白河水電站渣場整治工程開挖方案設計

劉　嘉

（甘肅建筑職業技術學院，甘肅　蘭州　730050）

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白河水電站渣場整治工程開挖方案設計

劉嘉

（甘肅建筑職業技術學院，甘肅蘭州730050）

摘要：白河水電站渣場整治工程地形特殊、地質復雜、開挖工程量大，開挖項目包括大壩清基開挖、槽挖等土石方開挖及支護施工。開挖分5層，第一層：220～215 m，層高5 m；第二層：215～208 m，層高7 m；第三層：208～201 m，層高7 m；第四層：201～193 m，層高8 m；第五層：193～185 m，層高8 m；保護層：185～183.37 m，層高1.63 m。經研究與試驗，河床砂礫石覆蓋層用機械直接開挖，局部石方采用潛孔鉆鉆孔爆破，反鏟挖掘機挖裝，自卸汽車裝運，待排水箱涵混凝土施工完成，達到齡期強度后回填。采用多種開挖方案的配合，使開挖工作能快速、精準地完成。

關鍵詞：白河水電站；機械開挖；鉆孔爆破；預裂爆破

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.02.017

1　工程概況

白河水電站位于漢江上游干流、陜西省白河縣與湖北省鄖西縣交界處，是漢江干流七級電站開發的最末一級?？刂屏饔蛎娣e53 346 km2，占漢江流域面積34%。壩址平均流量713 m3/s，平均年徑流量225億m3。

白河水電站的開發任務是發電、航運，主要建筑物有泄洪沖沙閘、河床式廠房、升船機、左右岸非溢流壩及尾水平臺升壓站。水庫正常蓄水位193.73 m，死水位191.73 m，裝機容量180 MW。工程等別為二等、工程規模為大（2）型。

白河水電站渣場整治工程，包括擋水壩、排洪箱涵、進出口消力池、渣場頂部防護等項目，主要工作內容有：施工導流及水流控制、土石方開挖、壩基及壩體防滲、混凝土澆筑、砌石工程、攔污柵的施工，其工程量見表1所示。

表1　白河水電站渣場整治工程量匯總表

2　渣場整治總體施工方案及程序

2.1總體施工方案

渣場回填及箱涵施工，選擇在枯水期和部分汛期進行。施工期間采用上游圍堰、中部圍堰、下游圍堰保護，形成干地基坑，預埋兩根涵管導流。

本標段河床覆蓋層主要為砂礫石，可用機械直接開挖。局部石方采用潛孔鉆鉆孔爆破。D85推土機集料，渣料采用1～1.2 m3反鏟挖掘機挖裝，10～15 t自卸汽車裝運，堆放于附近河灘地。待排水箱涵混凝土施工完成，達到28 d齡期強度后進行渣料回填。

大壩基礎高壓擺噴防滲墻，采用高噴臺車，三管法施工。壩體土石方填筑，全部利用開挖渣料。采用1～1.2 m3反鏟挖掘機配10～15 t自卸汽車轉料，D85推土機鋪料、平料，12 t振動碾碾壓。不能碾壓的部位，采用蛙式打夯機或振動夯板夯實。

2.2總體施工程序

按照施工總進度安排和建筑物結構布置，經綜合考慮，擬定的施工程序見圖1所示。

3　土石方開挖施工

白河水電站渣場土石方工程開挖項目，包括大壩清基開挖、槽挖等土石方開挖及支護施工。

開挖共分5層，即：第一層：220～215 m，層高5 m；第二層：215～208 m，層高7 m；第三層：208～201 m，層高7 m；第四層：201～193 m，層高8 m；第五層：193～185 m，層高8 m；保護層：185～183.37 m，層高1.63 m。

3.1壩肩開挖施工方法

3.1.1場地清理

人工清理植被，含根須、草本植物的表土用反鏟配自卸汽車運至監理工程師指定的棄碴場。

圖1　渣場整治總體施工程序圖

3.1.2土方開挖

開挖前，首先進行測量放樣，標識出開挖范圍和位置。然后用人工清理開挖區域內的樹木和有礙雜物，清理范圍延伸至開挖線外側5 m，并將開挖線外3 m以內的樹根清除。同時，將開挖區域上部孤石、險石排除，較大塊石用小炮清除。開挖區域清理完畢后，即開始按設計要求，施工邊坡上部的地面排水系統，地面排水系統施工，始終超前開挖工作面1～2個臺階，在梯段開挖之前完成。

