第八章土石方工程施工 2Word格式.docx
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82286
2
砂卵石开挖
55676
3
石方开挖
99885
4
沙砾石反滤垫层
m3
2331
5
石渣回填
6350
9008
15358
6
C20边坡网喷混凝土
2087
7
铅丝笼装块石
2626
8
抛石回填
1966
9
挂网钢筋
t
33.5
10
系统锚杆(25,L=4.5m)
838
11
长锚杆(φ32,L=12m)
根
12
锚索(长度30m)
50
13
网格梁混凝土
302
14
网格梁钢筋
6.2
2、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、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,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。
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,严禁进行下一层的开挖。
(5)在河床基坑开挖时,厂房坝段及闸坝段同时进行覆盖层开挖,当达到EL467.0左右(以保证沙砾卵石建基面上部有50cm的保护层为原则),以开挖厂房坝段为重点,同时闸坝段剩余部分的开挖。
2、施工程序框图
本工程土石方工程施工程序见下框图。
开挖及支护施工程序框图
8.3施工道路布置
根据本工程土石方开挖分期情况及开挖特点,为保证土石方开挖顺利进行,对开挖道路分期规划。
8.3.1一期开挖及支护施工道路布置
1、右岸边坡开挖支护施工道路布置
修建5号公路至开挖区EL494.0m,由5号公路接线至河床左岸EL474.1m修筑L5-1出碴道路。
另外,在开挖过程中,根据现场实际情况灵活设置机械便道以满足开挖需要。
施工道路布置详见图8-1,道路特性说明见表8-2。
5号公路目前主要作为右岸EL494.0m以上边坡开挖渣料的运输平台及支护材料的转运通道。
L5-1主要作为右岸EL474.1.0m~EL494.0m边坡开挖碴料的运输通道。
2、左岸边坡开挖支护施工道路布置
按照总体施工规划道路,由4号公路延伸至左岸河床EL474.1m修筑L4-1道路,作为边坡EL494.0~EL474.1的集料平台及运输通道。
另外,为减少对左岸路基边坡的扰动,在开挖过程中,根据现场实际情况灵活设置机械便道以满足开挖需要。
一期土石方开挖及支护施工道路规划及特性详见表8-2。
表8-2一期开挖施工道路规划特性表
道路
编号
起点~终点
长度
(m)
路面/路基宽度(m)
最大
坡比
路面
结构
主要作用
备注
L4-1道路
4号公路474.2—左岸河床EL474.1m
130
6.0/7.5
泥结碎石
左岸EL474.1以上边坡及导流明渠开挖及支护运输通道
矿山三级/新建/临时
5号公路
施工临时跨河桥EL483~右岸EL493.0
270
3.5/4.5
12.5%
右岸EL494.0m以上边坡土石方开挖及支护运输通道
矿山四级/新建/临时
L5-1道路
5号公路EL480.0~右岸河床EL474.1m
110
5.4%
右岸EL474.1~494边坡土石方开挖运输通道
8.3.2二期开挖及支护施工道路布置
1、基坑开挖施工道路
二期基坑开挖下游规划一条9号施工道路作为河床开挖运输主干道,9号施工道路从下游围堰降坡至河床基坑下游边线(EL471.0)。
在开挖过程中,根据开挖部位由9号施工道路降坡相应修筑支线施工道路9-1、9-2、9-3,以方便土石方运输及下游左右岸支护。
9-1主要承担左岸岸坡、厂房坝段及尾水渠开挖及支护施工,9-2主要承担闸坝段及下游效能设施基础开挖施工,9-3主要承担右岸岸坡(EL474.1以下)、重力坝段及下游岸坡开挖及支护施工。
施工道路布置详见图8-2,道路特性说明见表8-3。
