锦凌水库土石方开挖施工分析

王连军

(义县水土保持局，辽宁锦州 121100)

1 工程概况

锦凌坝址位于小凌河干流锦州市上游约9.5 km处，村屯距坝址较近，左岸上游600 m为沙河堡，右岸紧临后山河营子。坝址区河谷呈不对称“U”型，左岸较陡，右岸较缓，宽约800 m。河流走向近东西向。两岸为低山，河流左岸为漫滩及一级阶地，右岸为漫滩。主河床位于坝址区右岸陡坎下。河流左岸漫滩宽约15～350 m，地面高程26.70～30.50 m，倾向河床，地形平坦，现为荒地。右岸坝轴线部位紧临陡坎，其上下游均分布漫滩，上游宽约50～225 m，地面高程28.75～32.99 m，下游宽15～275 m，地面高程26.80～28.50 m，均为荒地。

一级阶地分布在左岸坝轴线上下游和右岸下游的河漫滩后缘，左岸宽约290～900 m，现为旱田、蔬菜大棚及林地，地形较平坦，地面高程 30.43～35.81 m。右岸下游位于防洪堤内，较宽阔，现为后山河营子村及旱田、蔬菜大棚、林地等，地势较平坦，地面高程31.30～35.00 m。左岸山体较陡，坝端山顶高程138.50 m，右岸山体低矮，山顶高程88.85 m。此外，右岸下游分布一座防洪堤，堤顶宽约3～4 m，底宽约8～10 m，高4～5 m。沿河右岸直至市区。

坡洪积物主要分布在坝址区左岸下游的山前阶地上，距坝址较远，以黄褐色黏性土为主。冲洪积物广布于小凌河河谷中，以圆砾层为主，局部层间夹黏土或淤泥透镜体。仅在左岸一级阶地的表层分布有粉土。坝址区第四系松散地层分布于河谷两岸，左岸河漫滩为单层结构，主要为圆砾层，一级阶地为双层结构，上覆粉土层，厚约1.7～5.0 m，下部主要为圆砾层，最大厚约13.5 m。右岸以圆砾层为主，分布于漫滩上，厚度约4.0 m。坝址区第四系覆盖层中粉土渗透系数5.03×10－5cm/s，为弱透水层;圆砾层渗透系数1.42×10－1cm/s，为强透水层。

坝址区基岩岩性主要为安山岩和熔岩，以安山岩为主，坝址区分布较广;熔岩以凝灰岩和火山角砾岩为主，局部为熔结流纹岩、凝灰质砂岩等，主要分布于坝址区河床部位和右岸岸坡。基岩风化程度较弱，风化界线有一定的规律性;岩体完整程度及强度因岩性不同有一定的差异，安山岩强度较高，一般为中硬，岩体完整性差～较完整;熔岩强度较低，一般为较软岩～中硬岩，完整性差～较完整。坝基全、强风化岩透水性较强，一般为弱～中等透水;弱风化岩，一般为弱～中等透水;微风化～新鲜岩，一般微～弱透水。

本工程土石方开挖主要包括坝基土方清理、石方开挖、上坝路石方开挖、桥涵工程石方开挖。

2 施工布置

施工用风:开挖用风采用布置在左岸坝头处的空压站供给。

施工用水:采用布置在坝头出的供水池供给。

施工用电:利用布置在左岸坝坝头的变压器接引供电线路至施工现场满足施工用电要求。在左坝头设3 kW镝灯一台，并在开挖工作面设1 kW移动式碘钨灯，保证夜间开挖施工具备足够的照明条件。

施工道路:土石方开挖主要利用上游料场路(SL路)、填筑主干路(TZ路)、填筑支路(TZZ1路、TZZ2路)及由SL路和TZ路引出的施工支线(TZZ3路、TZZ4路)做为土石方开挖的主路。

施工期临时排水:坝基开挖工程开始前，根据现场地形、地貌和地质条件在左坝头开挖边坡上方开挖临时截水沟，将岸坡上方的雨水、渗水尽量拦截排至开挖区以外;在开挖施工过程中，土方分层开挖部位上的层面均形成2% ～3%坡度，防止开挖作业面积水，需要时，设临时坑槽或开挖排水沟排走雨水或地面积水;滩槽段基础开挖时，在坝体上下游开挖边线以外挖排水沟，在河槽段附近设排水基坑，根据水量情况设水泵排水，保证地下水位降至最低开挖面0.5 m以下。

