第八章土石方工程施工2

云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司233第八章土石方工程施工8.1概述8.1.1工程概况1、工程特性本合同土石方工程包括基坑、两岸坝肩、尾水渠、左右岸防护工程土石方开挖、边坡喷锚支护及土石方填筑等。牛栏沟水电站主要建筑物包括3孔泄洪冲砂闸、主副厂房、门库坝段及升压开关站等工程。040国道由昆明向北，经昭通市、大关县通至本工程区，电站施工对外交通非常方便。右岸坝肩最大边坡开挖高度46.65m，共设置二级马道，上马道宽度为1m，下马道宽度为2m，开挖坡比为1:0.5、1：0.3；左岸边坡处理主要为覆盖层剥离，最大边坡开挖高度55.28m，岩石开挖坡比为1:0.3、土质边坡为1:1、1:0.75，共设置一级马道，马道上部边坡高度为14.28m，马道至基坑建基面高度为41m；右岸下游防护工程最大边坡开挖高度58m，开挖坡比下部为1:0.5，上部为1:0.75。左、右岸挡水坝段采用混凝土坝挡水，基岩上的重力坝左岸上下游均采用直立坡，右岸上游采用直立坡，下游采用1:0.75的坡比。左岸挡水坝段长26.40m，右岸挡水坝段长9.2m。本工程主体工程主要工程量见表8-1。表8-1土石方工程主要工程量表序号项目单位泄洪冲沙闸厂房岸坡防护合计1土方开挖万m3822862砂卵石开挖万m3556763石方开挖万m3998854沙砾石反滤垫层m3233123315石渣回填万m363509008153586C20边坡网喷混凝土m3208720877铅丝笼装块石m3262626268抛石回填m3196619669挂网钢筋t33.533.510系统锚杆(25,L=4.5m)83883811长锚杆(φ32,L=12m)根99云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司234序号项目单位泄洪冲沙闸厂房岸坡防护合计12锚索（长度30m）t505013网格梁混凝土t30230214网格梁钢筋t6.26.22、地形、地质条件闸址区河流总体流向NE75°，河谷呈“V”型，两岸地形基本对称，地形坡度左岸30°~40°，右岸坡度50°~60°。平水期河面宽40~50m，水深5m左右，设计蓄水位488m处相应谷宽约76.3m。左岸为040国道，路面高程510.5~521.6m；右岸为水麻高速公路，路面高程520.2~524.8m。闸址区左岸为覆盖层岸坡，右岸基岩裸露，岸坡稳定，岩层走向与河流近平行。河床覆盖层厚20~30m，闸基、厂房基础置于河床覆盖层上。闸址区河床覆盖层较厚，结构复杂，据钻孔及物探揭露，厚度一般为6.9~30.0m。根据成因，物质组成，结构特征，自上而下可分为3层，分别为人工堆积碎石土层、崩坡积碎（块）石土层及冲洪积砂卵砾石层。①碎石土，主要分布左岸河床靠近040国道侧地表，为人工修路时堆积形成，层厚3~4m，出露高程492~522m，主要成份为碎石，棱角明显，粒径多呈5~8cm，松散状态，具强透水性。②碎（块）石土，主要分布于河床边，层厚5~8m，出露高程474~550m，碎石含量约占70%，呈棱角状，主要成份为弱风化粉砂岩、灰岩，粒径多呈6~10cm，并夹有少量粒径30cm块石，呈密实~半胶结状态，具中等~强透水性。③砂卵砾石，主要分布在河床，厚20~30m，顶面高程440~477m。其中漂石含量约占5%，卵石含量约占30%，砾石含量约占55%，其余为砂，漂石磨圆度差，呈次棱角~棱角状，卵、砾石磨圆度呈好，呈中密~密实状态，具强透水性。闸基、厂基置于冲洪积砂卵砾石层上，砂卵砾石呈中密~密实，结构均匀具低压缩性，未见软弱的砂层分布，闸基、厂房基础置于弱风化岩石之上，弱风化的粉砂岩承载能力较高，满足承载和变形的要求。厂房基础约一半位于覆盖层上，一半位于弱风化岩石之上。