土石方开挖及支护工程方案.docx

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1、第06章土石方开挖及支护工程6.1 工程概况6.1.1 工程特性碧玉河四级水电站位于云南省怒江州兰坪县境内的下游河段，为混合式开发水电站，距云南昆明市公路里程约637km,距云南大理市公路里程约309km,距兰坪县城公路里程约91km,坝址、引水线路和电站厂区临近中（排）河（西）公路布置，交通便利。碧玉河四级水电站为碧玉河开发的最末一级，坝址处设计多年平均流量17.4m3s,多年平均径流量5.4967亿m3；水库正常蓄水位2018m,死水位1985m,总库容3450万m3,调节库容为2675万m3,电站装机2台，单机容量50MW,总装机容量10万KW0碧玉河四级水电站工程为首部拦河坝长隧洞引水

2、式电站，岸边式地面厂房。枢纽主要建筑物有砾石土心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸排沙放空洞、左岸引水建筑物和地面厂房。6.1.2 工程地质条件导流隧洞布置在河流左岸，进口位于大坝上游约20Om的岸边，底高程1955.0m；出口位于大坝下游约30Onl的岸边，底高程1948.0m。导流隧洞区山体雄厚，地形坡度约45。50。，隧洞埋深一般10145唳隧洞沿线大部分基岩裸露，基岩主要为第三系古新统云龙组（Ey）的粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩及钙质泥岩，地层总体产状NW290SWZ70o局部地表覆盖有13m厚的残坡积含碎石粉质粘土，强风化岩体下限埋深515m不等。隧洞区地质构造以节理、裂隙为主；地下水以基岩裂隙水

3、为主，强风化岩体中透水性较强，往深处逐渐变弱，地下水对混凝土的腐蚀性尚不明确，需待地下水分析成果出来后再行评价；除在坝轴线附近左岸坡脚发育有一处崩塌堆积（Q42）体外，其它部位未见滑坡、崩塌、危岩等其它不良地质现象。根据进、出口段地表调查及统计，主要发育三组节理裂隙：NW290o305SWZ70o75,为层面，卸荷张开宽1IOCnb岩屑充填，延伸长大于20m,裂隙密度13条/m；NE15o30。SEZ80o,卸荷张开宽15cm,岩屑半充填，延伸长46m,裂隙密度34条m,EWNZ35o46,卸荷张开宽13cm,岩屑半充填，延伸长大于IOln,裂隙密度34条/m。(1)进口边坡稳定性评价导流洞进

4、口自然边坡坡度约50,受引水洞洞脸开挖，其上部地形不完整，其中高程1979m以下为引水洞弃渣覆盖。边坡高约30m,岩层倾向坡内，山坡整体中等稳定。边坡岩体为强风化状的粉砂质泥岩夹少量泥质粉砂岩，紫红色夹灰黄色，顺层夹泥质及岩屑，分布有节理密集带，岩体水平卸荷深IOnl左右，受第组倾向坡外的不利结构面切割，边坡岩体会产生局部塌滑，边坡局部稳定性差。(2)出口边坡稳定性评价导流洞出口自然边坡坡度为4550,较陡。边坡高约30m,岩层倾向坡内，山坡整体中等稳定。边坡岩体为强风化状的粉砂质泥岩，紫红色为主，部分灰黄色，中厚层状。岩体风化卸荷较严重，水平卸荷深15m左右，受第组倾向坡外的不利结构面切割，

5、边坡岩体会产生局部塌滑，边坡局部稳定性差。6.1.3主要项目及工程量边坡开挖及支护工程，主要包括导流洞进、出口边坡土石方开挖及支护，排沙放空洞边坡土石方开挖及支护。具体工程量见表6.1T。表6.1-1土石方明挖与边坡支护主要工程量表序号工程项目单位导流洞进口导流洞出口排沙放空洞进口备注1土方明挖Ifl32600135510022石方明挖m31039054195122含危石清理3锚杆根71730315025,L=5m4喷混凝土C20m32021098335厚IOcm5PVC排水管m2689906506.2施工规划6.2.1施工规划原则土石方开挖工程施工，采用自上而下分期、分层开挖的施工原则，分层

