第七章土石方明挖工程

第七章土石方明挖工程平、立面均呈伸向库内的扩散形，设有防涡梁和拦污栅。库堤基础坐落在粉质粘土层（Q3）上，堤基范围的夹泥炭层淤泥充水闸连接泊口河与下水库，由进、出口段、洞身段、闸门下水库位于浮山东侧的湖荡洼地，东面为烂龙山，西侧有响水涧冲沟正对下水两侧向库区延伸的岗地外，地势较平坦，库区内洼地、水网、水塘、堤坝等遍布。下水库库区地层主要为第四系全新统河湖相沉积物（Q4）和上更新统河流相冲积物（Q3）。Q3地层主要为粉质粘土夹壤土，压缩模量值为10MPa，属中等压缩性土，强度较高，承载力特征值为290～320kPa，是良好的堤基持力层；Q4地层主要为淤承载力特征值为45～60kPa，其分布范围和厚度变化较大。化。洞脸边坡最高约80m，两侧边坡高30～60m，由黄马青组（T3h）粉砂岩、泥岩下水库库盆地层主要为第四系全新统河湖相沉积物和上更新统河流相冲积物。靠近西侧山麓一带则为残、坡积物，另在响水涧冲沟口尚有冲洪积物（Qal-pl）北堤线长约419m，西堤线长约703m，转角处采用圆弧连接。东堤线：沿线湖塘洼地连续分布，沿线Q4地层和Q3地层相间出露，东堤线：沿线湖塘洼地连续分布，地面高程一般为3.6～8.4m，沿线Q4地层和Q3地层相间地层分布范围及厚度变化均较大，ZK138～Z44段厚度一般为5.9～8.4m（层底高程-1.4～-3.6mZ19～J10段厚度一般为4.最厚处达12.8m(层底高程-8.25m)，Q3地层顶板埋深一般为0～8.4m，在库底高程0.95m以下，部分堤段仍有较厚的Q4土层，工程地质条件较复杂。北堤线：该堤线多为湖塘洼地，地面高程4.4～7.5m，沿线东段（JT55触探孔6.9～12.8m，最深层底高程达-8.25m，东段Q3地层顶板埋深为8.8～12.8m（高程均为Q3地层，工程地质条件良好，清除表层土即可筑堤。另响水涧冲沟口（约在6.0m，对堤基防渗不利，需进行适当处理泊口河疏浚部位位于上龟山西侧，现有河道较狭窄，为保证下水库初期蓄水时河道畅通等要求，对充水闸下游局部河道进行疏浚和扩挖施土石方明挖总量为m3，其中土方开挖量为m3，石方开挖为单位数量土方开挖下进出水口土方开挖m3尾水系统工程围堤土方开挖Q3m3786400下水库工程围堤土方开挖Q4m3900200下水库工程库盆土方开挖Q3m3下水库工程库盆土方开挖Q4m3下水库工程库盆土方开挖Q3-1m379300下水库工程泊口河疏浚土方m38250m3石方开挖下进出水口石方开挖m3270042尾水系统工程塌方处理m3尾水系统工程围堤石方开挖m3122800下水库工程m3392942合计m3上而下，分层小规模爆破开挖，并加强安全监测。开挖边坡的支护在分层开挖过程立完善的天气预报系统，及时准确通报天气情况；合理利用每月有效的施工天数，优先安排土方开挖与填筑施工；施工区内建立完善的排水地基土层，其承载力较低，开挖施工机械陷车问题突出。为确保下库土方开挖时施工道路畅通，采取在施工道路上铺设路基箱等防陷措施以填筑进度为依据控制阶段性施工生产，减少周转料数量。将开挖和填筑的道路一起考虑布置，合理规划工作面进行施工，减少相互干扰，使设备最大限度地综合利用。