泄洪冲沙闸坝段基础大部分为Q4al+pl砂卵砾石，纵横向分布稳定、云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司235厚度变化不大，未发现有纯砂夹层或透镜体分布，下伏基岩较平坦，无明显的深切河槽。其中在高程460m以上为松散~稍密层，厚度为5~10m，以下为密实层，厚度10~25m。松散~稍密层力学指标低，存在压缩变形问题；下部为密实砂卵石层，也属均匀地基，具有较高的承载力。厂房坝段基础基本与泄洪冲砂闸坝段基础相同，但由于建基面较深，大部分基础可置于泥岩、粉沙岩层上，局部上下游侧置于密实砂砾石层上。8.1.2施工重点、难点1、确保坝肩边坡稳定及开挖质量是重点和难点闸址左岸紧靠040国道，右岸紧靠水麻高速公路，左岸闸基挖后，覆盖层边坡存在稳定问题。因此，开挖过程中保证坝肩、040国道路基边坡边坡稳定及开挖质量是施工的重点和难点。2、河床开挖强度大，并且厂房坝段与闸坝段建基面高差较大，其结合处开挖困难，合理安排开挖程序及布置出碴道路是重点河床基础开挖强度为10.6万m3/月，河床开挖强度闸坝建基面高程为EL466.0，厂房坝段与闸坝段结合处开挖最低高程为EL445.1，最大高差达20m左右，并且靠闸坝侧为砂砾卵石，因此，厂房坝段及闸坝段结合处开挖困难。3、防止产生飞石，保护现有建筑物及交通的安全是重点坝（闸）址左岸有040国道，右岸有水麻高速及内昆铁路隧洞经过，坝（闸）址附近有居民居住，在开挖过程中，防止产生飞石，保护现有建筑物及交通的安全是开挖的重点。8.1.3针对重点、难点、要点的施工对策1、确保坝肩边坡稳定及开挖质量的施工对策（1）开挖支护遵循以下总原则①“先清、后锚、再开挖”的原则。边坡开口前先清坡及安全处理（包括撬挖、砌石、锚固、网盖防护等），边坡开挖开口和马道以下降层前先进行及时支护，保证开挖时坡顶的稳定；②“治坡先治水”的原则。为保证开挖过程中施工安全和边坡稳定，开工后及时对开口线外围进行清坡及安全处理，开挖截水沟。开挖过程中及云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司236时进行马道排水沟及临时地表排水系统施工，并与截水沟形成排水网络，以防止雨水对开挖面形成冲刷破坏，重点防止渗水对顺层坡岩层结合面胶结物的掏蚀，杜绝因掏蚀岩层结合面，从而减小岩层间阻滑力，引起边坡失稳的可能。另边坡开挖过程中根据地下水出露情况及时钻随机排水孔和系统排水孔，降低边坡岩体裂隙水压力，确保边坡稳定。③“控制爆破”原则。因左右边坡紧邻国道及高速公路，左岸边坡上部覆盖层为堆积体，下部岩石为风化砂岩，右岸岩石为风化砂岩。为确保边坡稳定及两侧道路路基安全，所有永久岩石边坡均优先采用周边预裂，实施微差松动控制爆破。开挖梯段高度控制在3~4m左右，对无法进行预裂爆破的岩石部位，采用光面爆破。开挖过程中根据不同部位控制单响药量，预裂爆破单响药量控制在25kg以内，主爆区爆破单响药量控制在75kg以内，尽量减小爆破震动对边坡的扰动影响，确保边坡稳定。④“自上而下、逐层开挖、逐层支护”原则。各部位采取自上而下分层开挖，开挖边坡的支护在分层开挖过程中逐层进行。未完成上一层支护，严禁进行下一层的开挖。⑤“分区分层、由外向内、梯次施工”的原则总体按“平面多工序、立体多层次”组织施工。在高速公路及铁路隧洞侧石方开挖，为防止爆破破坏路基，局部采用人工撬挖，覆盖层部分采取局部或间隔开挖，并及时支护。平面上分区、分段组织多工序平行作业，减小边坡揭露面积和暴露时间，实施快速支护；每一梯段按由外向内开挖，每次爆破均对临空面进行整形，并尽量不采用压渣爆破，使爆破有较好的自由面，减小爆破震动；立面上按马道或爆破梯段自自上而下形成覆盖层剥离和梯段整形、梯段钻爆及出渣、随机锚杆和随机排水孔、系统锚杆和锚索钻孔安装、挂网喷混凝土、系统排水孔等多层次的流水作业，保证边坡开挖及支护协调进行。2、河床开挖强度大，厂房坝段与闸坝段建基面高差较大的对策（1）上下游围堰形成后，经基坑排水后，厂房坝段及闸坝段同时进行开挖，开挖至EL466.3后，以开挖厂房坝段为重点，同时闸坝段进行齿槽开挖。