乌江银盘水电站三期基坑开挖与支护施工组织设计Word下载.docx
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34000
总计
242320
注:
1、保护层开挖含坑槽、齿槽、竖井开挖;
2、泄洪坝段石方开挖含纵向围堰堰脚回填石渣开挖。
1.1.3主要建筑物工程地质条件
(1)溢流坝段右区(泄10~12号坝段)
溢流坝段右区位于一期工程导流明渠内,坝段长45.00m,分3个坝块,建基面高程175.00m,坝顶高程227.5m,最大坝高52.50m。
坝段地面高程为176.50m,坝基岩体主要为O2+3灰岩,为Ⅱ类岩,O2+3灰岩层岩体平均纵波速度5400~5850m/s,岩石完整性系数0.63~0.81,O2+3灰岩层岩溶发育,坝基岩体钻孔揭露溶洞多达19个,一般洞高0.30~1.80m,最高3.04m,累计洞高19.29m,遇洞线率5.9%,发育高程154.82~212.47m,大部分发育在高程175.00m以上,设计建基面以下见8个,分别位于ZK33孔深44.20~46.0m,高程164.25~166.05m;
ZK35孔深57.30~58.05m,高程154.82~155.57m;
ZK49孔深46.0~56.5m,高程164.04~174.54m,洞高0.20~1.80m,均为黄泥半充填,洞壁附钙华。
坝基O2+3灰岩钻孔发现溶蚀裂隙52条,溶蚀线率15.8条/100m,岩体透水性大,q>3Lu试段占总数的27.0%,q>3Lu试段底板高程157.99m,说明O2+3灰岩岩溶强烈发育。
O2+3层高程175.00m至地表为强岩溶区,高程170.00~175.00m为中等岩溶区,并发育KW64岩溶系统,总体上呈顺层分布。
(2)通航建筑物
船闸主要布置在导流明渠中,建筑物地段地形坡角5°
~30°
,出露岩体O1d、O2+3和S1Ln层砂页岩、灰岩。
O2+3灰岩层共揭露溶洞54个,溶洞发育最低下限高程150.87m,O2+3层岩溶于近地表十分发育,随高程降低岩溶发育逐渐减弱,KW64岩溶系统总体顺层分布,出口为KW64岩溶泉。
系统具有规模大且顺层延伸远的特点,该系统与乌江有管道性通道连通。
在一期工程导流明渠、纵向围堰开挖时,已对岩溶系统中的部分洞穴进行处理。
船闸主体段长181.00m(招标文件),迎水面宽49.00m,建基面高程147.00m~155.90m~161.50m~176.50m,轴线走向NE32°
。
闸基岩体主要为O2+3灰岩层,O3W炭质页岩,属Ⅱ~Ⅳ类岩体。
O3W页岩层中上部发育一厚2.0m~5.0m的层间挤压破碎带,页岩失水后易快速风化崩解。
O2+3灰岩层岩溶发育,溶洞发育在溢流坝段与船闸坝段交界处,呈顺层发育,对闸基岩体完整性有一定影响。
1.1.4主要施工项目
1.1.4.1主要施工项目
三期基坑开挖工程主要施工项目如下:
(1)泄洪坝段右区:
1)基础岩石开挖;
2)保护层开挖;
3)混凝土凿除;
(2)船闸工程:
3)岩石坑槽、墩基础、竖井开挖;
4)混凝土凿除;
(3)地质缺陷处理:
1)泄洪坝段右区地质缺陷处理岩石槽挖等;
2)船闸工程地质缺陷岩石槽挖;
1.2施工难点、重点及对策
1.2.1难点及重点分析
三期基坑开挖施工难点及重点分析如下:
(1)三期基坑开挖工程量较为集中、开挖面狭小、施工时段短、坑槽开挖量大。
