基于水庫(kù)壩基開(kāi)挖施工技術(shù)措施探討

【摘要】文章著重針對(duì)水庫(kù)壩基開(kāi)挖施工技術(shù)措施及施工控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析探討，以供類(lèi)似水庫(kù)工程參考、應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)壩基；開(kāi)挖施工；施工控制

一、水庫(kù)壩基的地質(zhì)狀況

水庫(kù)壩型為面板堆石壩，最大壩高86.5 m。壩基礎(chǔ)開(kāi)挖區(qū)地形和地質(zhì)情況是：河谷寬95～140 m，谷底高程在設(shè)計(jì)壩頂高程以下73.3～68.3 m 處，河床覆蓋層厚7～8 m，河谷中間發(fā)育一深槽，鉆探揭露最大深度15.1 m，該深槽約10～15 m，基巖巖性為混合花崗巖、變粒巖為主，壩軸線處河床全、強(qiáng)風(fēng)化帶一般厚1.5～8 m，弱風(fēng)化帶一般厚14～20 m，其中左側(cè)河谷全、強(qiáng)風(fēng)化帶厚1.5～5.5 m，弱風(fēng)化帶厚14～18 m，實(shí)際開(kāi)挖至設(shè)計(jì)壩頂高程以下82.3 m 處，右側(cè)河谷全、強(qiáng)風(fēng)化帶厚4～8 m，弱風(fēng)化帶厚35～55 m，實(shí)際開(kāi)挖至設(shè)計(jì)壩頂高程以下88.3 m 處。

二、壩基施工過(guò)程

根據(jù)上述大壩基礎(chǔ)情況，壩基石方屬于敞開(kāi)式槽型開(kāi)挖，2013 年6 月18 日正式開(kāi)始開(kāi)挖，施工條件及任務(wù)主要如下：壩基開(kāi)挖最大長(zhǎng)度為263.8 m，最大寬度為140 m，最大深度為29 m，壩基開(kāi)挖河卵石192190 m3，石方開(kāi)挖533 900 m3，合計(jì)為727 800 m3，工程量較大。在主汛期來(lái)之前壩體填筑又要達(dá)到攔洪高程，工期十分緊迫。這就對(duì)開(kāi)挖的施工組織提出了很高的要求，對(duì)此施工單位編制了科學(xué)合理的施工方案，組織精良的設(shè)備和熟練的施工機(jī)械操作人員。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件及工期要求，開(kāi)挖總體施工方案為：“先下游后上游、分條帶，分塊，分層”的開(kāi)挖方法。施工過(guò)程如下：“先下游后上游、分條帶”具體是：首先開(kāi)挖下游次堆石填筑區(qū)的壩基，再開(kāi)挖上游主堆石填筑區(qū)的壩基，壩基開(kāi)挖施工時(shí)按每30 m 寬，將壩基劃分為八個(gè)縱向條帶，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和施工設(shè)備，每次并排進(jìn)行兩個(gè)條帶的開(kāi)挖工作。2013 年7月26 日完成了下游次堆石填筑基礎(chǔ)區(qū)的開(kāi)挖后，緊接著就進(jìn)行次堆石的填筑施工，保證了壩基開(kāi)挖對(duì)次堆石的填筑施工進(jìn)度的影響減小到最低程度。2013 年9 月23日次堆石填筑至攔洪高程，順利地完成了一期的施工任務(wù)。“分塊，分層”施工過(guò)程如下：將整個(gè)壩基橫向劃分為三塊，為左壩肩、右壩肩、基坑中部各一塊。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，覆蓋層直接采用挖機(jī)和自卸汽車(chē)進(jìn)行施工，因?yàn)樯厦嫱瑫r(shí)進(jìn)行了兩個(gè)條帶的施工，也就是能同時(shí)進(jìn)行兩塊的開(kāi)挖施工。“分層”施工表現(xiàn)在上下兩層錯(cuò)開(kāi)進(jìn)行開(kāi)挖施工，由于開(kāi)挖深度在15～20 m 之間，采用分層，每層厚度為4～5 m，后退法施工，這樣上一層開(kāi)挖一段距離后，施工場(chǎng)面足夠?qū)掗煟軌驖M足下層機(jī)械進(jìn)行施工時(shí)，立即組織機(jī)械及人員進(jìn)行下一層的基礎(chǔ)開(kāi)挖工作。通過(guò)上述的施工組織，基礎(chǔ)開(kāi)挖就形成了多條帶、多塊、多層同時(shí)進(jìn)行，有利地推動(dòng)了開(kāi)挖的施工進(jìn)度。覆蓋層以下為弱風(fēng)化巖石，坡度較為平緩。為加快施工進(jìn)度，石方開(kāi)挖采用爆破進(jìn)行施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖性情況采用合理的爆破方法，爆破主要采用“兩個(gè)結(jié)合”即：深孔梯段爆破和淺孔微差控制爆破相結(jié)合，周邊光爆和預(yù)裂及保護(hù)層一次開(kāi)挖相結(jié)合的原則，同時(shí)優(yōu)化爆破參數(shù)、合理地組織機(jī)械進(jìn)行施工，就能保證又好又快地進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖。爆破后石渣采用挖機(jī)裝自卸汽車(chē)后，將能用于壩體的填筑料運(yùn)至臨時(shí)堆放區(qū)堆放，不能用于壩體的填筑料運(yùn)至業(yè)主指定的棄渣場(chǎng)。

三、施工控制要點(diǎn)

