白河水电站渣场整治工程开挖方案设计

刘　嘉

（甘肃建筑职业技术学院，甘肃　兰州　730050）



白河水电站渣场整治工程开挖方案设计

刘嘉

（甘肃建筑职业技术学院，甘肃兰州730050）

摘要：白河水电站渣场整治工程地形特殊、地质复杂、开挖工程量大，开挖项目包括大坝清基开挖、槽挖等土石方开挖及支护施工。开挖分5层，第一层：220～215 m，层高5 m；第二层：215～208 m，层高7 m；第三层：208～201 m，层高7 m；第四层：201～193 m，层高8 m；第五层：193～185 m，层高8 m；保护层：185～183.37 m，层高1.63 m。经研究与试验，河床砂砾石覆盖层用机械直接开挖，局部石方采用潜孔钻钻孔爆破，反铲挖掘机挖装，自卸汽车装运，待排水箱涵混凝土施工完成，达到龄期强度后回填。采用多种开挖方案的配合，使开挖工作能快速、精准地完成。

关键词：白河水电站；机械开挖；钻孔爆破；预裂爆破

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.02.017

1　工程概况

白河水电站位于汉江上游干流、陕西省白河县与湖北省郧西县交界处，是汉江干流七级电站开发的最末一级。控制流域面积53 346 km2，占汉江流域面积34%。坝址平均流量713 m3/s，平均年径流量225亿m3。

白河水电站的开发任务是发电、航运，主要建筑物有泄洪冲沙闸、河床式厂房、升船机、左右岸非溢流坝及尾水平台升压站。水库正常蓄水位193.73 m，死水位191.73 m，装机容量180 MW。工程等别为二等、工程规模为大（2）型。

白河水电站渣场整治工程，包括挡水坝、排洪箱涵、进出口消力池、渣场顶部防护等项目，主要工作内容有：施工导流及水流控制、土石方开挖、坝基及坝体防渗、混凝土浇筑、砌石工程、拦污栅的施工，其工程量见表1所示。

表1　白河水电站渣场整治工程量汇总表

2　渣场整治总体施工方案及程序

2.1总体施工方案

渣场回填及箱涵施工，选择在枯水期和部分汛期进行。施工期间采用上游围堰、中部围堰、下游围堰保护，形成干地基坑，预埋两根涵管导流。

本标段河床覆盖层主要为砂砾石，可用机械直接开挖。局部石方采用潜孔钻钻孔爆破。D85推土机集料，渣料采用1～1.2 m3反铲挖掘机挖装，10～15 t自卸汽车装运，堆放于附近河滩地。待排水箱涵混凝土施工完成，达到28 d龄期强度后进行渣料回填。

大坝基础高压摆喷防渗墙，采用高喷台车，三管法施工。坝体土石方填筑，全部利用开挖渣料。采用1～1.2 m3反铲挖掘机配10～15 t自卸汽车转料，D85推土机铺料、平料，12 t振动碾碾压。不能碾压的部位，采用蛙式打夯机或振动夯板夯实。

2.2总体施工程序

按照施工总进度安排和建筑物结构布置，经综合考虑，拟定的施工程序见图1所示。

3　土石方开挖施工

白河水电站渣场土石方工程开挖项目，包括大坝清基开挖、槽挖等土石方开挖及支护施工。

开挖共分5层，即：第一层：220～215 m，层高5 m；第二层：215～208 m，层高7 m；第三层：208～201 m，层高7 m；第四层：201～193 m，层高8 m；第五层：193～185 m，层高8 m；保护层：185～183.37 m，层高1.63 m。

3.1坝肩开挖施工方法

3.1.1场地清理

人工清理植被，含根须、草本植物的表土用反铲配自卸汽车运至监理工程师指定的弃碴场。

图1　渣场整治总体施工程序图

3.1.2土方开挖

开挖前，首先进行测量放样，标识出开挖范围和位置。然后用人工清理开挖区域内的树木和有碍杂物，清理范围延伸至开挖线外侧5 m，并将开挖线外3 m以内的树根清除。同时，将开挖区域上部孤石、险石排除，较大块石用小炮清除。开挖区域清理完毕后，即开始按设计要求，施工边坡上部的地面排水系统，地面排水系统施工，始终超前开挖工作面1～2个台阶，在梯段开挖之前完成。

土方边坡开挖接近设计坡面时，预留0.2～0.3 m厚度的削坡余量，再人工整修。人工整修边坡的方法是：制作一个与设计边坡相同坡比的角尺，削坡时，用角尺检查边坡的超欠情况，边检查边整修。在修整过程中，每隔3 m高差，用测量仪器检查校核削坡情况，至达到设计要求的坡度和平整度为止。雨天施工时，施工台阶略向外倾斜，以利排水。在开挖过程中，根据需要，经常检测边坡设计控制点、线和高程，以指导施工，并在边坡地质条件较差的部位设置变形观测点，定期观测边坡变形情况，若出现异常，立即向监理工程师报告，并采取应急处理措施。

3.1.3石方开挖

根据两岸边坡石方开挖层较薄的特点，石方爆破开挖主要采用QZJ-100B潜孔钻造孔，辅以YT-28型手钻，从上至下进行浅孔梯段爆破。边坡预裂爆破采用QZJ-100B钻孔，孔径100 mm。1.2 m3反铲挖掘机配合10 t自卸汽车，将爆破石渣运输至围堰填筑部位或麻虎沟河滩边，大块石用手风钻造孔爆破。

