水庫工程壩基開挖施工技術難點的探究

【摘要】本文以某工程施工作為實際案例，針對復雜地質環境下水庫壩基開挖施工的難點問題進行分析，并給出具體的應對方案，望能起到拋磚引玉的作用。

【關鍵詞】水庫壩基開挖；施工難點；應對措施

一、工程概況

某水庫修建工程，正常蓄水位49.4m，總庫容4018萬m3，主要由一座主壩、兩座副壩、溢洪道及輸水隧洞組成，壩型均為土石分區壩，主壩最大壩高66m。大壩基坑總開挖量170萬m3，壩體總填筑量700萬m3。其中主壩基坑淤泥開挖量120萬m3，淤泥層平均含水量62.38%，最高達92.8%，顯軟塑一流塑狀，地質情況復雜；開挖面積136000m2，土方量130萬m3，最大開挖深度達-14.7m，主壩壩體填筑量430萬m3。本文主要對該大壩基坑開挖施工的難點與應對措施進行探討，以供類似工程參考。

二、基坑開挖施工的難點及應對措施

1 施工難點

施工難點大致包括：其一，基坑河谷形似“U”，開挖出渣工作面的安設難度大，工作出渣有多個，出渣道路車流量相當大；其二，淤泥層開挖深度最大達16m，局部帶有貝殼粉細砂層，因淤泥層含水量大，在開挖過程中存在巨大的安全隱患；其三，河床基坑淤泥層深槽的走向為從上游到下游，基坑開挖之后的上下游的邊坡最大值是16m，基坑開挖施工工作是否到位在一定程度上會對基坑上下游邊坡的穩定性與安全性產生影響；其四，施工工期短、緊張，主壩基坑開挖是核心線路工期，也是該工程進度控制中控制難度最高的一道工序。

2 應對措施

1）下基坑道路的設置：大壩基坑開挖比較深，深度值最大區域達到了16m，怎樣設置排水設施、建立通暢的開挖道路是基坑施工的重要所在。依照前期施工狀況與施工經驗，施工道路布置可參考下圖1、圖2。

①大壩基坑地表高程一般在0.5m一1.0m之間，根據施工現場情況，考慮在大壩左、右岸靠近山邊布置2條主干道，路寬12m，高程1.0m左右，滿足基坑開挖機械運行，為大壩上下游交通提供有力保證。

②利用上、下游圍堰及左、右岸主干道將基坑施工區形成閉合區域，沿上、下游圍堰及左、右岸施工道路交匯的四個點布置四條下基坑道路，路寬9.0m路基必須為原始土層，坡度按照9%考慮，根據開挖深度逐步加長，方向基本平行于左、右岸主干道。開挖至-9.0m深度時，左、右兩條道路各自聯通，與左、右岸主干道形成兩條環狀閉合施工道路，為下一步大面積開挖提供便利。

③結合設計圖紙與前期開挖工作過程中所積累的施工經驗，采取分層開挖的方式針對大壩基坑開展施工工作，依據-2.5m、-6.0m、-9.5m進行分層開挖，有效保證在下一層開挖前此層之上的淤泥能開挖完畢，同時，將開挖層高控制到大概3m，同時，從-2.5m、-6.0m、-9.5m逐步降低基坑開挖面貌，禁止違背施工方案胡亂施工的情況發生。

④將臨時道路安設于-2.5m、-6.0m、-9.5m層面，臨時道路分別和下基坑中的四條道路相連，其之間的艱巨也應嚴格遵守施工設備高效出渣的原則，兩個臨時道路中心間距應以24m為宜，路面寬度是9m，石渣鋪筑的厚度可考慮設置成1.5m。

⑤基坑采用自上而下開挖形成一9.5m高程基面后，基坑護腳支護河堤采用“拋石擠淤法”進行施工，先從左右岸拋“堅硬塊石”于上下游坡腳處，鋪填厚度根據實際情況可控制在1-2m范圍，鋪填寬度按10m考慮，垂直下擠并采用20t以上振動碾逐層碾壓，當填筑體下的淤泥被強制擠向兩側，向上翻涌和隆起時及時清運翻涌淤泥至棄渣場。