闸坝段齿槽按照“由上游至下游，由左岸至右岸”的开挖顺序进行，云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司237厂房坝段按“由上游至下游，由右岸至左岸”的顺序进行开挖。（2）因弃碴场与基坑开挖之间需经过040国道，为保证弃碴顺利进行，通过业主与交通部门协商，在国道与弃碴道路交叉口安排专人负责协调，避免造成交通堵塞，确保拉碴车辆顺利通过国道。（3）对河床开挖中的符合围堰填筑的开挖料，尽量直接用于围堰加宽加高，从而缩短运输距离，加快土石方开挖进度。（4）闸坝与厂房结合处开挖时，妥善做好施工排水及深槽安全监测等工作，确保开挖在干地、安全的状态下进行。开挖过程中由上至下分层开挖并及时进行支护。未完成上一层支护，严禁进行下一层的开挖。每层开挖时，采用间隔开挖方式并及时支护，靠闸坝侧边坡预留50cm开挖余量利用人工小心清除，尽量减小对砂砾卵石的扰动。3、防止产生飞石，保护现有建筑物及交通的安全的对策闸址左岸紧靠040国道，右岸紧靠水麻高速公路,并且左岸附近有当地居民住房及学校，石方开挖主要实施“微差松动控制爆破”开挖，须严格控制单响药量（具体由试验确定），并在孔口作必要的安全铺盖防护，防止产生飞石，保护现有建筑物（包括临建设施）及交通的安全。施工中将采取如下措施：（1）在石方爆破开挖施工中，对爆破施工区周围的环境和安全防护目标进行充分调查，掌握所有防护目标，并制定有针对性安全防护措施。（2）严格遵守发包人规定的统一爆破时间，严禁非正常放炮。（3）在远离国道及高速公路的区域结合生产进行爆破试验，以获得梯段爆破的最优爆破参数；了解爆破对周围非开挖岩体的破坏情况及范围；掌握爆破质点震动衰减规律，预报震动量级，通过实际监测，控制爆破规模，降低爆破震动效应，控制飞石方向和飞石距离。（4）开挖过程中，严格按爆破试验确定的参数进行作业，同时进行跟踪爆破监测。爆破后及时检查爆破效果，根据爆破效果和爆破监测成果及时修改爆破设计。（5）严格控制爆破抛掷方向，以最大限度地防止碎石飞散，必要时采取爆源覆盖、搭设防止飞石的胶带、竹跳板隔离等工程防护措施，防止爆云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电第十四工程局有限公司238破飞石对防护目标产生安全性的影响，确保附近高速路、国道及建筑物的安全。(6)对于孤石爆破飞石的控制，采用透气较好的新竹笆防护，竹笆之间采用12铁丝连接成网，为增加重量，用编织袋装细砂（每袋装半袋），后绑扎在竹笆上)。并对飞石产生的机理和因素进行系统的研究，给出科学合理的设计。爆破设计人员应对施工全过程指导控制，根据施工误差相应调整装药参数。8.2施工程序安排8.2.1土石方开挖分期根据一期枯期围堰完成的节点时间将土石方开挖分为两期，高程474.1以上部分的开挖支护作为一期在围堰施工前完成，高程474.1以下部分的开挖支护作为二期在围堰形成、基坑排水后进行。一期土石方明挖为左右岸坡开挖，包括大坝左岸边坡、大坝右岸边坡工程土石方开挖、支护等工程以及本工程的所有截水沟、排水沟基础的开挖。二期土石方明挖为河床基础开挖，包括左右重力坝段、厂房坝段、冲砂泄洪闸段及左右岸下游防护工程的开挖、支护等项目。8.2.2施工程序安排1、施工程序安排说明（1）工程进点后，及时进行相关变电站、压气站、供水系统等临时设施的布置及施工，为尽早进行边坡开挖创造条件。（2）闸坝左岸边坡及导流明渠以上边坡至上而下进行开挖后，导流明渠分上下游两个工作面同时进行施工。下游临时跨河桥具备通行条件后，进行右岸边坡开挖支护。左右岸边坡开挖过程中及时进行支护。（3）导流明渠具备过水时，对一枯上下游围堰截流戗堤合拢、闭气及基坑排水，然后在下游围堰内坡形成施工道路，进行河床部位基坑的开挖，同时利用开挖料进行上下游围堰加高培厚。（4）开挖边坡支护在分层开挖过程中逐层进行，未完成上一层支护，云南盐津县关河牛栏沟水电站工程总承包（NLG/C1）投标文件中国水利水电