弃渣场:大坝清基土方弃渣均弃至弃渣场(下游Ⅲ号料场)，平均运距4.5 km。弃渣场弃土时，根据弃土数量、渣场允许堆高确定渣场弃土场占地面积。倾倒弃土前，要规划几个弃土区，分层规划弃土料，弃土料表面要平整并有2% ～3%的坡度，每层弃土料上面平铺一层50 cm的废弃石渣料，便于每层弃土料层中的排水，弃土永久边坡上用废弃石渣料护坡。

3 主要施工方法

3.1 场地清理

场地清理包括植被清理和表土层开挖，其范围包括坝基开挖范围以内的全部区域的地表。

1)清除地表植被。人工清理坝基区域内的树根、杂草、垃圾、废渣等施工用地需要清理的全部区域的地表。在清理过程中特别注意保护清理区域附近的天然植被及周围环境不受破坏。地表的植被清理范围，除监理工程师另有指示外，主体工程施工场地地表的植被清理，延伸至离施工图所示最大开挖边线外侧至少5 m距离;挖除树根的范围应延伸到离施工图所示最大开挖边线外侧3 m距离。

2)地面表层土的清挖、堆放和有机土的使用。表层土系指含细根须、草本植物及覆盖草等植物的表层有机黏土。表层土按照监理指示的开挖深度用人工配合2 m3反铲装20 t自卸汽车挖除。开挖的有机黏土，运至监理人指定地点堆放并防止冲刷流失，备用作工程环境保护的植被土料。其它淤泥、垃圾、废渣、杂物等非适用材料运至渣场堆放[1]。

3.2 土方开挖

开挖分区:土方开挖遵循自上而下的原则共分2个区依次进行开挖。Ⅰ区为左岸滩地段;Ⅱ区为左岸明渠及纵向围堰占压段。

施工方法:土方开挖土层较薄处采用162 kW推土机集料，3 m3装载机装20 t自卸车出渣，土层较厚处采用2 m3反铲直接开挖，装20 t自卸车出渣，坝基土方弃渣运至弃渣场。机械施工后的边坡或基础，采用人工修整，直至满足施工图纸要求为止。

土料弃存措施:在渣场设1台162 kW推土机分层摊铺和初步平整。保证弃土料表面平整并有2%～3%的坡度，每五层弃土料上面平铺一层50 cm的废弃石渣料，便于弃土料层中的排水。

施工排水和降低水位措施:坝基开挖前，先在左岸开挖区上方开挖临时截水沟，将岸坡上方的雨水、渗水尽量拦截并排至开挖区以外。土方分层开挖部位上的层面均形成2% ～3%坡度，防止开挖作业面出现积水。

坝基土方开挖时，在围堰初步防渗的条件下，通过简单的排水和降水措施，即可满足土方开挖的要求。基坑排水采用导沟表面排水法，即在基坑上、下游两侧开挖导沟，基坑渗水由导沟引至主江道处的集水井内，然后直接排水至上、下游围堰外。

3.3 石方开挖

左岸开挖边坡采用预裂爆破。石方开挖采用两种施工方案:凿裂法和钻爆法。两种施工方法以全强风化带下限为界，以上采用凿裂法、以下采用钻爆法。①凿裂法施工:在开挖范围内采用冲击锤冲击基础岩石，使其破碎，由推土机集料，装载机装自卸车运至弃碴场;②钻爆法施工:石方开挖自上而下进行，采用手风钻梯段开挖，边坡预裂爆破的施工方案。选用Y26手风钻钻孔，钻孔倾角75°，移动式空压机供风。坝基石方开挖至底部水平建基面时，预留保护层，最后采用手风钻钻孔小孔径小药卷爆破方法分层开挖保护层。石方爆破后，人工清渣至坡脚处，2 m3反铲装20 t自卸车运至渣场[2]。

4 施工进度

坝基土方开挖分为两个时段进行，为2010年5月1日—2010年8月31日和2011年9月11日—2011年9月30日;坝基石方开挖2010年5月1日开始施工，至2010年8月31日施工结束。