2个月内完成基坑坑槽、竖井开挖量达20万m3,施工难度大,基坑开挖能否顺利完工是制约本标混凝土如期开浇的关键,因此应合理安排施工。
(2)工期要求:
根据业主要求及2011年进度计划安排,在2011年4月初三期上游围堰应具备挡水发电条件,2011年汛期前上、下游围堰应填筑至设计高程;
根据工期要求,三期上、下游围堰填筑及加高施工与三期基坑开挖基本同时进行,相互之间存在一定的施工影响。
(3)三期基坑各坝段开挖体型结构复杂,基础保护层开挖工程量大(3.841万m3),工作面狭小,工期紧、坑(齿)槽及竖井交替、施工要求高、质量控制严格,是标段开挖施工控制的难点及重点,应采取合理的开挖施工方案,确保基础开挖的进度和质量。
1.2.2相应施工对策
针对上述施工难点及重点,相应施工对策如下:
(1)合理安排三期基坑开挖施工,制定合理的分层及分块,采用高速钻机造孔,合理配置挖掘机和自卸汽车等较大型设备联合作业,科学精细地组织施工,确保开挖施工能够按既定计划顺利实施。
(2)协调好标段内上、下游围堰施工与三期基坑开挖之间的关系,上、下游围堰加高填筑与三期基坑开挖同时进行时,基坑开挖可利用渣料主要用于围堰加高填筑施工,两者共用基坑内施工道路,加强相互间的生产协调,尽量减少施工影响。
(3)对于体型复杂的结构面及基础保护层开挖,为确保开挖施工质量和工程进度,拟采用控制爆破技术,临近建基面部位采用小梯段开挖,基础面预留的保护层采用手风钻造孔、小台阶爆破后用风镐开挖,并加大设备资源的投入,尽量展开多个工作面同时施工,保证基坑开挖施工如期完成。
1.3施工布置
1.3.1场内施工道路布置
三期基坑开挖主要布置R1和R2两条施工道路:
R1施工道路:
自上游围堰右端高程195.00m沿围堰背水侧向基坑内下卧至高程176.50m形成R1施工道路,R1道路上游段随围堰填筑上升,最终经S1施工道路与1#公路相接。
基坑开挖过程中,R1道路逐渐向基坑延伸,承担基坑高程176.50~161.50m段开挖出渣和上游围堰加高填筑渣料运输任务。
R1施工道路总长度约484.00m,路面宽度8.00m,最大纵坡11.6%,泥结碎石路面。
R2施工道路:
自下游围堰偏右端高程189.00m沿下游围堰背水侧向基坑内下卧至高程176.00m形成R2施工道路。
R2道路下游段段随围堰填筑上升,最终经S2施工道路与3#公路相接。
基坑开挖过程中,R2道路逐渐向基坑延伸,承担基坑高程176.50~147.00m段开挖出渣和下游围堰加高填筑渣料运输任务。
R2施工道路总长度约396.0m,路面宽度8.0m,最大纵坡11.2%,泥结碎石路面。
自上下游R1、R2施工道路高程176.50m、175.50m分别向基坑下卧至开挖工作面形成R3临时施工道路。
随着基坑开挖下降,R3道路向基坑施工面延伸下卧形成临时施工支路。
R3施工道路主道总长度约430.0m,路面宽度5.0m,最大纵坡12.4%,泥结碎石路面,为临时路,开挖结束后拆除。
三期基坑高程开挖施工道路布置详见图纸《三期基坑开挖施工道路布置图》。
1.3.2施工风、水、电布置
1.3.2.1施工供风
三期基坑开挖梯段爆破造孔以CM-351高风压钻机为主,YQ-100B潜孔钻、YT-28手风钻为辅,YQ-100B潜孔钻主要用于预裂孔施工,手风钻主要用于基础面预留保护层、地质缺陷坑槽等开挖。
