左岸导流洞出口明渠开挖施工方案

'广西红水河龙滩水电站主体I标工程左岸导流洞出口明渠开挖施工方案GZB龙滩水电站工程施工项目部二OO二年八月七日13 批准：审核：编制：13 左岸导流洞出口明渠开挖施工方案一、编制依据1、《龙滩水电站主体土建工程I标施工招标文件》第二卷技术条款2、《龙滩水电站导流洞施工技术说明书》3、《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》4、《左岸导流洞出口明渠开挖图》二、工程概述1、出口明渠地质左岸导流洞出口明渠位于导流洞下游EL7和EL8控制点之间，所在区域地形自然边坡坡度为39°～43°，主要地层为砂岩、砂岩泥板岩互层，岩体强风化深度10~12m。明渠底板大部分位于弱风化岩体上，局部已深入微风化岩体。明渠右侧坡与岩层走向夹角45°，为斜交坡。坡面受F4、F43、F36等断层切割，在边坡构成少数稳定性较差的块体。洞脸坡面与岩层走向夹角35°～40°，为斜交顺向坡。受F44、F49等断层斜切，在洞口顶拱存在稳定性差的块体。左侧坡面与岩层走向夹角为45°～58°，为斜交坡，坡面有多条断层切割。2、出口明渠特征参数出口明渠全长267.06m，形状为顺水流方向的喇叭形，每一侧扩散角为6°。其边坡分为▽260~▽245m（I级边坡）、▽245~230m（Ⅱ级边坡）、▽230~212.9m（Ⅲ级边坡），上下级边坡间有2m宽马道。主要结构物底板开挖高程▽212.9m，河床内的底板开挖高程为▽214.4m，最大开挖深度47m，两侧边坡主要坡比有1：0.5和1:0.3两种。设计土石方开挖方量17.44万m3。在2001年年底，为给导流洞开挖增加一作业面，曾在出口明渠上部开挖了一条底口宽6m，长约60m，纵坡12％，侧坡坡比1:0.3的交通便道。三、施工布置1、施工用风施工支洞口下游侧的空压站供风量为140m3/min，原专供导流洞开挖使用，现导流洞洞身开挖已进入尾声，风量有剩余。可布置一道F13 150mm直径的钢管，沿左侧边坡将压力风送至开挖区，供明渠开挖使用,不足的风量由2台20m3移动式油动空压机补充。2、施工用电明渠开挖电力负荷增加不大，可利用现有导流洞施工支洞口的供电系统直接供电。但位于开挖区内5#公路外侧的高压线路，需改线至沿7#公路内侧布置。开挖区内的照明和一般动力用电，可架设简易线路至用电部位。3、施工用水利用导流洞的供水系统（从Ñ380生产调节水池用Ф150mm供水管引水），在供水主管上开一岔口并设置闸阀，用F100mm钢管将系统水引至开挖区，再通过F50mm钢管分别向开挖区上下游延伸，用橡胶水管引至作业面。4、施工道路前期开挖可利用现有的5#公路和L11施工便道（对L11施工便道作一定的修整，以保证路面宽度不小于5.5m）。随着开挖深度的降低，穿过开挖区的5＃公路随之下降并向外侧平移，以保证出碴道路及洞内外的交通畅通。中期开挖在一期低水围堰（低水围堰另见方案）内侧进行，沿低水围堰坡脚，向上下游各修一条斜坡道，作为临时施工道路，上游与L11道路连接，下游与5#公路连接，低水围堰堰顶宽必须保证6～7m宽。低水围堰堰顶与上下游斜坡道相连接，作为备用施工道路，各施工便道宽度不少于6m，纵坡坡度不大于12%。5、集水井布置出口明渠地质条件较差，且底板高程低于枯水水位高程，预计基坑内渗水偏大。开挖过程中，在导流洞出口和低水围堰内侧根据开挖进度和实际地形各布置一个集水井，集水井尺寸为3x2x1.5m（长x宽x深）。每个集水井中布置15KW真空泵两台（一用一备），用F150mm钢管排水至低水围堰外侧。施工场地内的集水和渗水采用潜水泵临时抽排至集水井，或开挖临时排水沟引水至集水井。