土方邊坡開挖接近設計坡面時，預留0.2～0.3 m厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修邊坡的方法是：制作一個與設計邊坡相同坡比的角尺，削坡時，用角尺檢查邊坡的超欠情況，邊檢查邊整修。在修整過程中，每隔3 m高差，用測量儀器檢查校核削坡情況，至達到設計要求的坡度和平整度為止。雨天施工時，施工臺階略向外傾斜，以利排水。在開挖過程中，根據需要，經常檢測邊坡設計控制點、線和高程，以指導施工，并在邊坡地質條件較差的部位設置變形觀測點，定期觀測邊坡變形情況，若出現異常，立即向監理工程師報告，并采取應急處理措施。

3.1.3石方開挖

根據兩岸邊坡石方開挖層較薄的特點，石方爆破開挖主要采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，輔以YT-28型手鉆，從上至下進行淺孔梯段爆破。邊坡預裂爆破采用QZJ-100B鉆孔，孔徑100 mm。1.2 m3反鏟挖掘機配合10 t自卸汽車，將爆破石渣運輸至圍堰填筑部位或麻虎溝河灘邊，大塊石用手風鉆造孔爆破。

由上至下分層開挖，采取深孔梯段微差爆破，梯段高度7～8 m，坡面采用預裂爆破，預裂深度同分級馬道高度。馬道和建基面保護層采取水平預裂或光面爆破開挖。

（1）梯段爆破施工

第一步：鉆孔

石方采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，孔徑76～100 mm。YT-28型手風鉆鉆孔，孔徑42 mm。

為了提高爆破效率、降低成本，梯段爆破孔采用寬孔距、小排距布孔方式，在布孔時應盡可能避開軟弱夾層；采用完全耦合裝藥結構和孔間微差，使爆破出來的石渣粒徑均勻，解炮量少。鉆孔施工中，由專人對鉆孔的質量及孔網參數按照作業指導書的要求進行檢查，如發現鉆孔質量不合格及孔網參數不符合要求，立即要求返工，直至達到要求。

第二步：裝藥、聯網爆破

均采取人工裝藥，主爆破孔以乳化炸藥為主，采取全耦合柱狀連續裝藥；緩沖及拉裂孔爆破采用乳化炸藥，采取柱狀分段不耦合裝藥。巖石爆破單位耗藥量暫按0.25～0.35 kg/m3考慮，最終單耗根據爆破試驗確定。梯段爆破采用微差爆破網絡，旱季采用毫秒電雷管聯網，電力起爆；雨季采用非電毫秒雷管連網，非電力起爆。分段起爆藥量按招標文件和技術規范控制，梯段爆破最大一段起爆藥量不大于500 kg；水平保護層上部一層梯段爆破最大一段起爆藥量不大于300 kg。臨近建基面和設計邊坡時，最大一段起爆藥量不大于300 kg。

（2）預裂爆破施工

第一步：預裂孔施工

采用QZJ-100B潛孔鉆造孔，孔徑76～100 mm，預裂孔間距為80～100 cm，鉆孔深度按馬道或開挖分層高程控制。

為使開挖面符合施工圖紙所示的設計輪廓線，保證坡面基巖的完整性和開挖面的平整度，在邊坡開挖施工中采用預裂爆破技術。

第二步：裝藥

選用φ32 mm的乳化炸藥，采用不耦合裝藥結構，線裝藥密度根據爆破試驗確定。預裂爆破起爆網絡采用非電導爆系統，導爆索傳爆，起爆方式同梯段爆破。為減小爆破震動對建基面的破壞，在預裂孔孔底設50～70 cm柔性墊層，同時，預裂孔起爆時間應超前主爆孔100 ms以上。