高风压CM-351钻机利用自带空压机供风,因此,本工程仅考虑为YQ-100B潜孔钻和YT-28手风钻供风。
根据施工进度及强度,本标开挖高峰阶段总需风量约90m3/min,主要采用3m3/min移动式空压机供风,同时配置部分12m3/min移动式空压机辅助供风。
1.3.2.2施工供水、供电
本工程开挖施工用水量较少,主要用于设备保养。
在基坑上下游形成设备保养平台,用Φ100mm钢管将水源从主供水管路接到保养平台供给设备集中保养。
另用Φ50mm的白胶管直接从供水管路闸阀接口引至工作面,做好临时施工用水供应。
施工用电主要是工作面移动施工照明和设备维修等项目使用。
基坑主要照明系统在纵向混凝土围堰、右坝肩和上下游围堰等部位统一布置,供工作面施工照明及设备维修采用施工小电缆从基坑周边主电源配电箱接口引入工作面。
1.3.3施工排水
为确保开挖作业顺利实施,开挖施工期间排水主要采取如下措施:
(1)首先在开挖区域周边作好截排水沟,防止外来水进入开挖作业面;
(2)作好施工道路排水工作,沿道路内侧布置排水沟,将水集中引排;
(3)在各层开挖过程中逐渐形成内高外低的开挖面,保证工作面雨水或渗透水能自流到开挖面外;
(4)施工作业时,在各层开挖前提前开挖好集水坑,保证工作面雨水或渗透水能自流进入集水坑,工作面积水采用小型潜水泵抽排至集水坑,然后集中抽排至下游围堰内侧坡脚设置的集水井内,再统一抽排到下游围堰外,保证开挖作业在旱地施工。
基坑开挖期间排水按照《三期基坑排水措施》中要求进行布置。
1.3.4弃渣场布置及规划
根据招标文件及本合同工程施工安排,本标段开挖渣料除用于上、下游围堰填筑外,其余开挖渣料均运往右岸吊咀溪弃渣场。
开挖施工期间,按照吊咀溪弃渣场规划做好弃渣的堆放、平整工作。
弃渣场主要维护、管理措施:
(1)开挖期间,安排管理人员负责进行渣场管理。
渣场配置1台TY220推土机,保证每班正常进行渣料平场工作;
(2)开挖渣料,除安排直接运往使用地点的渣料外,其余渣料(包括弃渣料)均按要求分类堆放在指定的存、弃渣场。
不同堆存料分类堆存,以免混杂,并作出明显的标记。
严禁将可利用渣料与弃渣混杂装运和堆存。
(3)认真做好渣场规划和管理,包括:
渣场指挥、照明、渣场内道路维护、洒水降尘等,堆渣及时采用推土机推平,同时作好堆渣体的边坡保护和排水工作,保证渣料堆体的边坡稳定。
1.4施工方案
1.4.1施工程序
开挖施工程序按照“自上而下、分层梯段开挖”原则组织实施。
各部位开挖施工前,需根据开挖台阶分层要求提前形成进入施工作业面的施工道路。
首先分块完成基坑大面积常规梯段爆破开挖,再进行保护层开挖。
泄洪坝段开挖从中间向上下游方向进行。
船闸坝段在进行保护层开挖的同时进行4个集水井部位的竖井开挖。
保护层的开挖原则上从上游向下游进行施工,满足开挖工作面交面给混凝土施工的要求。
1.4.2开挖施工作业流程
基坑开挖施工作业流程详见图1.4-1。
图1.4-1开挖施工作业流程图
1.5开挖施工方法
1.5.1开挖分层
梯段(或分层)的高度应根据爆破方式、施工机械性能及开挖区布置等因素确定,对于地质条件不完整的区域,开挖台阶高度一般为5.00m,对于地质条件较为完整的区域,其开挖台阶高度一般为10.00m;
参考各部位岩石地质条件,对本工程船闸主体及泄洪坝段右区进行分层。
(1)船闸主体段基坑开挖分层