四、施工组织和安排根据施工时间和施工手段的不同，导流洞出口明渠开挖分为前期开挖、中期开挖和后期开挖三个阶段。13 1、前期开挖是指在2002年9月底以前（红水河进入枯水期以前），在基本不改变目前的防汛构筑物和施工道路的前提下，对出口明渠进行的开挖，即：出口明渠EL0+598.631～688.631段▽230m高程以上原出口施工便道的扩挖和左侧边坡预裂、削坡等的施工，并开始对左侧▽260～▽245m坡面作锚网喷支护。2、中期开挖是指红水河进入枯水期以后的开挖，利用填筑的一期低水围堰挡水，对出口明渠EL0+598.631~742.131段低水围堰内侧的剩余部分进行开挖。9月下旬以后，出口明渠可分两个作业面施工，一个作业面布置于明渠的中上游（靠近导流洞出口的部位），主要进行▽230以下边坡预裂、石方钻爆开挖，明渠底板保护层水平光爆开挖，▽230以上边坡支护等。在低水围堰未完工之前，主要施工该部位。其靠近河床一侧必须预留高程不低于▽230，厚度不小于20m的岩埂。另一个作业面布置于明渠下游，在一期低水围堰和临时施工道路（斜坡道）修筑完成后，从下游侧抽槽，向上游方向进行开挖施工。中期开挖还应兼顾完成导流洞洞身EL0+560~598.631段预留岩塞的开挖和初期加固支护施工。3、后期开挖是指对低水围堰占压部位及其外侧明渠位于水下部分的开挖，开挖方式将视水位情况而定，具体见后期的施工措施。五、主要施工程序与导流洞出口明渠设计边坡结构相对应，明渠开挖分三个台阶进行，Ⅰ、Ⅱ级台阶垂直深度为15m（台阶底部高程分别为▽245、▽230），Ⅲ级台阶最大垂直深度17.1m（台阶底部高程为▽212.9、▽214.4），在开挖Ⅲ级台阶时，根据岩性（按节理裂隙较发育、发育和中等坚硬的岩体考虑）和梯段爆破药卷直径（按Ф70mm考虑），其下部紧临水平建基面预留2.1～2.5m厚的岩体保护层。根据现有的施工设备和施工手段，每一级台阶分两层（梯段）开挖，每梯段开挖深度7.5m，对边坡则一次预裂到位。出口明渠应遵循自上而下、从下游到上游、分层分梯段的原则进行开挖。水平建基面预留保护层，两侧边坡应先预裂成型，然后再爆破。临近边坡的爆破应设缓冲爆破孔。13 1、前期开挖主要施工程序测量放样场地准备土方开挖边坡修整地质编录及地质缺陷处理基岩面验收下工序施工石方开挖(梯段爆破和缓冲爆破)下一台阶开挖石方边坡预裂2、中期开挖主要施工程序测量放样场地准备一期低水围堰填筑施工道路（斜坡道）修筑土方开挖石方开挖(梯段、缓冲、预裂爆破)基岩面修整地质编录及地质缺陷处理基岩面验收下工序施工下台阶开挖（或底板保护层开挖）六、主要施工工艺和施工方法（一）、测量放样测量放样包括控制放样和施工放样，控制放样由专职测量人员利用全站仪等测量仪器进行，放出开挖区桩号、开挖开口线、底口线及高程，开挖区拐点位置等，做好醒目标记，并在施工中经常进行校核测量，以保证开挖精度。施工放样由施工员利用细线、钢尺及吊线垂等工具对测量放样控制点进行加密，以满足现场施工要求。（二）、场地准备出口明渠开挖区场地准备包括以下几个方面：13 1、从拌和楼经5#公路外侧架设至施工支洞口的高压线路（左II线）需改线至经7#公路内侧架设至施工支洞口变压器。2、位于开挖区左上方7#公路外侧边坡上的数间1478联营体施工用房，以及开挖区内其它临时建筑物必须拆除或搬迁至开挖爆破警戒区以外。3、对距开口线3m范围内的杂草、树木、腐植土、浮渣等进行清理，并按要求运至指定位置堆放。（三）土方开挖1、施工原则土方开挖应遵循自上而下，从下游到上游分层分段的原则进行。2、施工手段：土方开挖采用反铲、推土机、装载机、自卸汽车等设备直接开挖，边坡以人工配合修整。