在不同施工阶段，道路要进行动态布置，最根据招标文件，现场交通布置有：3#公路由场外通往施工区，起讫位置为1#公路与进厂交通洞交叉口至开关站；1#公路为上下库连接公路；进厂交通洞；通风兼施工道路的布置是本工程开挖施工的关键，在开挖区域尽可能布置多条道路和环形道路，根据现场地形情况和开挖需要，开挖②R2路：围堤石方开挖施工道路，前期由开关站经围堤石方开挖段库内侧沿围堤内侧至左河岸上游纵向围堤，采用进出水口开挖土料填筑；后期布置在围堤▽16.5m高程之上，石方开挖段弃料由围堰顶施工道路运至⑤R5路：围堤外施工道路，泊口河大桥左桥头经左河岸至上游纵向围堤，做⑥R6路：右岸至弃渣区道路，围堤经施工临时交通桥至右岸龙坝滩、驮龙垾⑦R7路：驮龙垾造田区弃渣道路，泊口河大桥右桥头至新缪公路下游驮龙垾⑧R8路：鲁村垾造田区弃渣道路，泊口河大桥右桥头经新缪公路至下龟山进施工主干道路基宽8.0m，路面宽7.0m；各弃渣区支线道路路基宽5.0m，路面特性详见表7-2，具体布置见《土石方明挖施工道路平面布置示意图》（图号为序号编号道路名称起讫点位置、高程路线长度最大坡度(%)估算工程量1R1进出水口开挖施工道路排烟排水洞口16.5m~进出水口开挖边坡60m5002R2围堤石方开挖施工道路开关站16.5m~左岸上游横向围堰9.5m3.13R3进库内施工道路排烟排水洞洞口16.5m～库盆内10m4.34R3-1环库底施工道路沿围堤基础起点10m~终点0+136.53m处0.45m33702.45R3-2下库盆内施工道路R3路10m、R4路9.5m~环库底施工道路0.45m3010小于8%序号编号道路名称起讫点位置、高程路线长度最大坡度(%)估算工程量6R4进库内施工道路3＃公路15.5m~库盆内9.5m4.07R5围堤外施工道路泊口河大桥左桥头13m~围堰顶9.5m32605.08R6右岸至弃渣区道路施工临时交通桥右桥头10m～右岸造田区9.5m3402.09R7驮龙垾造田区弃渣道路对外交通公路约12m～弃渣区11m小于4%R8鲁村垾造田区弃渣道路对外交通公路约11m～弃渣区11mR9丁字坝造田区弃渣道路泊口河大桥左桥头13m~8505施工临时交通桥连接泊口河左右岸，桥面高程10m石方爆破钻孔以英格索兰潜孔钻为主，手风钻、快速钻为辅。施工用风主要是手风钻、快速钻用风，土石方明挖供风部位主要为进出水口及围堤桩号约0+300附空压机，可从5#分区变直接引线到各工作面。水、电主干线布置见第三章《施工总下水库库盆及堤基开挖有大量弃渣料，分别堆弃在业主提供的围堤外弃渣区和龙坝滩弃渣区，位于龙坝滩村，新缪公路南边、泊口河大桥右端上游侧，泊口驮龙垾弃渣区，位于上龟山东侧与东山之间，对外交通公路新缪公路从场内经鲁村垾弃渣区，位于下龟山东侧与猪墩山之间，新缪公路北边、泊口河大桥右丁字坝弃土造田区前期主要作为下水库石渣中转料场、砂石系统和本标段砌石序号弃渣区名称占地面积（万m2）弃渣顶高程（m）弃渣容量（万m3）1下水库围堤外弃渣区19.61109.042龙坝滩弃土造田区19.9041.973驼龙垾弃土造田区56.95259.924鲁村垾弃土造田区44.40249.795丁字坝弃土造田区10.4375.72151.29736.44施工期基坑经常性排水主要为基础渗水、可能的降雨。为保护开挖边坡免受雨水冲刷，边坡开挖前结合永久性排水设施的布置，规划开挖区域临时排水系统，及时按图在开挖边坡上部安排截水沟施工。未设置永久性山坡截水沟的边坡面，增设库区开挖前首先进行库盆降排水，排水直接采用水泵抽排，降水根据库盆表土具体情况对有渗水部位设置临时坑槽，使用AS1.6-2CB型潜水排污泵抽至集水井或引排至库区以外。为确保下库基坑的积水及时抽出，保证堤坝及围堰稳定，考虑沿开挖基坑周边设置排水明沟及集水井进行抽排。库底施工时沿道路一侧挖排水沟，开挖部位的积水通过自流到库底排水沟排走。施工期排水具体方法详见第六章《施根据本工程土石方明挖的工程特点，开挖关键做好和填筑的协调。为满足施工河疏浚施工。场地清理开挖料直接运至造田区，进出水口开挖为石方开挖，且开挖高差较大，先期进行开挖；Ⅲ段位于泊口河岸边，开挖较深，分段开挖进行，库盆内Q3土料开挖结合围堤、库盆土方回填进行。