船闸基坑高程176.50m以下开挖分层高度1.90~9.60m,共分为6层进行施工,开挖分层工程量详见表1.5-2。
表1.5-1船闸主体基坑开挖分层工程量表
序号
开挖分层
分层高度
(m)
分层工程量(m3)
石方
保护层
小计
1
高程.176.50~167.50m
9.00
90950
4700
95650
2
高程.167.5~157.90m
9.60
54140
15968
70108
3
高程.155.90~152.90m
3.00
1140
竖井
4
高程.152.90~149.90m
5
高程.149.90~146.90m
6
高程.146.90~145.00m
1.90
722
合计
169900
表中工程量石方开挖包含导航墙坑槽开挖,未包含砼拆除及地质缺陷工程量。
(2)泄洪坝段右区基坑开挖分层
泄洪坝段右区基坑高程176.50m以下开挖分层高度2.00~7.50m,共分为4层进行施工,开挖分层工程量详见表1.5-3。
表1.5-2泄洪坝段右区基坑开挖分层工程量表
高程.176.50~169.00m
7.50
11995
34025
高程.172.00~169.00m
897
齿槽
高程.169.00~166.00m
534
高程.166.00~164.00m
2.00
174
35630
表中工程量未包含砼拆除及地质缺陷工程量。
三期基坑开挖分层情况详见图纸《三期基坑开挖施工分层图》。
1.5.2开挖分块
开挖分层内分块进行钻爆、出渣作业。
爆破块规模根据梯段开挖分层高度、钻孔及挖掘、运输设备确定。
根据开挖设计结构、道路布置情况,一般以爆破后能够直接出渣的道路切入点部位为第一块,然后依次向后侧及两侧划块展开。
船闸段基坑开挖面积约为238.3m×
49m,以船闸中心线为界将船闸基坑分为左右2区,分块从上游向下游进行,共分为10块,分块长度依次为15m、18m、36.2m、19.3m、20m、20m、29.7m、29.3m、23.8m、27m,最大块爆破量为7523m3。
泄洪坝段基坑开挖面积约为173.5m×
45m,分块从上游向下游进行,共分为8块,分块长度依次为28m、20m、23.5m、20m、20m、28m、20m、14m,最大块爆破量为4200m3。
三期基坑开挖分层情况详见图纸《三期基坑开挖施工分块图》。
1.5.3施工方法
基坑开挖采用梯段爆破,最大梯段高度小于10.0m,每层开挖利用深槽作为临空面,没有深槽部位则抽先锋槽作为临空面,然后分块进行爆破施工。
梯段爆破开挖主要采用CM-351高风压钻机造孔;
边坡采用预裂爆破技术一次成型,预裂面坡度陡于1:
1时可采用YQ-100B潜孔钻造孔;
边坡马道及基坑水平建基面部位预留2.00m厚保护层,采用TY-28手风钻造孔,小台阶爆破后用风镐开挖法挖除;
地质缺陷部位坑槽开挖采用TY-28手风钻造孔小块体爆破法施工。
开挖爆破后石渣采用挖掘机挖装,20T自卸汽车运输出渣。
直接用挖掘机集渣配合平整,清理工作面。
当上下游围堰闭气、排水完成及基坑清淤完成后,从上下游围堰进入基坑高程176.50m平台进行开挖,在钻爆的同时进行右非弃渣的运输。
泄洪坝段:
按建基面高程EL172.0、EL169.0分为两个区,两个区同时钻爆,先进行第3块及第5块钻爆,主爆孔均一次钻到保护层。
船闸坝段:
经基坑R3道路,进行第13、14块钻爆至EL161.5平台,同时进行EL190-176.5边坡开挖,EL161.5平台形成后,再从EL161.5平台分别向上下游同时钻孔至各建基面。
保证同时有4个工作面施工。
1.5.4特殊部位开挖
1.5.4.1竖井、齿槽开挖
船闸段基坑竖井高程155.90~145.00m设计分4层开挖,层高自上而下分别为3.00m、3.00m、3.00m、1.90m。
泄洪坝段齿槽高程172.00~164.00m设计分3层开挖,层高自上而下分别为3.00m、3.00m、2.00m。
齿槽、竖井开挖采用YT-28手风钻造孔。
齿槽深度8.0m,周边边坡一次预裂爆破到设计齿槽底面;
竖井边坡采用分层预裂爆破。
齿槽、竖井开挖底部预留2.00m及1.90m厚保护层。
齿槽、竖井中部采用小梯段、小药卷进行“V”型掏槽爆破开挖,边坡预裂爆破同时起爆时,每一侧的预裂爆破至少滞后前一侧100ms。
预裂爆破开挖后石渣采用斗容0.22~0.6m3小挖机(沃尔沃FR65-7)或长臂挖掘机出渣和人工清理工作面。
1.5.4.2建基面保护层开挖
为确保建基面开挖质量,本合同工程各部位边坡马道、水平或斜坡建基面开挖时均预留2.0m厚保护层,采用YT-28手风钻造孔、小台阶爆破后用风镐开挖法进行开挖剥除处理。
1.5.4.3地质缺陷部位开挖
溶沟、溶槽和断层等地质缺陷较大部位采用风镐人工凿挖或利用液压冲击锤凿挖,如需钻孔爆破时,采用手风钻造孔,按照“小梯段、小药卷、微药量、弱振动”原则进行爆破施工,爆破方向控制与断层走向一致;
软弱夹层、方解石条带等缺陷较大部位和溶洞清挖施工,采用风镐人工凿挖。
地质缺陷部位大多采用人工挑运渣料至挖掘出渣平台,再由挖掘机集中挖运到吊咀溪渣场。
1.5.5开挖运输出渣
开挖渣料采用20T自卸汽车运输,除可用渣料用于上、下游围堰填筑外,其余弃渣均运往右岸吊咀溪弃渣场。
开挖渣料运输线路如下:
(1)基坑上游围堰出渣
出渣线路:
基坑上游临时道路→上游围堰,平均运距0.5km;
基坑临时道路→S1临时道路→右岸1#公路→右岸3#公路上游段→右岸5#公路→右岸吊咀溪弃渣场,平均运距5.3km。
(2)基坑下游围堰出渣
基坑下游临时道路→下游围堰,平均运距0.4km;
基坑临时道路→S2临时道路→右岸3#公路下游段→右岸5#公路→右岸吊咀溪弃渣场,平均运距5.2km。
1.6钻孔爆破参数
1.6.1主要技术措施
(1)提前进行爆破试验,优化钻爆参数,开挖料粒径满足出渣设备要求。
爆破试验对孔网参数、保护层厚度、起爆网络、单耗药量、预裂线装药密度等钻爆参数进行优化,以选择最佳钻爆参数,提高爆破效果,确保开挖质量。
(2)对紧邻建基面上的梯段爆破、缓冲爆破以及受夹制的掏槽爆破开挖采用孔间微差爆破网络,以控制最大段单响药量,减弱爆破振动影响。
(3)岩石边坡采用预裂爆破技术开挖成型,边坡马道和水平、斜坡建基面采用预留保护层方案施工。
1.6.2控制爆破参数
1.6.2.1梯段爆破
岩石分层梯段开挖,采用从侧面推进或开挖先锋槽的方式,创造良好的临空面,在距设计边坡8~10m以外大面积范围内采用常规梯段爆破。
本标段常规梯段爆破主要采用CM-351高风压钻机造孔施工,临近建基面梯段爆破采用YT-28手风钻造孔。
三期基坑开挖常规梯段爆破设计详见图纸《基坑梯段爆破设计图》,初定梯段爆破主要钻爆参数详见表1.6-4。