3、施工方法：大面积土方开挖采用D85推土机集土，CAT980装载机装车，20T自卸汽车运至姚里沟碴场。临近土质边坡3～5m范围内，采用反铲开挖和粗削坡，削坡时预留20~30cm保护层，再用人工自上而下对坡面进行精细修整，直至满足设计要求。（四）石方开挖出口明渠开挖在遇到岩体时采用钻爆法进行开挖。对邻近设计结构面的岩石开挖应采取控制爆破（如缓冲爆破、边坡预裂爆破、底板保护层水平光面爆破等）。钻瀑开挖应按自上而下，先上游后下游的施工顺序进行。以典型的Ⅱ级台阶开挖为例进行钻爆开挖参数设计如下：1、边坡预裂爆破①造孔：采用YQ—100型潜孔钻造孔，钻孔直径为Ф80mm。②钻孔倾角及方向：出口明渠两侧边坡为1:0.5的陡坡，因此预裂孔的倾角可与设计坡比一致，即钻孔倾角为63°18′24″。钻孔前用钢管搭设样架固定钻机，钻孔过程中经常检查钻架角度，以保证钻孔精度。③钻孔深度：每一级边坡一次预裂到位，孔底距马道水平建基面50cm左右，钻孔深度为16.8m。④钻孔间距：根据爆区岩性及钻头直径，取钻孔间距为0.8～1.0m。13 ⑤不耦合系数：采用Ф35mm乳化炸药卷装药，不耦合系数为2.5。⑥线装药密度：根据岩性和工程类比法，明渠边坡预裂线装药密度暂定为0.42~0.5kg/m，首次预裂取值0.45kg/m，根据预裂效果再作适当调整。孔底1m高度范围加强装药，线装药密度为1.8kg/m，孔口段1m范围减弱装药，线装药密度为0.2kg/m。⑦单孔装药结构及装药量：孔底1m高度连续装药1.8kg，中间段13m范围间隔装药5.8kg，上部1m间隔装药0.2kg，单孔装药量为7.8kg。⑧堵塞：孔口堵塞长度1.8m，采用包装袋堵在孔内药卷顶部，再填塞黄泥或岩粉至孔口，并压实。⑨网络连接和起爆：采用复式接力起爆网络，段差25ms～50ms，最大单响药量不大于50kg。预裂孔先于梯段主爆破孔75ms左右起爆，以确保较好的预裂效果。2、梯段爆破①造孔：采用CM—351型钻机或YQ—100型潜孔钻造孔，孔径Ф89mm～105mm。②孔向及孔深：梯段爆破孔为垂直孔，钻孔深度7.5m～7.8m。马道部位钻孔不设超深。③单耗：根据坝肩开挖经验，取单耗q=0.4~0.5kg/m3，首次爆破取单耗q=0.45kg/m3，然后根据爆破经验进行调整。④钻孔间、排距：3m×2.5m～3×3m。⑤堵塞：采用岩粉或黄泥堵塞，堵塞长度2.0m。⑥单孔装药量及装药结构：采用Ф70mm乳化炸药卷连续柱状装药，单孔装药量为25kg左右。⑦最大单响药量应小于300kg。⑧起爆网络：梯段爆破采用矩形方式布孔，起爆网络采用孔外延时塑料导爆管接力电起爆网络。起爆方式为V型微差爆破，微差时间间隔为25ms～50ms。3、邻近边坡的缓冲爆破13 缓冲爆破是介于梯段主孔爆破和预裂爆破之间的一种爆破，以减轻爆破震动对边坡的影响。①造孔：采用CM—351钻机或YQ—100型浅孔钻造孔，孔径Ф89mm。②倾角和方向：同预裂孔一致。③孔深：钻孔深度8.4m。④单位炸药消耗量：同梯段主爆破相同，q=0.4~0.5Kg/m3，首次选用0.45Kg/m3。⑤间排距：缓冲孔排距应大于预裂孔间距而小于梯段主孔的排距，取1.5m。缓冲孔与主爆孔的间距1.8m，与预裂孔间距1.2m。⑥单孔装药量及装药结构：单孔装药量为9.1kg，采用Ф45mm的乳化炸药卷连续不偶合装药或分段装药。⑦堵塞：用岩粉或黄泥堵孔，堵塞长度2.4m。⑧网络与起爆：缓冲孔与主爆破孔一起连网，但在主爆破孔之后起爆。以上各类爆破详见《出口明渠开挖典型爆破图》。（五）底板保护层水平光面爆破导流洞出口明渠EL0+598.631~EL0+711.631段底板预留2.1～2.5m厚的保护层，保护层采用水平光面爆破开挖，其上部辅以手风钻浅孔爆破。