围堤Ⅳ段开挖围堤Ⅳ段开挖进出水口边坡开挖围堰填筑围堰填筑施工道路填筑库盆内施工道路填筑库盆内施工道路填筑库盆排水、降水施工围堤Ⅲ段开挖围堤Ⅱ段开挖围堤Ⅲ段开挖围堤Ⅱ段开挖库盆内Q4土料开挖库盆内Q3土料开挖土方开挖均遵循自上而下逐层开挖的原则进行。开挖之前按设计图纸进行测量放样，并首先在开挖开口线之外进行截、排水沟的施工，以尽快形成开挖区域外围根据《水工建筑物岩基开挖规范》要求，石方开挖施工按“先坡面，后坡脚”自上而下逐层开挖原则进行。各部位的梯段开挖后，上一层的边坡都要及时进行边坡检查修整、危石清撬处理和支护，并给地质测绘和编录提供方便，最后采用手风钻进行基础底板保护层的开挖。需要支护的必须完成上一层支护才能进行下一层开挖，开挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层及时进行，并按施工图的要求进行超岩质边坡和路面基础开挖总体遵循钻孔爆破→挖装→出渣三个环节的循环进挖一区主要为环库道路▽16.5m高程以上边坡开挖、进出水口底板石方开挖，开挖二、三区主要为土方开挖，具体分区情况详见《下进出水口土石方开挖分区分层示每个开挖分区高度差别大，其中一区洞脸边坡开挖高差最大处约80m，两侧边坡30～60m，一区开挖分为三个台阶依次进行，具体见《下进出水口土石方开挖分土方开挖较为集中的部位采用PC400、PC200反铲挖装，20t、15t自卸汽车运线测量放样，采用PC200反铲削坡，削坡时应预留一定余地，配以人工修整成型。土方开挖中，遇有块度较大孤石时采用松动爆破解小后，和土方一起挖运。土石方开挖主要采用深孔梯段爆破法施工，边坡采用预裂爆破法施工，基础采用预留保护层法开挖施工。深孔梯段爆破和边坡预裂孔采用英格索兰潜孔钻机造孔为主，快速钻作为辅助钻孔设备，保护层及其它狭小地带的浅孔爆破均采用手风钻造边坡排水沟高程至▽36.5m高程开挖主要采用以小型开挖设备为主，人工配合为辅的手段。由于该马道以上的多为土和土夹石，遵循由上至下的开挖顺序，第一层采用小松PC200挖掘机将表面覆盖层剥除，如遇个别超径块石，采用手风钻钻孔爆破解小的方法。第二层，▽36.5m高程至▽1分为两个梯段，每梯段开挖高度为10m，英格索兰潜孔钻机造孔，边坡预裂一次成高程，高差23m，分为四个梯段进行施工。第一、二梯段采用深孔爆破法施工，开挖由▽16.5m高程至▽-1.95m高程，每梯段开挖台阶高度约10m，采用英格索兰潜孔钻机造孔；第三梯段开挖由▽-1.95m高程至▽-6.5m高程四梯段为预留岩台开挖，按照顶部保护层→抽槽→两侧预留保护层→底板保护层的顺序，采用手风钻钻孔（抽槽为潜孔钻）、小药量爆破开挖，减少对岩台成形的破的石方与边坡预裂一起爆破。马道预留保护层进行光面爆破法施工，保护层厚度预库盆开挖分区共分为五个区，具体见《库盆开挖分区、围堤开挖分段图》（图方开挖时道路的畅通，施工期间在道路上铺设路基箱，防止车轮下陷。库盆开挖不占用直线工期，先用湿地推土机将表层耕植土分别就近集料，反铲开挖分别堆存至各弃渣造田区堆存；Q4土料按照分层高度2m采用反铲直接开挖，通过库内内围堤正铲配20t、15t自卸车装车运输。Q3地层开挖结合围堤填筑进行，剩下库弃渣场。雨季施工期间，根据需要在道路上铺石方开挖集中在桩号堤0+300附近。开挖共分为四段，其中Ⅰ段为堤0+000～堤2+954.41～堤3+786.98，具体见《库盆开挖分区、围堤开挖分段图》（图号为存至各弃渣造田区堆存；Q4土料按照分层高度2m采用PC400反铲、PC200反铲配15t自卸汽车出渣至下库各弃渣场，路面根据需要铺设路基箱，渣场采用湿地推土桩号堤0+300附近的围堤石方开挖，开挖削坡高差较大、工程量多，采用自上1:2.75永久边坡采用手风钻钻孔，光面爆破一次成形，梯段高度3m；1:0.75永久边坡采用英格索兰潜孔钻机钻孔，分梯段毫秒微差挤压爆破，边坡预裂爆破一次成1台通过直径φ150mm高压塑密输泥管与加力接力泵输送至驮龙垾造田区，污水隔堰清淤船采用钢丝绳抛锚固定，放下清淤冲孔和淤泥吸孔，然后开动冲、吸泵进行清淤。