水庫(kù)壩基開(kāi)挖依據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工經(jīng)驗(yàn)重點(diǎn)控制“一個(gè)基面，兩個(gè)岸坡”。“一個(gè)基面”為大壩的基礎(chǔ)建基面，“兩個(gè)岸坡”為大壩基礎(chǔ)建基面和兩個(gè)岸坡相結(jié)合的部位。

（一）施工控制要求達(dá)到的目標(biāo)

（1）基礎(chǔ)面如有欠挖，水平建基面高程的開(kāi)挖偏差不應(yīng)大于±20 cm。

（2）基礎(chǔ)面如有反坡（設(shè)計(jì)規(guī)定者除外），應(yīng)處理成順坡。

（3）基礎(chǔ)面的陡坎頂部如呈尖角，應(yīng)處理成鈍角或弧形狀，若確不易處理，則應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施。

（4）基礎(chǔ)面上的泥土、破碎巖石和松動(dòng)巖塊，以及不符合質(zhì)量要求的巖體，必須清除或處理。

（5）基礎(chǔ)面如發(fā)現(xiàn)新的不良地質(zhì)因素，以及前期地質(zhì)勘探或試驗(yàn)中遺留的鉆孔、平洞、豎井等，均應(yīng)處理到設(shè)計(jì)重新提出的質(zhì)量要求的高程或深度。

（6）在外界環(huán)境作用下極易風(fēng)化、軟化和凍裂的軟弱基礎(chǔ)面，若其上部的水工建筑物暫不施工覆蓋，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理或防護(hù)。

（二）大壩基礎(chǔ)面開(kāi)挖的施工控制

覆蓋層用機(jī)械清除完成后依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況看，巖石坡度較緩，巖性多為弱風(fēng)化的巖石。再采用挖機(jī)挖除已經(jīng)很難滿足施工的需要，這就要求采取合理的爆破方法，巖層較厚部位采用深孔梯段爆破，較淺部位采用淺孔微差控制爆破；再開(kāi)挖快接近設(shè)計(jì)建基面時(shí)，采用保護(hù)層的開(kāi)挖方法。具體為石方開(kāi)挖深度在5 m 以下的，采用手風(fēng)鉆鉆孔、淺孔爆破，周邊孔采用光面爆破，開(kāi)挖深度大于5 m 的，采用潛孔鉆鉆孔、深孔梯段爆破的方法開(kāi)挖。為了保證基礎(chǔ)建基面巖性的完整性，在接近基礎(chǔ)面1.2 m 內(nèi)采用保護(hù)層開(kāi)挖的方法進(jìn)行開(kāi)挖。依據(jù)規(guī)范要求：水平建基面高程的開(kāi)挖偏差，不應(yīng)大于±20cm；還不應(yīng)使水平建基面巖體產(chǎn)生大量爆破裂隙，以及使節(jié)理裂隙面、層面等弱面明顯惡化，并損害巖體的完整性。

針對(duì)此要求具體爆破控制措施如下：（1）炮孔不得穿入距水平建基面1.2 m 的范圍；炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于40 mm；采用梯段爆破方法。（2）對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育和堅(jiān)硬的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.5 m 的范圍；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.7 m 的范圍。（3）炮孔與水平建基面的夾角不應(yīng)大于60°，炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于32 mm。應(yīng)采用單孔起爆方法，剩余0.2 m 厚的巖體應(yīng)進(jìn)行撬挖，然后存在的地質(zhì)缺陷按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理，最后將基礎(chǔ)面清理至符合設(shè)計(jì)要求為止。

（三）壩基和岸坡結(jié)合處開(kāi)挖的施工控制

在壩基和岸坡結(jié)合部位開(kāi)挖時(shí)，先進(jìn)行測(cè)量放線用樁線標(biāo)識(shí)開(kāi)挖的邊線，保證準(zhǔn)確地依照設(shè)計(jì)開(kāi)挖要求進(jìn)行施工，覆蓋層在壩基和岸坡結(jié)合處直接采用挖機(jī)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)邊線處，最后輔助人工清撬突出的、松動(dòng)的巖石，使其結(jié)合處坡度和建基面符合設(shè)計(jì)要求；在接近結(jié)合部的石方開(kāi)挖時(shí)采用周邊孔按設(shè)計(jì)坡度、深度進(jìn)行鉆孔，采用預(yù)裂爆破；淺孔和保護(hù)層開(kāi)挖爆破時(shí)周邊孔采用光面爆破；從而保證開(kāi)挖尺寸和邊坡的穩(wěn)定以及開(kāi)挖質(zhì)量；隨后人工用風(fēng)鎬對(duì)個(gè)別突出部位進(jìn)行鑿除，保證壩基和岸坡接合處的開(kāi)挖符合要求，然后對(duì)存在的地質(zhì)缺陷處理完成后，將基礎(chǔ)面全部清理干凈，再進(jìn)行下一道工序的施工。

四、結(jié)束語(yǔ)

水庫(kù)建設(shè)創(chuàng)造了當(dāng)年截流、當(dāng)年開(kāi)挖、當(dāng)年填筑的奇跡，施工組織上有許多獨(dú)到之處，壩基開(kāi)挖于2013 年8 月6 日全部完成并組織驗(yàn)收，為大壩填筑提前40 天封頂爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，所以水庫(kù)壩基開(kāi)挖采用“先下游后上游、分條帶，分塊，分層”的開(kāi)挖方法是科學(xué)合理的，為大壩填筑爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，加快施工進(jìn)度的方法值得同行借鑒、引用。