6、高度，应与设计边坡的马道相适应。一般分层梯段高度：土层为3.0-5.0m,石方开挖为6.09.Omo开挖施工进度和开挖的次序，应满足施工总进度计划和混凝土浇筑施工的需要。同时，为导流洞、排沙放空洞的开挖、混凝土衬砌施工创造便利条件。在岩体开挖之前，应进行开挖爆破试验，取得合理的钻爆施工参数后，再进行大方量石方的开挖施工。以确保开挖有用料满足砂石加工系统的要求，降低爆破料大块率，加快整个工程的施工进度，减少施工成本。（4）要充分考虑水文气象条件对开挖施工的影响。6.2.1.1施工工作面划分根据开挖及支护的工程部位、地形条件、道路布置以及工期要求，开挖工作面按导流洞进、出口，分两个工作面进行施工。

7、进口工作面：包括导流洞、排沙放空洞进口的全部土石方开挖及支护工程。出口工作面：包括导流洞出口的全部土石方开挖及支护工程。6.2.2施工道路规划施工道路布置，详见投标文件附图施工总平面布置图（图号：投附-BYH-SG002-2010-02-01）。6.2.3风、水、电布置6.2.3.1施工供风土石方开挖及支护用风的设备，主要为手风钻、潜孔钻、混凝土喷射机施工机械等。施工用风采取固定与移动相结合的方式供风，且尽量靠近负荷中心。导流洞进口开挖施工用风，使用2#供风站供风。导流洞出口开挖施工用风，使用1#供风站供风。排沙放空洞进口开挖施工用风，使用3#供风站供风。零星用风通过12?/IIIin移动空压

8、机解决。供风主风管，采用10015Omm的钢管接至开挖高程，分向铺设至各施工区附近,然后再以高压胶管向各用风设备供风。供风干管随开挖高程的下降移设。6.2.3.2施工供水施工供水主要用于钻孔、喷混凝土、冲洗浇筑仓位、混凝土养护、灌浆等用水。导流洞进口使4#高位水池供水、排沙放空洞进口使用5#高位水池供水，导流洞出口使用3#高位水池供水。供水干管使用50100mm钢管接至开挖高程，分向铺设至各施工区附近使用，并随开挖面下降移设。6. 2.3.3施工供电施工供电主要为施工照明、钻孔设备、支护设备等供电，使用导流洞进、出口附近布置的变压器引至作业面供电。施工供风、供水、供电的布置，详见投标文件附图施

9、工总平面布置图（图号：投附-BYH-SG002-2010-02-01）。7. 3施工程序根据招标文件的给定的条件、工程实际情况，土石方明挖及支护的施工程序为：7.1.1 导流洞、排沙放空洞进口导流洞、排沙放空洞进口施工程序，见图6.3T。图6.3-1导流洞、排沙放空洞进口施工程序框图7.1.2 导流洞出口导流洞及尾水出口施工程序，见图6.3-2。6.4主要施工方法和技术措施6.4.1土石方开挖导流洞进口边坡开挖，在施工道路以施工完成后及围堰部分完成后，既可开始进行开挖施工。排沙放空洞进口边坡开挖，在施工道路以施工完成后及围堰部分完成后，既可开图6.3-2导流洞出口施工程序框图始进行开挖施工。导

10、流洞出口边坡开挖，在施工道路施工完成后，开始进行施工。土方分层开挖，每层开挖厚度3.05.0m,使用液压挖掘机直接挖、装自卸汽车运弃渣场，对于陡坡薄层土方，使用液压挖掘机甩渣至下部平台装车。土方边坡用液压挖掘机配合人工按设计坡比削坡。石方采取分层开挖，层厚一般为7.0m,使用液压钻机钻孔，梯段爆破，液压挖掘机直接装自卸汽车运至弃渣场或回采场。石方边坡主要采取预裂爆破，主爆孔采用全手风钻造孔，预裂采用KQD-80型潜孔钻造孔，人工装药爆破。土石方明挖以梯段开挖为主，石方开挖每层高度一般不超过9.0m。根据技术条款的要求，靠近马道的地方预留2.Om保护层，底板预留2.Om保护层。马道上部保护层采用