当需要前后左右移动时可操纵绞进机进行，同时可以通过调整船体上安装的升降刻度表来达到冲吸孔的深度与淤泥深度相吻合，进行彻底的清淤。当一个冲孔影响半径冲吸结束时，通过船体前后左右的滑轮绞进机移动钢丝绳，以控制船体按梅花状向前移动以达到水下冲孔也按梅花型布置。输泥管线沿水面浮筒铺设，采用密封性能好的接扣连接，橡胶垫圈挤压，确保设置排水口，增加泥浆的渗径，以加速泥浆的沉淀。隔堰的结构根据堆土区的泥浆堆高及土源状况确定，其高度要比四周堤低50cm。同时在堆土区内的底部，在纵横左右设置一道较大的排水盲沟（主沟主沟为0.4×0.6m左右。排水盲沟采用编织袋装碎石与砂的混合料，装砂石混合料的编织袋布料要求在100g/mm2以上，经纬线要求较密，以防止泥浆阻塞盲沟。污水经过隔堰沉淀，排水盲沟渗透过滤，达标后开采土料前做好相应的准备工作，填筑料源保护，防止其受到污染。开采区划定界线，埋设界标，土料开采区外围设截水沟，土料开采区内设排水沟，引至就近排水泵坑集中抽排。土料开采坡面形成可自然排水Ⅳ段围堤填筑，C区土料主要供Ⅱ段围堤填筑。土料开采自上而下分层开挖，分层时尽量减少对开采区平面面积的扰动，以防止雨水干扰土料天然含水量，使含水量当土料天然含水量符合施工含水量要求时，可直接开采上堤，否则填筑料的含水量在运送到围堤填筑之前需在取土料场进行水分调节。当土料的天然含水量偏高匀，并覆盖塑料彩条布，防止雨水渗入；当天然含水量偏低时，采用带有雾状喷头小药量松动爆破方法施工，清渣采用PC200反铲挖掘机，辅以人工。清理完毕后，进行，尽量减少土石方外运。表层清理运至渣场，开挖土料填至凹洼部位，不足部分采用进出水口开挖料进行填筑。土方开挖采用PC200反铲挖装，15t自卸汽车运输，D85推土机推平，振动碾压实即可。遇块度较大的孤石采用松动爆破解小后，据招标文件业主在下库区分别设置了四个弃渣场和一个石渣中转料场，四个弃渣场分别为驼龙垾弃土造田区、鲁村垾弃土造田区、龙坝滩弃土造田区、堤旁弃渣渣场填筑前，先进行填渣范围内的场地清理。弃渣场采用自下而上分层填渣的方式。卸渣后应及时平整，严格控制弃渣场外侧边坡的坡度及平整度，形成便于排水的坡度。根据施工图纸或监理工程师指示，严格按指定的渣场弃渣，做好施工弃渣处理，并采取碾压、挡护或绿化等措施进行处理，不得向河道乱弃渣，防止和减少水土流失。弃渣最终完成后的边坡按设计要求进行修整，并按设计图纸要求做好本标段弃渣场范围内同时有其他标段弃渣时，按照尽量减少放炮次数，以减少对围堤施工的影响；控制单响药量以减少爆破飞石；每次爆破时，填筑面碾压完毕方可进行，以防爆破飞石混入松土中难剔除；控制爆破抛掷方向，减少爆破飞石对围堤填筑施工面及施工机械的破坏，每次爆破施工机械试验目的：验证各爆破方案的爆破参数和起爆方式的科学性和合理性，指导爆试验之后按照监理要求提交相应的试验资料，内容包括钻爆设计、实际的孔网布置、装药结构、起爆网络等记录、破坏范围与地震效应观测数据、爆破效果分析所有的永久性岩质边坡均采用预裂爆破或光面爆破，以减轻主爆区震动对边坡预裂爆破受岩石性质，地质构造及坡面形式等因素影响。据招标文件提供，本工程进出水口部位的岩石强度按照Ⅸ级考虑按Ⅶ考虑。根据我公司多年施工经验，暂确定预裂爆破参数见表7-4，典型爆破设主要参数进出水口岩石围堤岩石炮孔直径90mm90mm药卷直径不偶合系数2.82.8正常段线装药密度450g/m300g/m孔距100cm100cm堵塞深度以深孔梯段爆破作为本工程完成岩石开挖量的主要手段，一般情况采用设坡斜度一样的斜孔，每一次4排孔左右。