2、二期开挖施工道路规划特性详见表8-3。
表8-3二期开挖施工道路特性表
路面/路基宽度(m)
9号公路
下游围堰EL476.0~河床基坑EL471.0
10.0%
坝基、厂基及尾水渠、等的开挖运输主干道
9-1道路
接9号公路端部EL471.0~河床右岸上游EL465.0
4.6%
右岸边坡高程474.1m以下及重力坝段部位开挖及支护
9-2道路
接9号公路端部EL471.0m~泄洪闸EL466.3m
121
4.0%
闸坝及其上下游设施的基础开挖
施工便道/新建/临时
9-3道路
9-2公路高程966.3m~厂房坝段基坑456.9
83
6.0/6.0
8.4土石方开挖、支护及填筑施工
8.4.1施工分区及分层
根据本工程结构特点及总进度安排,结合各部位施工的干扰、施工的连续性及导流规划,本工程明挖分为三个大区进行施工。
Ⅰ区为左岸岸坡开挖及导流明渠开挖(正常枯水位以上),Ⅱ区为右岸岸坡开挖(正常枯水位以上),Ⅲ区为正常枯水位EL474.1以下的河床基础开挖,Ⅰ区和两区在一枯围堰形成之前进行开挖并支护,Ⅲ区在一枯上下游围堰形成经基坑排水后进行集中开挖。
土石方明挖分区开挖规划及开挖时段安排见图8-3。
为保证开挖岸坡及两侧路基边坡稳定,各区根据设计马道、地理位置及地质条件进行分层。
分层高度3m~4m,两侧边坡上部第一层开挖分层高度1~2m左右,每层按覆盖层开挖、石方开挖(钻爆、出渣)、支护等工序顺序进行。
开挖分层见图8-4。
8.4.2覆盖层开挖
本工程覆盖层开挖主要为左右闸坝岸坡、导流明渠覆盖层及河床覆盖层开挖,开挖工程量约19.8万m3。
其中河床覆盖层方量约15万m3,左右两岸坡覆盖层约4.8万m3。
1、覆盖层开挖工艺流程
土方明挖工艺流程框图
施工准备
测量放线
施工支线公路、施工便道修筑及截、排水沟开挖
植被清理
反铲挖掘机开挖土方、堆积体(崩积层)及强风化岩层,并集渣下部集渣平台
1.4m3反铲或3.0m3装15t自卸车运输至回填部位或者弃渣场
人工配合反铲修整边坡及马道
边坡支护及锚固
下一层开挖
2、覆盖层开挖工艺及措施
(1)施工准备
风、水、电就绪,施工人员、施工设备准备就位。
(2)测量放线
①接到监理提供的施工控制点后,首先在监理工程师的指导下进行控制点的复测,并将复测成果报监理审核批准后进行施工测量。
必要时将增加施工控制点。
②对施工区内原始地形进行测量,绘制出可供施工使用的断面图,并核算出工程量,报监理审核。
③依据复测成果,放出开挖区的上开口线,提供给现场技术员进行清理植被,并清坡。
④采用全站仪、水准仪进行测量放样。
⑤随着开挖高程下降,及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线,避免在形成高边坡后再进行处理。
⑥由设计、监理单位地质工程师联合确定土、石方分界线和表土类别。
(3)场地和植被清理
开挖前,对施工范围内有碍施工的各种障碍物配合地方相关部门进行拆除。
按最大开挖边线外侧5m为界对岸坡、台地等开挖区域内树木、林草先由人工进行砍伐或移植,然后用挖掘机配合人工清除开口线3m以内的树根。
发现有用木材、有价值的文物等应加强保护,并报监理、得到发包人的指示后进行处理。
(4)外围安全处理
根据测量放出的开挖开口线,采用反铲配合人工对开口线以外的浮石进行清除,消除安全隐患,必要时经监理人批准采用锚杆、钢筋网网盖和柔性防护网等措施对危石进行阻挡、加固处理。
在边坡清理之前及时完成开挖区顶部排水系统的修筑,以控制坡面流水损坏开挖边坡造成新的安全隐患。
(5)临时排水设施施工
每一台马道开挖结束后及时进行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造成新的安全隐患。
(6)岸坡及导流明渠覆盖层开挖
①岸坡覆盖层按施工图纸所示或监理人的指示进行开挖。
开挖从上至下分层分段依次进行,严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法。