5 质点振动速度及飞石的控制措施

5.1 质点振动速度控制措施

采用孔间微差顺序爆破网络技术，控制最大一段起爆药量以减少爆破振动速度。施工前通过试验确定爆破地震效应传播的经验公式，钻孔爆破施工中，根据经验公式预报和控制。若药量控制到爆破的最低需用量，振动速度仍大于规定要求，采取有效减震措施，或调整爆破作业面，先施工距新浇混凝土或新灌浆区远的作业区，待混凝土强度增长后再施工近距离爆破作业区[3]。

5.2 飞石控制措施

选取合理的爆破参数，炮孔堵塞避免夹杂碎石，使用石粉或黄泥混合物进行堵塞;控制好爆破方向，避免爆破方向指向其他标段施工区域;爆破区附近机械设备采用排列木板进行覆盖防护[4]。

6 质量保证措施

主要有8点措施:①土方开挖前，施工技术人员仔细研究施工图及相关技术资料，对施工作业人员进行技术交底;测量人员根据设计图纸进行测量放样，测量放出开挖轴线、边线和坡度等控制线和控制桩;②避免机械开挖作业对建基面的破坏，确保建基面完整;③基础开挖过程中，如有积水则根据现场情况和水量设置排水沟、集水坑并设置水泵排除，保证建基面平整、干净;④石方开挖应通过爆破试验、获得合理的爆破参数，经监理审批后执行，并视地质情况调整。严格控制单孔药量及一次起爆药量;⑤预裂孔钻孔角度应采用水准仪配以铅锤控制，确保预裂孔钻孔质量;⑥严格按设计装药结构进行预裂孔的装药;⑦每次预裂爆破后，首先检查表面是否形成1.0 cm宽度的连续裂缝，梯段爆破挖运完成后，再检查预裂面是否受到破坏，残孔率和岩面平整度是否达到规范要求，为进一步优化预裂爆破参数提供依据;⑧实施严格的过程控制。对各类爆破的验孔、装药、网络连结等主要工序均实施三检，签证后方能进入下道工序，监理终检合格签发“准爆证”方能起爆。

7 安全生产及文明施工

有11项内容:①加强地质监测，收集地质资料，指导和调整施工方案，确保施工安全;②根据现场具体情况并结合永久排水设置排水沟、截水沟等，防止山水、雨水、渗水进入工作面;③根据开挖深度情况，采取分层开挖、阶梯开挖，使开挖边坡的坡度达到自然稳定，对软弱、松散边坡及时进行支护。土石方开挖过程中，派专人在开挖面对边坡稳定情况进行巡视，发现危情，及时指挥设备、人员撤离。石方开挖后，排除危石、修整坡面和作业面，经安全员对开挖面、坡顶受爆破震动影响情况进行鉴定，确认不存在事故隐患时才进行下一层钻爆;④雨前、雨后疏通截、排水沟，避免雨水(山水)直接冲击开挖面。在坡顶影响边坡稳定的范围内不堆土或堆放其它重物;⑤石方开挖时，在坝顶开挖范围线外侧设置安全围栏，并设专人巡视、检查，保证开挖作业面的施工安全;⑥加强对爆破作业的安全管理，制定严格的安全管理制度，设立专职的安全检查员，一切爆破作业经安全检查员签认后才准进行爆破;⑦参加爆破作业的有关人员，按国家和行业的有关规定进行考试和现场操作考核，合格者才准许上岗;⑧加强对爆破材料使用的监管，对爆破材料的采购、验点入库、提领发放、现场使用以及每次爆破后剩余材料回库等进行全面监管和清理登记，防止爆破材料丢失;⑨实行工前、施工过程、工后安全检查，安全员全天候蹲点监督、检查，确保施工安全;⑩夜间作业配备足量的照明器具，保证夜间作业安全;○11加强施工道路维护，确保畅通。

8 结语

水库土石方开挖是其中一项重要部分，施工前应当根据现场情况合理选择开挖方案、施工布局与主要施工方法，确保施工安全质量，确保水库建设的顺利完工。

[1]刘春芳，张士新，陈立华.坝基土石方开挖方案探讨[J].河南水利与南水北调，2011(12):14－16.

[2]王开顺，王新宇，王荣芳.建筑工程中的土石方施工机械[J].黑龙江水利科技，2008，36(05):166.

[3]闫志珍，潘福盈.天荒坪电站上库沥青混凝土防渗护面施工[J].水利水电施工，1997(03):45－48.

[4]汤桩里.谈水利工程土石方开挖及填筑技术[J].科技资讯，2011(23):50.