復雜地基條件下土石方開挖施工方法

時 強

（積石山引水工程建設管理局，甘肅 臨夏 731700）

一、概述

積石山引水工程（引水渠首工程）為Ⅲ等中型工程，設計引用流量2.5 m3/s，最大引用流量3.0m3/s，最小引用流量0.77m3/s，采用直徑為2.2m~1.5m的壓力鋼管引水。引水管線自積石峽水電站左岸表孔溢洪道堰閘段灌溉取水口接出，在中孔泄洪洞出口消力池左側設岔管，將管線一分為二，一根管道給甘肅省積石山供水，另一根管道給青海省民和縣供水。

主要建設內容為引水渠首壓力鋼管道長1061m的土建、機電設備及安裝、金屬結構及安裝等。土方明挖主要包括永久工程和臨時工程的引水管線、鎮墩、閥井的基礎開挖，石方明挖主要包括壓力管道的管基、鎮支墩基礎、關門溝邊坡等的石方開挖工程。

二、施工特點

由于壓力鋼管管道基礎施工受地理位置的影響，對施工帶來較大的難度。施工區地形地勢復雜，工作面難以展開，而且開挖深度較深，開口線較寬，在施工順序及方法上有一定的難度，施工很難保證和順利進行。通過方案優化，合理布置和安排，采取合理有效的方法，保證工程各工序能夠順利進行，并按進度計劃順利完成。

三、土方開挖施工方法

土方開挖施工采用分段開挖，直接采用反鏟挖裝，自卸車運輸至渣場，部分地形狹小的部位，開挖渣料盡可能堆存，后考慮再利用。

（一）開挖施工工藝流程。施工準備→測量放線→清除雜物→開挖表土→管槽基礎開挖→裝車運輸→建基面坡比修整→基礎處理→基面驗收。

（二）管槽基礎土方開挖。土方開挖體型為梯形斷面，最大頂部寬度為6.5m，最小寬度為1.5m，邊坡坡比為1：0.5。開挖從上游面開始，向下游逐漸推進。采用1.2m3的反鏟分段、從上而下分層開挖的方式進行，開挖受地勢條件限制，工作面狹小，最窄處約7m，開挖難度較大，全面開挖后施工道路無法保證，后序鋼管安裝更有難度，必須采用分段開挖的方式，開挖完一段后將鋼管運輸至溝槽，進行混凝土連續管座的澆筑，后續工序全部完成后進行下一段的開挖，同時保證開挖區內施工道路暢通。第一層開挖深度2.2m，反鏟后退法開挖，第二層直接開挖至設計高程，邊坡采用人工配合反鏟進行修整。開挖渣料根據整體渣料平衡先集中堆存在下游上壩洞洞口處，等關門溝及低線路上游部分回填施工時將該渣料作為有用料利用。

四、石方開挖施工方法

石方開挖為本工程的重點，此處受地理位置、周邊環境等影響，開挖難度較大。在施工程序及方法上都要因地制宜，采取相應的合理有效的方法，從而在施工中不影響下道工序的順利進行。

（一）施工工藝流程。開挖順序為：施工準備→測量放線→鉆爆開挖→建基面基礎開挖。

（二）管槽基礎石方開挖。本工程石方開挖體型較小，又臨近積石峽水電站結構建筑物，對開挖爆破藥量的控制尤為重要。

為保證設計體型和建基面巖石的完整性及達到巖石物理學性質指標，采用手風鉆造孔，淺孔，小藥量控制爆破。采用預裂及光面爆破施工技術、控制爆破藥量以保護邊坡，開挖的邊坡需支護時在分層開挖過程中逐層進行。管道及鎮、支墩基礎開挖采用手風鉆造孔，巖層開挖在覆蓋層剝離完成后，再進行巖石鉆爆，巖石開挖從上至下進行小梯段掏槽開挖，開挖遵循自上而下原則，采用先中間拉槽，后兩側開挖的原則。渣料利用1.2m3反鏟挖裝，20t自卸車拉運。對于特殊部位的巖石開挖，為保證設計體形和建基面巖石的完整性及達到巖石物理學性質指標，石方開挖采用高效無聲破碎劑結合液壓破碎錘進行建基面的開挖，局部采用人工撬挖。采用預裂及光面爆破施工技術、控制爆破藥量以保護邊坡。（1）爆破參數的選擇由于管溝溝槽狹窄，加之巖石不能及時挖運，全部鉆孔一般只有向上的臨空面。為控制爆破震動和飛石，并達到預期爆破效果，對臨近溝槽邊坡的炮孔采取緩沖爆破，適量減少炸藥單耗和鉆孔間距；對溝槽中間炮孔，適量增加裝藥量，控制微差起爆最大段別藥量。開挖采用手風鉆鉆孔，孔徑為42mm，單耗取0.4kg/m3，孔間、排距為1.5m×1.2m，最大孔深3.0m，爆破網絡采用非電毫秒延期雷管微差延時網絡電力起爆。單響藥量控制在10~20kg之間。主爆破孔以2#巖石乳化炸藥為主，采取全耦合柱狀連續裝藥；預裂孔采取柱狀分段不耦合裝藥；巖石爆破單位耗藥量按0.4kg/m3~0.5kg/m3。梯段爆破采用非電毫秒微差爆破網絡，非電毫秒雷管采用MS1~MS15段，電雷管起爆的方式進行，分段起爆藥量按不大于30kg控制。（2）控制爆破施工措施方案對該部位采取淺孔、小梯段爆破開挖，將爆破地震波盡量轉換為高頻面波的形式，以減小爆破對建筑物的損害。石方明挖爆破區用竹夾板，沙袋進行覆蓋，減少爆破飛石。在爆破飛石方面采用非電毫秒雷管孔內與孔外延時相結合的方法實現單孔微差起爆，準確控制爆破方向，保證堵塞質量。并配置專人專車對道路進行維護，每次爆破完完成后，立即清理路面碎石危石，同時對現有施工道路上、下各300m范圍內必須設置警示牌。

五、施工過程控制

（一）土石方開挖前的質量檢查和驗收，做好設計圖紙的核對與審核，確保體型布置無誤。

（二）用于開挖工程量計量的原始地形測量的復核檢查；按施工圖紙所示的工程建筑物開挖尺寸進行開挖剖面測量放樣成果的檢查，開挖剖面放樣成果，作為工程量計量的依據。

（三）土石方開挖過程中，定期測量校正開挖平面的尺寸和標高，以及按施工圖紙的要求檢查開挖邊坡的坡度和平整度。

（四）土石方明挖工程完成后按施工圖紙要求檢查基礎開挖面的平面尺寸，標高和建基面平整度。

結語

甘肅省積石山引水工程在復雜地基條件下土石方開挖施工，通過合理布置，施工過程嚴格控制，土方開挖的合理布置及實施，為后續工作奠定了良好的基礎。石方開挖從布孔至裝藥爆破都責任到人，嚴格操作每一道工序。經過精心施工，本工程開挖效果良好，從開挖后的體型及基礎面驗收上，都取得好的效果，為在復雜地基條件下的開挖施工帶來寶貴經驗。

[1]朱琳.淺析復雜地質條件下的基坑圍護施工工藝[J].商品與質量·建筑與發展，2013 （06）.