置开挖排水沟，清除表面淤积物后进行土方开挖。土方开挖时，先开挖上游坝体基础土方，再开挖护坦土方。在开挖基坑土方边坡时，反铲开挖至离边坡面0.3m左右后，改用人工削坡至设计边坡面位置，确保开挖边坡的平整度和超欠挖符合设计要求。土方开挖过程中，开挖层面向排水沟方向形成一定的坡势，以利于排水。4.2 石方开挖根据大坝基础从上至下开挖，分别采取浅孔梯段爆破和深孔梯段爆破开挖。分层施工，上部采取深孔梯段爆破梯段高度4.5米，下部采用浅孔梯段爆破梯段高度3米预留保护层1.5m；通过现场实验确定浅孔梯段爆破对建基面的影响范围，确定预留保护层厚度。深孔梯段爆破采用QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径91mm。浅孔梯段分层爆破开挖时，建基面保护层开挖采用YT-28手风钻造孔，孔径42mm，开挖边坡高度大于2m时，采用预裂爆破形成开挖边坡，QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径91mm。边坡高度小于2m时采用光面爆破，YT-28手风钻造孔，孔距5060cm。保护层厚度通过现场爆破试验确定，根据工程类比法，深孔梯段爆破保护层厚度暂定为2m；紧邻保护层采用手风钻钻孔爆破的，保护层厚度暂定为1.5m。保护层采取建基面水平光爆和垂直（或倾斜）爆破孔一次钻爆挖除。先由手风钻浅孔小炮分层爆破抽槽开挖至建基面高程，为水平光面钻爆施工提供作业面。建基面底部水平光爆采用手风钻造孔，孔径42mm，孔距5060cm，每循环进尺约34m，上部垂直爆破孔由手风钻造孔，孔径42mm，孔底至建基面0.5m。上部垂直爆破孔采取毫秒微差分段爆破，每段的起爆药量不大于50Kg。钻爆开挖石渣采用11.5m3反铲装车，自卸汽车沿施工道路、运输至弃渣场。石方开挖应自上而下进行，高度较大的边坡，分层分梯段开挖，垂直边坡梯段高度一般不大于10m，严禁采取自下而上的开挖方式。随着开挖高程下降，及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线，避免在形成高边坡后再进行处理。在开挖过程中，如遇挖掘机不能直接挖装的岩石，则采用挖掘机带振冲破碎器进行破碎、松动。岩石表层经清理后作为钻机工作面，上部采用浅孔梯段爆破施工方法，底部预留2m左右的底板保护层，采用平地爆破施工。4.3 地质缺陷部位开挖地质缺陷处理主要是对基础内错动带、断层段等地质缺陷进行的开挖，开挖主要方法为置换槽挖。根据基础开挖揭露的实际地质情况，按设计、规范要求和监理人的指示确定。5爆破参数的确定梯段爆破设计，根据开挖高度、设计轮廓、钻孔机具、挖掘机械的性能和施工进度确定。实施梯段爆破时，其钻孔与装药排数，根据梯段高度、临空面条件、地质条件、岩石性质、钻孔直径、施工强度要求等因素设计。爆破设计审批程序：爆破工程师进行爆破设计、总工程师审核、监理工程师审批；审批完的爆破设计由爆破工程师对钻队、爆破队进行技术交底。5.1大坝建基面15m范围内的石方深孔梯段爆破。主爆孔采用QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径91，60mm药卷连续装药结构。 深孔梯段爆破参数表名称符号单位取值范围装药结构示意图梯段高度Hm7125101015孔距a m44.53.03.54.55.5排距b m2.53.02.53.02.53.5抵抗线Wm2.53.02.53.02.53.5钻孔倾角a757575单耗qkg/m30.350.600.350.600.350.60钻孔超深hm1.01.50.51.01.01.5孔深Lm1113.55.5111116.5孔径Dmm10089100138堵塞长度Lcm2.03.01.83.01.83.5斜孔微差挤压爆破，能充分利用爆破能量，较好地控制爆碴块度；后冲破坏小，有利于保证开挖边坡的质量；堵塞段加辅助药包降低堵塞段岩体的大块率。