根据原始地形的实际情况，梯段爆破前，下库开挖料主要用于填筑，因此这些部位的爆破要采用适合的爆破参数。为更好地控制爆破，满足各种填筑料的粒径要求，拟采用小抵抗线、挤压爆破等综合爆破技术，具体要通过生产性爆破实验确定。根据不同部位和要求，主爆孔的暂定参进出水口边坡梯段爆破设计图见附图AN-XSJ/C3-14，围堤梯段爆破图见附图AN-XSJ/C3-13，实际施工中根据具体岩石性质等进行炮孔种类梯段高度（m）孔深孔斜孔径孔距排距药差直单孔装药量（kg）单位耗药进出水口部位主爆孔45904.02.7480.45围堤部位主爆孔7.0904.02.50.4路基保护层采用手风钻水平钻孔预裂或光面爆破法施工，上部辅以垂直孔。根进行钻孔，故采用手风钻预裂或光面爆破法施工。围堤坡度较缓的部分边坡采用预留保护层，手风钻钻孔，光面爆破法施工开挖，坡度与永久边坡一致。进出水口底部的三个岩台，采用预留保护层，用手风钻进行钻孔，光面爆破施工。其初步暂定爆破参数见表7-6，具体参数在施工中通过实验确定。围堤基础保护层开挖典型爆破设计图见附图AN-XSJ/C3-17，进出水口底板保护层开挖典型爆破设计图见附图AN-XSJ/C3-18，进出水口岩台开挖示意图开挖见附图《潜孔钻抽槽爆破典型设计示炮孔种类梯段高度m孔斜°孔深m孔径mm孔距m排距m药差直径mm单孔装药量kg暂定单位耗药量围堤边坡预裂孔无3420.5无0.75300g/m路基保护层预裂孔2.505.0420.5无1200g/m路基保护层主爆孔2.5902.14210.4kg/m3底板保护层预裂孔2.505.0420.5无1200g/m底板保护层主爆孔2.5902.1420.45kg/m3起爆网络的设计原则是：保证梯段爆破临近坡面最大单段起爆药量符合规范要求；排间微差延时分段，尽可能多创造瞬时临空面以提高爆破效果，在新喷锚支护区爆破最大单段起爆药量必须确保其质点振动速度在安全范围以内。为减少震动，有些部位采用单孔毫秒微差网络起爆。利用孔间分段的方法，控制最大单响起爆药量，确保边坡、建基面和新喷锚支护区的安全以及控制飞石，减少开挖部位之间、起爆雷管起爆雷管MS9MS7MS5MS3起爆雷管爆破孔MS7雷管段别9999999/9 接起爆雷管 接起爆雷管 孔内雷管25 孔外接力雷管孔内雷管25施工监测主要是开挖边坡变形监测和爆破振动监测，采用以设备为主，人工巡由于开挖边坡范围大，影响因素多，为尽可能简化监测点的布置，又具体在施工前，将根据设计施工图进行施工期监测系统布置，报监理审批后实程序进行数据处理。通过施工安全监测对边坡开挖爆破设计进行修正，以对最大单边坡部位的位移观测主要进行地表变形观测来控制边坡整体变形。测点布置在土石方明挖工期安排主要综合考虑的因素有：进出水口石方开挖尽量提前，给尾水隧洞开挖及后续施工提交作业面；围堤施工由于受天气因素影响大，考虑到月堤，库盆部分工作面Q4土在围堤填筑前开根据总进度安排和施工准备情况，进场后随即开始营区场地平整的开挖和临时同时开始施工的有进出水口土石方明挖、围堤Ⅳ段开挖、泊口河疏浚施工。随后进本工程的设备主要是钻孔和挖装设备，根据土石方月开挖高峰强度，并结合不根据土石方开挖平衡土方开挖料流向，土方开挖运方开挖基本都运至丁字坝中转料场，平均运距按1.挖装设备按照土石方开挖高峰强度配置，完好率按85%计。此时各个开挖工作面全部展开，根据开挖强度，考虑到道路需要维护，渣场需要整理，场区道路等部土石方开挖主要集中在进出水口、围堤及库盆三个部位，九个工作面，考虑有设备名称规格型号正铲PC6