表1.6-1梯段爆破钻孔参数表
钻孔机械
孔径
(mm)
梯段高度(m)
孔间距(m)
排间距(m)
药卷直径(mm)
炸药单耗(kg/m3)
起爆方式
CM-351
Φ105
5~9
4.0
3.0
60~80
0.33~0.45
孔间微差
排间分段
1.6.2.2预裂爆破
三期基坑边坡采用预裂爆破技术开挖成型,YQ-100B潜孔钻或CM-351高风压钻机造孔。
预裂孔至少超前第二排缓冲孔100ms以上起爆,预裂爆破缓冲孔间排距、装药量较前排梯段爆破孔减少1/3~1/2。
初定预裂爆破钻爆参数详见表1.6-5。
边坡预裂爆破设计详见图纸《边坡预裂爆破设计图》。
表1.6-1预裂爆破钻孔参数表
钻爆参数
类别
孔距
线装药量
(g/m)
药卷直径
装药结构
预裂孔
YQ-100B
Φ90
0.8
360~400
Φ32
间隔装药
分段起爆
缓冲孔
1.5~2.0
1150~2000
Φ50
主爆孔
3.0~4.0
/
Φ70
连续装药
1.6.2.3保护层开挖
基坑边坡马道和水平、斜坡建基面预留2.0m厚保护层,采用YT-28手风钻造孔,小台阶爆破后用风镐进行开挖处理。
初定保护层开挖钻爆参数详见表1.6-6。
三期基坑预留保护层开挖爆破设计详见图纸《保护层开挖爆破设计图》。
表1.6-1保护层开挖爆破钻孔参数表
钻孔
机械
孔深
排距
单响药量
(kg)
YT-28
Φ42
1.5
1.0
0.33
<
20
1.6.2.4坑槽、竖井开挖
基坑坑槽和竖井开挖,采用YT-28手风钻造孔,中间抽槽光面爆破(或预裂爆破)法进行开挖处理。
初定开挖钻爆参数详见表1.6-7。
三期基坑坑槽和竖井开挖爆破设计详见图纸《基坑竖井开挖钻爆图》。
表1.6-1竖井开挖爆破钻孔参数表
钻爆参数
180~200
0.35~0.38
光爆或预裂孔
0.5
160~200
掏槽斜孔
3.3
500
中心掏槽孔
2.0
1.7渣场管理与维护
根据招标文件规定,本标段土石方开挖工程弃渣场为右岸吊咀溪弃渣场,该渣场堆渣容量约1140万m3,工程开工进场时提供使用。
开挖施工期间,应服从银盘电站渣场管理办法,按照吊咀溪弃渣场规划图做好弃渣场运行维护和管理工作,主要内容包括渣场平整、坡面修整、道路施工及维护、弃渣指挥、洒水降尘、排水及防洪等。
1.7.1渣场维护
(1)渣场平整
弃堆渣内各种渣料的堆放应按照施工总布置规划的场地进行布置设计,开挖渣料堆放严格按照规划的场地分类堆存,严禁将弃渣料与有利用渣料混杂堆存。
为确保渣场弃渣作业快速有序进行,各个卸料区堆渣后必须及时采用推土机等设备进行场地平整。
(2)渣场防护
为保证渣场堆体边坡的稳定与安全,随着渣场堆放高度的不断上升,必须做好相应的安全保护设施:
1)根据经验并结合现场实际生产情况,合理确定填方边坡的坡比;
2)各堆体梯段平台之间设置缓冲平台即马道,宽度不小于3.0m;
3)各梯段坡脚处砌筑干砌石挡墙和截、排水沟,以维护坡脚的稳定安全。
(3)排水设施
渣场排水包括场内排水和周边排水。
由于渣场大部分为石渣卸料填筑,相当于大型反滤层,透水性能良好,雨水季节降雨不大时,场内可以自渗排水,雨量较大时,为保证边坡稳定,防止地表水沿渣场最终边坡坡面上流淌,冲刷边坡,则在距最终边坡顶边线5m左右
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