在高速公路、国道及铁路隧洞附近的覆盖层,为防止爆破破坏路基,覆盖层部分采取局部或间隔开挖,并及时支护。
②根据实际地质及开挖分层情况,岸坡覆盖层开挖前于石方进行开挖,对于大孤石,采用手风钻钻孔,小药量爆破解小后挖机清除。
对于靠近边坡设计规格线的孤石,采用“密孔、小药量”炸裂后人工撬除。
覆盖层开挖用1.4m3反铲利用坐碴开挖,将覆盖层翻碴至集料台后用1.4m3反铲或3.0m3装载机装15运至碴场或填方区。
③靠近设计规格线的覆盖层开挖时预留50cm修整余量,用人工配合0.4m3反铲修整,以较少边坡扰动和坡比满足设计要求,并及时支护以确保边坡稳定。
开挖(支护)方法见图8-5~8-6
(7)河床坝段开挖
上下游围堰施工并进行基坑排水后,由下游围堰降坡至基坑。
首先厂房坝段及闸坝段同时进行开挖,开挖至EL466.3左右(以设计建基面上部预留足够保护层为原则)后,以开挖厂房坝段为重点,同时闸坝段进行剩余部分开挖。
闸坝段剩余部分按照“由上游至下游,由左岸至右岸”的开挖顺序进行,厂房坝段按“由上游至下游,由右岸至左岸”的顺序进行开挖。
闸坝段开挖必须以不影响厂房坝段出碴为原则,待厂房坝段基坑开挖完毕,最后进行闸坝段下游剩余部分的开挖。
厂房坝段开挖方法见图8-9。
泄洪冲砂闸及下游消能防冲设施设计建基面基本上均为冲洪积砂卵砾石。
开挖时,开挖按分层规划从上至下进行开挖,设计建基面以上预留30cm余量采用人工撬挖至设计建基面,预留量以上覆盖层采用1.4m3反铲及3.0m3装载机直接挖装15t自卸车运输,符合围堰填筑要求的砂砾料根据填筑需要直接倒运至填筑区。
开挖期间在开挖基础外开挖临时集水井,将基坑渗水集中汇集到集水井内,集水井低于开挖大面50cm左右,采用水泵抽到基坑外,保证开挖在旱地施工。
施工期基坑排水布置详见第六章相关章节。
其它同岸坡土方开挖。
(8)齿槽开挖
本工程齿槽深度多数在2.5~4m之间,宽度在2.5m以上。
为减少对齿槽建基面的扰动,齿槽下部距离建基面0.3~1.5m范围采用0.4m3反铲开挖,距建基面0.3m范围人工挖除,0.4m3反铲配合集碴,集碴料用1.4m3反铲装渣,15t自卸汽车运输。
齿槽内的大孤石采用“密孔、小药量”炸裂后人工撬除。
齿槽分段开挖,开挖后及时进行混凝土浇筑以防边坡坍塌。
(9)厂房坝段与闸坝段结合处深槽开挖
厂房坝段与闸坝段结合处深槽最大高度达21m,由上至下分层开挖并采用间隔开挖方式并及时混凝土支护,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。
(9)边坡安全的应急措施
边坡土方明挖过程中,如出现裂缝或滑动迹象时,立即暂停施工,将人员设备尽快撤离工作面,视边坡开裂程度采取不同的应急措施,并通知监理工程师,必要时设置观测点,及时观测边坡变化情况,并做好记录。
8.4.3石方明挖
本工程石方开挖主要为左右岸开挖及河床基础开挖,开挖工程量总计约3.8万m3。
其中河床基础石方约2.4万m3,左右两岸坡石方开挖约1.4万m3。
1、石方开挖施工流程
石方开挖施工工艺流程见下框图:
石方开挖施工工艺流程框图
(1)施工工艺
①施工准备
延伸风、水、电管线至施工现场,施工人员、机械设备准备就位。
②场地清理
采用手风钻钻爆,对临空面进行整形,以减少梯段爆破底盘抵抗线;
每个爆区钻孔前采用反铲清理钻孔工作面
③危岩处理
人工配合反铲对已开挖坡面进行边坡危岩处理。
④测量放线
由测量工放出开挖边线,核实开挖断面。
然后根据爆破试验确定的爆破参数测量定出孔位,并用红油漆标明。
⑤钻孔、清孔
根据测量定出的孔位,采用手风钻钻松动爆破孔及缓冲孔,KQJ-100B轻型潜孔钻钻预裂孔。
钻孔过程中,专人对钻孔的质量及孔网参数按照作业指导书的要求进行检查,如发现钻孔质量不合格及孔网参数不符合要求,立即进行返工,直至满足钻孔要求。
钻孔至设
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