5.2预裂爆破参数的确定预裂爆破采用QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径91mm，不耦合空气间隔装药结构，导爆索传爆。(1)缓冲孔缓冲孔是为了减少主爆孔爆破对后侧边坡的影响，在主爆孔（梯段爆破）与边坡开挖爆破孔（主要为预裂孔）之间增加12排缓冲爆破孔，其爆破规模比主爆孔爆破规模要小。梯段5m的深孔爆破，设1排缓冲爆破孔，其孔径为91mm、孔距为1.52.0m、排距1.21.5m，钻孔角度同边坡预裂孔角度，60m药卷连续装药结构，其它与梯段爆破参数相同。爆破参数将在施工现场，根据地质情况和爆破试验成果及时修正。(2)边坡开挖爆破布孔形式岩石边坡开挖爆破布孔，从边坡轮廓至开挖区，依次为边坡预裂爆破孔、缓冲爆破孔、主爆孔。(3)预裂爆破参数，见表 预裂爆破参数表参数名称单位取值范围装药结构示意图孔深m同边坡长度导爆索堵塞段顶部装药段中部装药段孔底加强装药段 孔径mm91孔距cm80100药卷直径mm32不偶合系数3.125线装药密度g/mQ线计顶部装药密度g/m(2/31/2)Q线计堵塞长度m0.61.5预裂爆破线密度一般取300450g/m。5.3地质缺陷槽挖爆破参数的确定地质缺陷槽挖，中部采取中小型液压反铲配风镐直接开挖，或手风钻浅孔梯段爆破开挖，周边采用手钻孔光面爆破。周边光爆孔和手钻梯段孔参数见下表： 地质缺陷槽挖爆破参数表钻孔类型孔径（mm）孔距（m）排距（m）孔深（m）堵塞（m）单耗（kg/m）线密度（g/m）最大单响（kg）爆破孔421.01.21.01.2130.510.350.5550光爆孔420.6随边坡0.4200300505.4 保护层开挖爆破参数的确定保护层开挖采取水平光面爆破和垂直爆破孔一次爆破挖除，光爆孔和垂直爆破孔均由YT-28手风钻造孔，孔径42 mm，爆破参数见下表： 保护层开挖爆破参数表钻孔类型孔径（mm）孔距（m）排距（m）孔深（m）堵塞（m）单耗（kg/m）线密度（g/m）最大单响（kg）垂直爆破孔420.81.20.81.20.82.30.510.40.6550光爆孔420.6240.4200300505.5 光面爆破参数的确定边坡钻孔深度小于2m时，采用光面爆破形成开挖边坡，爆破参数见下表。光面爆破参数表参数名称单位取值范围装药结构示意图孔深m2m孔径mm导爆索堵塞段顶部装药段中部装药段孔底加强装药段42孔距cm5060药卷直径mm32不偶合系数1.3线装药密度g/m180300堵塞长度m0.30.65.6手风钻解炮、浅孔爆破(1)超径块石采用YT-28型手风钻钻孔解炮爆破。孔深为大块石厚度的2/3，孔距a0.7m，排距0.5m。大块石解炮单位耗药量计算公式：q=kfq式中：q大块石解炮单位耗药量kg/m3；q 梯段爆破时，岩石爆破单位耗药量kg/m3。Kf 爆破自由面修正系数。系数取值，见表6.6-6。 爆破自由面修正系数表自由面(个数)123456kf1.000.900.660.500.400.25(2) 浅孔梯段爆破主要用于开挖深度小于5m的梯段开挖和为深孔梯段爆破创造临空面的斜坡地段开挖，浅孔爆破开挖深度较小，采用较小孔径的钻孔进行爆破，根据本标段钻机配置情况，选用孔径91mm；浅孔爆破的爆破参数。(浅孔爆破参数表)名称符号单位取值范围取值范围装药结构示意图梯段高度Hm2513孔距Am2.53.511.5排距Bm2.02.50.81.2抵抗线Wm2.02.50.81.2钻孔倾角a9090单耗Qkg/m30.40.65 0.40.65钻孔超深Hm0.20.50.10.4孔深Lm2.25.51.13.4孔径Dmm9042堵塞长度Lcm0.82.00.41.06爆破施工程序起爆作业面清理、测量放样爆破设计交底、布孔、钻孔装药预裂、光爆孔间隔装药梯段孔连续装药堵孔、联网警戒安全检查解除警戒警报爆破施工程序-5破施工程序 爆破施工程序说明(1)作业面清理、测量放样作业面的清理采用反铲挖掘机。