第三步：預裂孔裝藥結構

預裂孔均使用不耦合裝藥，由于預裂孔較深，底部夾制嚴重，其底部線裝藥密度加大為正常段的3倍，底部0.5～1.5 m為加強段。

3.2壩基開挖施工方法

3.2.1砂卵礫石層開挖

擋水壩段表層為含漂砂卵礫石層，分布于現代河床上部，河床表面漂石相對集中。對于體積大于0.7 m3的巨漂石采用手鉆解炮爆破，其余采用土方明挖法開挖。

基坑截流排水后，修建出渣道路至相應開挖部位，先進行表層淤泥清理，建好排水設施后再進行砂卵礫石層的開挖。開挖過程中進行基坑經常性排水，確保開挖在干地上進行。

開挖順序為：左右岸壩肩開挖，0+000～0+091.07段排水箱涵基礎部位，0+091.07～0+371.44段排水箱涵基礎，箱涵出口消力池基礎。

進行開挖邊線和高程測量放樣，對于開挖層較薄的地方采用推土機集渣，反鏟配合自卸汽車將渣料運至填筑部位或棄渣場。開挖層厚的地方，采用反鏟分層開按，每層開挖厚度不超過4 m，10～20 t自卸汽車運至填筑部位或渣場。體積大于0.7 m3的巨漂石采用手風鉆解炮爆破。兩岸邊坡的含漂砂卵礫石層采用1.0 m3反鏟削坡，人工配合修整至設計邊線。開挖好的基礎面用推土機整平至設計高程。

3.2.2溝槽開挖施工

溝槽開挖選用合理、科學的爆破技術和開挖方法，以確保設計輪廓。溝槽兩邊采用預裂（或光面）爆破技術，兩邊可同時起爆、分段控制，起爆時間相對滯后不少于100 ms。槽內石方采用分層爆破開挖方法，起爆網絡呈“Ⅴ”型布置，順槽逐排起爆，以減輕對兩側邊坡的沖擊震動。槽內鉆孔采用手風鉆，分層厚度不大于1.5 m。人工輔助清理爆渣。

3.2.3土石方開挖排水措施

（1）邊坡土方開挖前，先在開挖線以外挖好截排水溝，防止水流直接沖刷坡面。

（2）隨著邊坡的形成，在坡腳挖排水溝，并將邊坡上滲水引流到排水溝及施工區外。遇到邊坡上較大的地下滲流時，按監理人指示采取有效的疏導和保護措施。

（3）排水壩基礎含漂卵礫石層開挖前，先在上下游及左右邊坡腳處開挖好截排水溝及集水坑進行排水，必要時設置集水井，在開挖過程中進行基坑經常性排水，確保將地下水降低至最低開挖線0.5 m以下。

（4）土石方分層開挖的表面均形成0.2%～0.3%向外的坡度，以便自然排水。

（5）臨時施工道路靠山體側修建排水溝，防止積水滲入山體內，影晌邊坡穩定。

4　結束語

白河水電站渣場整治工程開挖工程量巨大，在綜合運用了多種開挖方案后，施工過程較為順利，進度、質量、安全等各方面也得到很好的控制，最終達到了預期效果，為今后的工程項目提供很好的借鑒。

參考文獻：

［1］郭光文.二期工程大壩開挖快速施工［J］.中國三峽建設，1999（11）.

［2］劉洋.巖質邊坡開挖卸荷力學特性及其在水利工程中應用研究［J］.重慶大學學報，2014（05）.

［3］成萬龍.分析水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術的應用［J］.珠江水運，2014（09）.

［4］魯友運，余毅.漢江興隆水利樞紐導流明渠開挖施工技術［J］.人民長江，2010（10）.

［5］鐘登華，毛寨漢，朱慧蓉.水利水電工程土石方開挖可視化設計方法初探［J］.水利水電技術，2001（12）.

［6］劉輝.新疆布爾津山口水利樞紐拱壩高邊坡開挖及支護技術［J］.水利水電技術，2012（09）.

作者簡介：劉嘉（1983-），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，大學本科，主要從事水利水電工程專業課程的講授工作。

收稿日期：2015-12-07

中圖分類號：TV54

文獻標識碼：A