2）施工排水

①在開挖區域附近安設截排水溝或者排水槽，尤其是在下游面與上游面，以免外來水轉入到開挖作業面。

②在主要施工道路開展排水工作，順著出渣主干道路內側安設排水溝，排水溝產生健全的排水系統，分層安設積水坑，集中抽排水。

③基于各層開挖時逐步產生的開挖面，安設積水坑，有效確保工作面滲透水或者雨水可自動地流入至積水坑中，在坑內安設泥漿泵或者潛水泵抽水。

3）開挖施工作業流程

開挖施工作業按如下流程進行：主干出渣道路形成～臨時施工道路（馬道）填石渣～工作面淤泥開挖～裝渣、出渣～臨時道路（馬道）進占～石渣鋪筑～工作面淤泥開挖出渣～下一工作循環臨時道路進占且石渣沉降穩定后，挖掘機開始左右及前方三個工作面的淤泥開挖工作，邊開挖出渣邊進行前方石渣鋪筑，必須保證道路寬度9m，雙車道要求。

由于淤泥的含水率相當高，在施工工作面進占時容易出現因淤泥被擾動而引起的坡面整體順層滑動，為保證工作面的人員、設備的安全，在每個施工作業面安排專人進行安全巡查，防止安全發生事故。

4）-9.5m高程基坑護腳支護河堤施工

①上游基坑坡腳開挖支護施工。在形成-9.5m高程基面后，采用擠淤法進行開挖，先拋填大于0.5m的塊石于上游坡腳處，鋪填厚度根據實際情況在1一2m左右，鋪填寬度為10m，采用20t振動碾垂直下擠，當碾壓層面沉降穩定后，從拋石邊緣開挖淤泥，開挖深度2.0m，寬大于80m，再拋填塊石（10m寬）并采用振動碾碾壓至沉降穩定后，開挖至-13.3m高程，寬度大于30m，并盡快填風化石至-9.5m高程，形成寬30m的堆（拋）石河堤支護。

②下游基坑坡腳開挖支護施工。在形成-9.5m高程基面后，采用擠淤法進行開挖，先拋填大于0.5m的塊石于下游坡腳處，鋪填厚度根據實際情況在1一2m左右，鋪填寬度為10m，采用20t振動碾垂直下擠，當碾壓層面沉降穩定后，從拋石邊緣開挖淤泥，開挖深度2.0m，完成-11.5m高程以上淤泥開挖；再在-11.5m平臺分2次拋填塊石（10m寬）并采用振動碾碾壓至沉降穩定后，爭取一次擠淤至設計持力層，然后開挖至-14.7m高程，寬度大于30m，并盡快填風化石至-9.5m高程，形成寬30m的堆（拋）石河堤支護。

5）低于-9.5m高程的淤泥開挖施工

在形成-9.5m高程河堤以后，可考慮運用封閉式開挖手段開挖出-9.5m高程內基坑淤泥，并同步應用風化石促使基坑護腳支護河堤加固，堤中淤泥可考慮運用分層開挖曾，確保分層的厚度不超過3m。由-9.5m到基坑設計基底開挖高程，深度值處于3至5.2m的范圍內，上游結合具體起情況可分兩層進行開挖，依據實際情況下層可分三層進行開挖，從-9.5至11.5m為一層開挖，從-11.5m至-13.3m為一層開挖，從13.3m至14.7m為一層開挖。

6）主要設備配置分析

根據工程進度計劃和開挖強度的要求，布置基坑開挖臨時道路，考慮一個出渣點布置一臺挖掘機，共安排14臺挖掘機用于基坑淤泥出渣，型號為PC200/8臺、CAT330/4臺、CAT330BL/2臺。另外考慮安排2臺PC200挖掘機挖裝石渣及塊石用于工作面鋪筑。挖掘機總量16臺。考慮安排振動碾和推土機各兩臺用于道路及馬道鋪設和碾壓施工。

大壩下游棄碴場是主壩淤泥棄渣的主渣場，其與大壩基坑之間相距1.1公里，基坑的所有出渣點每臺挖掘機配置4至5輛20噸的自卸汽車，總共配備了70臺自卸汽車。

結語

在該工程施工階段，由于寒潮的影響，降雨頻繁，汽車出渣難度大，因高含水量壩基會增加淤泥開挖施工難度，因此在此方面展開了具體地研究，運用拋石擠淤固坡、抽槽降水、河堤固坡腳等諸多開挖新工藝，促使施工過程中出現的難題得到妥善地處理，給壩體填筑、壩基處理預留出充足的時間，從而有效確保工程主壩的安全施工。

參考文獻：

[1] 侯松柏.淺析基坑開挖工藝流程及施工要點[J].黑龍江科技信息. 2013（15）

[2] 崔明杰.淺析水利工程中壩基開挖施工技術[J].科技創新與應用.2014（10）