放样时测量队根据作业面部位不同进行相应的施工放样，梯段爆破要求放出台阶的高程和钻爆范围，预裂爆破和光面爆破要求放出每个孔的开口孔位、钻孔角度及钻孔方向。(2)爆破设计及交底根据爆破方案对钻孔部位进行爆破设计，经监理工程师审批后对钻机队进行钻孔交底。(3)钻孔浅孔梯段爆破开挖采用QZJ-100B型快速钻或YT-28手风钻钻孔，钻孔直径4276mm。深孔梯段爆破采用QZJ-100B型潜孔钻钻孔，钻孔直径91mm。对于小断面的爆破开挖，如地质缺陷槽挖、建基面保护层开挖和大粒径块石解炮，用YT-28手风钻钻孔，钻孔直径42 mm。边坡预裂钻孔采用QZJ-100B快速钻，钻孔直径为76mm。地质缺陷槽挖光面爆破钻孔采用YT-28型手风钻，钻孔直径为42 mm。以上各种钻机、钻具钻孔均要满足爆破设计要求的孔径、倾角和钻深精度要求。(4)装药及堵塞预裂爆破和光面爆破按照本章中爆破设计要求的装药结构和施工程序进行孔内装药。深孔梯段爆破，按梯段爆破设计的装药结构，装药量进行装药。炮孔装药时使用木棍或竹杆装药。禁止使用石块和易爆材料堵塞炮孔。(5)联网联网由有经验的炮工进行操作，联网完成后由队长进行复检，合格后方可进行下道工序。为避免瞎炮和盲炮，爆破网络采用复式网络。(6)警戒爆破区周围设置200m范围的爆破警戒区，交通道口设立警示牌。放炮前发出警告信号，向危险区边界派出警戒人员，将无关人员立即撤出危险区外；具备起爆条件时发出起爆信号，准许起爆员起爆。(7)起爆石方爆破，采用非电毫秒雷管网络连接，根据最大一次起爆计算，进行孔外或孔内分段。非电导爆管起爆器起爆。(8)爆后检查及解除警戒露天爆破解炮响后5分钟，大炮响后15分钟，等爆破烟尘消散，才可进入爆区检查，检查内容包括有无盲炮，爆堆是否稳定，有无悬石、危石，经检查无上述情况后才可拉解除警报。如发现有盲炮，立即报告，派有经验的爆破员立即处理，未处理前爆破警戒区继续警戒，经检查确认安全后，方准发出解除警戒信号。7 爆破施工方法石方明挖采用梯段爆破；边坡采用预裂爆破；护坦下游齿槽开挖采用手风钻分层开挖；保护层采用光面爆破一次钻爆挖除施工；地质缺陷槽挖采用光面爆破，大块石采用手风钻解炮。炸药选用2#岩石铵油炸药和乳化炸药，雷管选用毫秒延时的非电雷管系列，传爆专用导爆管及导爆索。起爆网络为非电网络电起爆网络。选用CM351高风压钻机 ，QZJ-100B快速钻及YT-28手风钻(气腿)。地质缺陷处理范围。置换槽挖采用气腿钻由上至下浅孔梯段开挖，周边采用光面爆破，中部用小型液压反铲（1.0m3）直接开挖，风镐配合，尽量少放炮，控制一次最大起爆药量，一般情况下光爆孔单响药量不大于50kg，爆破孔单响药量不大于50kg，并在实施过程中根据开挖效果，按照监理人指示进行调整，以不使周边岩体恶化为原则。地质缺陷开挖后按照设计和规范要求对基岩面进行整修、清理、冲洗。经监理工程师验收合格后，进行混凝土浇筑。8 质量控制技术措施8.1边坡质量控制技术措施(1)边坡开挖前，在开挖轮廓线外坡顶设置永久排（截）水沟或临时排水沟，将雨水排到施工区外，防止雨水对开挖边坡的破坏。(2)边坡开挖按设计要求进行，自上而下分层开挖，严格控制边坡的坡比、梯段高度、确保边坡稳定。(3)所有的坡面均进行预裂爆破、光面爆破；施工中，严格控制钻孔开口位置、孔距、孔斜、装药密度等参数，确保施工质量。(4)及时对形成的边坡按设计要求进行边坡支护，对边坡上的破碎带采取有效的方式进行边坡开挖支护，上一级边坡没有支护不得进行下一级边坡开挖，确保边坡的稳定。(5)对不良地质边坡，在施工前报送详细的开挖支护方案，经监理、设计批准后方可施工，并在开挖过程中，随机支护紧随开挖施工。