开挖顺序是自EL0+598.631分左右半幅交替向下游开挖（半幅留路，保证通往导流洞洞内的交通）。在大面积梯段爆破基本完成后，可在EL0+711.631另增加光面爆破施工作业面（仍采用半幅交替向上游开挖，半幅留路的方法施工）。水平光面爆破具体施工方法如下：1、光面爆破孔钻爆参数（1）钻孔孔径：用YQ—100型潜孔钻，钻孔直径φ80mm。（2）钻孔间距：0.8m。（3）钻孔深度：每循环钻孔深度为12m。（4）钻孔角度：为保证每循环的孔底超挖控制在20cm左右（方便YQ—100型钻机架钻），钻机的头部应水平向上抬1°左右，并根据实际的孔底超挖值进行调整。（5）药卷直径：采用φ35mm直径的乳化炸药。13 （6）线装药密度：根据导流洞的施工经验，线装药密度取420～500g/m（可根据实际地质情况和爆破效果进行适当调整）。（7）最大单响药量：控制在25kg以内。2、钻爆施工（1）施工程序场地准备测量及施工放样钻机架设验孔钻孔作业装药爆破（2）施工方法①场地准备：清除作业场地上的浮碴，抽干作业面积水。②测量及施工放样：在施工前，应由专业测量人员测放出下一循环的底板轮廓线和架钻位置的底板高程，施工人员在底板轮廓线上用油漆标出光面爆破孔的孔位。③钻机架设：一般情况下，钻机直接架设在上一循环爆破后的底板上，用方木找平并用Φ25锚筋固定钻机，机头位置按长度1.5m抬高2.5cm架设，以保证钻机机头水平抬高1°（1°是预计值，在钻头、钻杆自重力的作用下，预计12m的水平孔孔底将下沉约40cm左右）。在地质不良地段超挖量较大时，则可搭设钢管样架或垫碴固定钻机。④钻孔作业：光爆层半幅施工时，可同时使用6～8台YQ—100型钻机进行造孔作业，钻机机身固定于样架或锚筋上，并保证机身轴线相互平行。开孔时应保证钻头落在油漆标出光爆孔孔位上，并使钻头下部边缘与底板轮廓线平齐。⑤验孔：每个孔完成后，由施工人员检查钻孔深度和角度，对合格钻孔加以保护，不合格的孔应及时补钻。全部孔钻完后，由施工人员、质检人员和爆破人员共同检查钻孔情况，对不合格的钻孔重新补钻。⑥装药爆破装药结构：按底部加强装药、中部正常装药、上部减弱装药结构不偶合线装药。底部加强段长度1m，连续装入φ35mm乳化炸药1.4kg；中部9m采用不耦合间隔装药，线密度为450g/m左右；上部减弱段长度1m13 ，间隔装入2节100g乳化炸药卷。施工时装药量可根据钻孔岩粉情况适当调整。⑦堵孔：用黄泥堵孔，堵塞长度1米，先用草袋塞填在1米处，再用黄土封密实。⑧爆破网络：采用复式接力起爆方式，间隔时间为50～75ms。底板保护层水平光面爆破详见《导流洞底层开挖方案》中的“导流洞底层水平光面爆破设计示意图”。3、质量技术要求①每循环光面爆破后，非地质原因的底板不平整度应小于20cm，相邻两循环爆破之间的台阶高差应小于30cm（考虑架设YQ-100钻机）。②在钻孔施工过程中，施工员和质检人员要经常加强检查，保证钻孔施工质量。③钻机开孔位置偏差不大于5cm，孔底端部应基本整齐。④钻机轴线应相互平行，爆破后的炮孔痕迹保留率在非地质原因情况下，应达到80％以上。⑤爆破后底板相邻两孔岩面应平整，不应有明显的爆震裂隙。对底板光爆后应及时用充铲清理部位，为下一循环提供作业面。（六）、建基面修整大面积建基面开挖出露后即可进行修整，对土质建基面用人工挂线精细修整，对岩石建基面局部的欠挖部位或孤石采用光爆或浅孔弱爆破剥离，清除孤石、尖角、反坡或松散岩石等，保证建基面平顺，不欠挖。（七）、地质缺陷处理在建基面开挖过程中遇到地质缺陷如断层、夹层、破碎带及地下涌水等，将及时报告监理工程师和设计代表，严格按照要求和指示对地质缺陷进行处理。