11、水平预裂的方法开挖、建基面保护层按规范要求的施工方法开挖。6. 4.2边坡支护边坡支护包括锚杆、挂网喷混凝土支护。喷锚支护均采用人工搭设排架进行施工。锚杆使用手风钻造孔（大于4.5m时，使用接箍钻杆），注浆采用MZT注浆机。喷混凝土采用TK-961混凝土干喷机，人工持喷头喷射。坡面支护利用分层面和设计边坡的马道搭设排架跟进施工。6.5边坡开挖施工工艺说明6.5.1 开挖施工流程土石方明挖工艺流程见图6.5-l06.5.2表面清理开挖前，首先进行测量放样，标识出开挖范围和位置，然后用人工清理开挖区域内的树木和有碍杂物，清理范围延伸至开挖线外侧3.Om的距离，并将开挖边线3.Om以内的树根清除。同

12、时，将开挖区域上部孤石、险石排除，较大块石用小炮清除。开挖区域清理完毕后，即开始按设计要求，施工边坡上部地面排水、安全防护系统，地面排水及安全防护系统施工，始终超前开挖工作面12个台阶，在梯段开挖图6.5-1土石方明挖施工工艺流程框图6.5.3覆盖层剥离缓坡段的覆盖层用装载机集料，液压挖掘机装20t自卸汽车清理。陡坡段的覆盖层待开挖面降到高程后用液压挖掘机逐层清理。开挖料运到弃料场。6.5.4土方开挖土方开挖采用液压挖掘机，按照测量放样开口线，沿马道方向形成边坡开口，然后自上而下分层开挖施工。每层开挖的厚度为3.O5.0m。开挖料采用液压挖掘机装自卸车运输到弃渣场。施工中遇大孤石时，使用手风钻

13、钻爆解小。覆盖层边坡使用反铲削坡，人工配合修整边坡。同一层面开挖施工，按照“先土方开挖，后石方开挖，再边坡支护”的顺序进行，使开挖面同步下降。开挖土料直接装车，较宽部位用推土机配合集料。土方边坡开挖接近设计坡面时，按设计边坡预留0.203m厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修边坡的控制方法：制作一个与设计边坡相同坡比的角尺，削坡时，用角尺检查边坡的超欠情况，边检查边整修。在修整过程中，每隔3.m高差，用测量仪器检查校核一次削坡情况，形成达到设计要求的坡度和平整度为止。雨天施工时，施工台阶略向外倾斜，以利部位排水。在开挖施工过程中，根据施工需要，经常检测边坡设计控制点、线和高程，以指导施工，并在

14、边坡地质条件较差部位设置变形观测点，定时观测边坡变形情况，如出现异常，立即向监理工程师和业主报告并采取应急处理措施。6.5.5石方开挖6.5.5.1施工工序石方开挖工序见框图6.54。图6.5-4石方开挖施工工序框图石方开挖由上至下分层进行施工，采用深孔梯段微差爆破，梯段高度5.09.0m,坡面采取预裂爆破；马道和建基面采用水平预裂爆破。初步爆破设计，详见投标文件附图石方开挖爆破设计图(图号：投附-BYH-SG002-2010(II)-06-01)。6.5.5.2梯段爆破施工钻孔主爆孔使用全液压钻机造孔，予裂孔使用KQD-80型潜孔钻造孔，钻孔孔径76mm。为了提高爆破效率、降低成本，梯段爆破

15、孔采用宽孔距，小排距布孔方式，在布孔时应尽可能避开软弱夹层；采用完全耦合装药结构和孔间微差，使爆破出来的石渣粒径均匀，解炮量少。钻孔施工过程中，由专人对钻孔的质量及孔网参数按照作业指导书的要求进行检查，如发现钻孔质量不合格及孔网参数不符合要求，立即要求返工，直至达到钻孔设计要求。装药、联网爆破均采取人工装药，主爆破孔以2#岩石硝核和乳化炸药为主，采取全耦合柱状连续装药；缓冲及拉裂孔爆破孔采用乳化炸药，采取柱状分段不耦合装药；岩石爆破单位耗药量暂按0.40.6kgm3考虑，最终单耗根据爆破试验确定。梯段爆破采用微差爆破网络，旱季采用115段毫秒电雷管联网，电力起爆。雨季采用115段非电毫秒雷管连网，非电起爆。分段起爆药量按招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大一段起爆药量不大于500kg；水平保护层上部一层梯段爆破最大一段起爆药量不大于300kg；临近建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不大于300kg。根据类似工程爆破试验得出的爆破参数，暂定爆破设计参数如下：梯