(6)配置足够的、合格的测量人员、仪器和设备，按国家测绘标准和本工程精度要求，建立施工控制网；施工过程中，及时放出开挖轮廓线并对开挖的永久边坡坡度和平整度进行复测检查。(7)开挖边坡及时跟进支护，保证边坡稳定；同时在必要时进行施工期边坡变形观测和爆破振动监测，并根据观测结果调整开挖支护方案，质点安全振动速度控制在设计和规范要求范围内，保证建筑物及边坡开挖施工质量和安全。8.2钻孔质量控制技术措施(1)根据施工组织设计要求，结合各部位开挖的地形地质条件进行优选合理的爆破参数。(2)配备足够的、先进的钻孔设备，加强施工人员系统业务培训，熟练掌握钻孔技术，严格按照规定的参数进行施工，保证钻孔精度。(3)预裂孔、光面爆破孔、梯段爆破孔等钻孔孔径施工前严格检查，钻孔后验收，确保爆破设计钻孔孔径参数。(4)严格控制钻孔开口位置、孔距、孔深、钻孔方位角及倾角，施工过程中随时检查。8.3 爆破控制措施(1)调整孔网参数和起爆网络参数，降低爆破大块率；(2)调整装药结构，减少炮孔顶部堵塞段的大块量；(3)调整网络中微差的延时时间，增加爆破挤压的二次破碎效果；(4)根据岩石的特性、走向等因素，合理的布置开挖临空面，有效地控制石料的级配。9 安全控制技术措施9.1爆破施工安全技术措施(1)施工现场成立爆破指挥部，对现场爆破进行统一协调指挥。(2)爆破作业人员、领料员、押运员、保管员都经过培训，经考试合格后持证上岗，禁止无证作业。(3)施工现场设置爆破公示牌，公示每天的爆破时间和部位。(4)装药前爆破队根据爆破工程师所作爆破设计验孔，并测量前排抵抗线，全部钻孔合格后才可装药。(5)爆破所用的各种雷管、导爆管、导爆索、炸药等火工材料，在搬运装卸时，必须轻拿轻放，不得抛掷。(6)严格火工材料领取、运输、保存制度。领用、发料、回收火工材料等要有专人负责，火工材料要使用危险品专用车运输，严禁人员与火工材料同车运输，严禁炸药与雷管同车混装，雷管要放在专用的防爆箱内，爆破作业后剩余的雷管、炸药要及时退库，严禁私自存放火工材料。(7)爆破队按照爆破工程师的爆破指令和爆破设计装药，对前排孔的装药量由爆破队长安排有经验的爆破员装药，如遇前排抵抗线与设计不符时，及时汇报爆破工程师，由爆破工程师确定前排孔装药量。(8)炸药进入爆破区，爆破队按照安全管理规定立即采用警戒带封闭爆破区，同时在爆破区设置警示牌，封闭的爆破警戒区现场未经爆破工程师和爆破安全员批准，非涉爆人员一律禁止入内。(9)装药联网完毕经爆破工程师和爆破队长检查合格后进行警戒工作。(10)爆破网路敷设好，指定专人看守，严禁其它无关人员进入现场，以免踩踏而发生事故。(11)解炮响完5分钟，大炮响完15分钟后，等爆破烟尘消散后，才可进入爆区检查，检查内容包括有无盲炮，经检查无上述情况后才可拉解除警报。(12)在同一工作面上，不安排进行钻孔、装药、挖装交叉作业的情况。在反铲的旋转半径范围内不安排其它工序作业。9.2 爆破飞石控制技术措施岩石钻爆开挖，有深孔爆破、浅孔爆破、大石钻孔解炮等，从爆区边缘起向外的警戒安全距离70m进行控制。控制飞石的主要方法有：(1)合理布置临空面，将爆破临空面侧对或背对被保护设施工。(2)采用微差挤压爆破技术，能有效减少飞石。(3)临空面后的第一排孔根据抵抗线的大小严格控制装药量。(4)在离被保护设施近的情况下，可采取防飞石排架或对爆破部位进行覆盖等方法控制。排架可用型钢、钢管、竹跳板、塑料网等设置而成，覆盖主要采用砂袋和竹跳板等。9.3爆破震动控制技术措施严格控制最大单段起爆药量。土石方工程施工中，不得对邻近的各种结构物及设施产生损坏或干扰。在施工前，结合生产进行爆破振动测试试验，得出各个爆区K、a值，利用爆破振动衰减公式，计算出最大一段起爆药量。在整个施工过程中，利用爆破振动监测结果指导爆破施工。控制最大一段起爆药量，按以下公式进行计算。式中：Q最大一段起爆药量(kg)；R构筑物至药包中心距离(m)；V质点振动峰