（八）、建基面地质编录和验收建基面修整完成后，需对其清理，对土质建基面用压力风吹洗灰尘和浮渣，对岩石建基面可用压力风和压力水联合冲洗。建基面清理干净后及时报监理工程师检查验收并通知设计代表进行地质素描。建基面验收合格后即可进行后续工序的施工。13 （九）、施工排水七、施工进度计划（一）、开挖强度出口明渠开挖计划于2002年8月30日开工，12月20日结束，平均月开挖强度为4.75万m3，最高月开挖强度为8万m3。（二）、主要开挖项目施工进度计划主要项目施工进度计划详见《出口明渠开挖项目施工进度计划表》八、主要开挖施工机械设备出口明渠开挖主要施工机械设备详见下表：设备名称型号规格单位数量备注潜孔钻机YQ—100台15高风压钻机CM—351台2液压钻机LM—500C台1手风钻YQ—28台20反铲PC600台1EX350台1PC200台3推土机D85台2装载机CAT980台1WA380(侧翻)台1自卸汽车15t~20t辆15空压机100m3台120m3台4水泵15kw台43.7kw台5九、质量安全保证措施（一）质量保证措施1、严格按施工规范、设计图纸和技术要求等进行开挖施工，严格按质量评定标准、验收规范等的要求进行质量检查验收。2、开挖采用自上而下、从上游到下游、分层分段的方法施工，逐层开挖、逐层支护。3、预裂爆破和水平光面爆破中要不断提高造孔质量，施工中要进一步调整和优化爆破参数，提高建基面施工质量。13 4、土质边坡尽量避免在雨天开挖和削坡，如突遇暴雨应及时采取覆盖等措施防护，避免雨水直接冲刷。5、存在地质缺陷的建基面附近，必须适当降低爆破规模和单响药量。根据实际情况，邻近边坡的梯段爆破，必要时可采取孔间微差爆破。6、爆破作业中，严格控制最大单响药量，以减少爆破振动的影响。7、建基面上层梯段爆破、紧临边坡的梯段爆破，严格按照爆破设计参数钻孔、装药、起爆。8、进一步贯彻落实质量方针，积极开展质量活动，杜绝各类质量事故的发生。9、坚持实现“三检制”，层层把好质量关，把质量与经济效益挂钩，重奖重罚。（二）安全保证措施1、严格按施工规范、《爆破安全规程》（GB6722—86）、技术要求等施工。2、所有现场施工人员必须戴安全帽，高空或悬空作业必须系安全带和安全绳，做好安全防护。3、一期低水围堰堰顶可作为临时施工道路的一部分，但必须对堰顶进行加宽（设计宽度5m），建议加宽至6～7m，以满足重载车辆单向行车要求。4、开挖区内临时施工道路及斜坡道综合坡比不大于12%，道路的临江侧必须留有足够的安全距离，并设临时防护设施和安全警示标志，以保证施工车辆的安全运行。5、爆破作业要严格按照规程的要求做好安全警戒工作。186、地质缺陷出露部位要严格控制单响药量和爆破施工的规模。7、坡面上松动石块，不稳定岩体及时清理，防止滚石伤人。8、尽量避免上下交叉作业，如确实无法避免，上、下工作面要相互错开40m以上的距离，并专门派人指挥。9、严禁从坡面上往下直接丢材料杂物等。10、出口明渠的临时施工道路多为临江路和斜坡道，注意加强对施工车辆、设备操作手的安全教育，提高安全行车意识。13 11、同时加强对施工车辆、设备的维修和安全管理，确保刹车、制动、方向及转向灯等安全装置始终处于完好状态。12、加强施工现场用电安全管理，用电线路必须按要求架设，并经常对线路进行检查和维护。13、贯彻安全方针，积极开展各种安全活动，杜绝各类安全事故的发生。14、加强现场安全管理，积极展开“三工”等活动，加强检查和监督，发现隐患及时整改。十、附件1、左岸导流洞出口明渠开挖项目施工进度计划表2、左岸导流洞出口明渠开挖施工平面布置示意图3、左岸导流洞出口明渠开挖典型爆破图（1/2、2/2）13'