由上至下分层开挖，采取深孔梯段微差爆破，梯段高度7～8 m，坡面采用预裂爆破，预裂深度同分级马道高度。马道和建基面保护层采取水平预裂或光面爆破开挖。

（1）梯段爆破施工

第一步：钻孔

石方采用QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径76～100 mm。YT-28型手风钻钻孔，孔径42 mm。

为了提高爆破效率、降低成本，梯段爆破孔采用宽孔距、小排距布孔方式，在布孔时应尽可能避开软弱夹层；采用完全耦合装药结构和孔间微差，使爆破出来的石渣粒径均匀，解炮量少。钻孔施工中，由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，立即要求返工，直至达到要求。

第二步：装药、联网爆破

均采取人工装药，主爆破孔以乳化炸药为主，采取全耦合柱状连续装药；缓冲及拉裂孔爆破采用乳化炸药，采取柱状分段不耦合装药。岩石爆破单位耗药量暂按0.25～0.35 kg/m3考虑，最终单耗根据爆破试验确定。梯段爆破采用微差爆破网络，旱季采用毫秒电雷管联网，电力起爆；雨季采用非电毫秒雷管连网，非电力起爆。分段起爆药量按招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大一段起爆药量不大于500 kg；水平保护层上部一层梯段爆破最大一段起爆药量不大于300 kg。临近建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不大于300 kg。

（2）预裂爆破施工

第一步：预裂孔施工

采用QZJ-100B潜孔钻造孔，孔径76～100 mm，预裂孔间距为80～100 cm，钻孔深度按马道或开挖分层高程控制。

为使开挖面符合施工图纸所示的设计轮廓线，保证坡面基岩的完整性和开挖面的平整度，在边坡开挖施工中采用预裂爆破技术。

第二步：装药

选用φ32 mm的乳化炸药，采用不耦合装药结构，线装药密度根据爆破试验确定。预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索传爆，起爆方式同梯段爆破。为减小爆破震动对建基面的破坏，在预裂孔孔底设50～70 cm柔性垫层，同时，预裂孔起爆时间应超前主爆孔100 ms以上。

第三步：预裂孔装药结构

预裂孔均使用不耦合装药，由于预裂孔较深，底部夹制严重，其底部线装药密度加大为正常段的3倍，底部0.5～1.5 m为加强段。

3.2坝基开挖施工方法

3.2.1砂卵砾石层开挖

挡水坝段表层为含漂砂卵砾石层，分布于现代河床上部，河床表面漂石相对集中。对于体积大于0.7 m3的巨漂石采用手钻解炮爆破，其余采用土方明挖法开挖。

基坑截流排水后，修建出渣道路至相应开挖部位，先进行表层淤泥清理，建好排水设施后再进行砂卵砾石层的开挖。开挖过程中进行基坑经常性排水，确保开挖在干地上进行。

开挖顺序为：左右岸坝肩开挖，0+000～0+091.07段排水箱涵基础部位，0+091.07～0+371.44段排水箱涵基础，箱涵出口消力池基础。

进行开挖边线和高程测量放样，对于开挖层较薄的地方采用推土机集渣，反铲配合自卸汽车将渣料运至填筑部位或弃渣场。开挖层厚的地方，采用反铲分层开按，每层开挖厚度不超过4 m，10～20 t自卸汽车运至填筑部位或渣场。体积大于0.7 m3的巨漂石采用手风钻解炮爆破。两岸边坡的含漂砂卵砾石层采用1.0 m3反铲削坡，人工配合修整至设计边线。开挖好的基础面用推土机整平至设计高程。

3.2.2沟槽开挖施工

沟槽开挖选用合理、科学的爆破技术和开挖方法，以确保设计轮廓。沟槽两边采用预裂（或光面）爆破技术，两边可同时起爆、分段控制，起爆时间相对滞后不少于100 ms。槽内石方采用分层爆破开挖方法，起爆网络呈“Ⅴ”型布置，顺槽逐排起爆，以减轻对两侧边坡的冲击震动。槽内钻孔采用手风钻，分层厚度不大于1.5 m。人工辅助清理爆渣。

3.2.3土石方开挖排水措施

（1）边坡土方开挖前，先在开挖线以外挖好截排水沟，防止水流直接冲刷坡面。

（2）随着边坡的形成，在坡脚挖排水沟，并将边坡上渗水引流到排水沟及施工区外。遇到边坡上较大的地下渗流时，按监理人指示采取有效的疏导和保护措施。

（3）排水坝基础含漂卵砾石层开挖前，先在上下游及左右边坡脚处开挖好截排水沟及集水坑进行排水，必要时设置集水井，在开挖过程中进行基坑经常性排水，确保将地下水降低至最低开挖线0.5 m以下。

（4）土石方分层开挖的表面均形成0.2%～0.3%向外的坡度，以便自然排水。

（5）临时施工道路靠山体侧修建排水沟，防止积水渗入山体内，影晌边坡稳定。

4　结束语

白河水电站渣场整治工程开挖工程量巨大，在综合运用了多种开挖方案后，施工过程较为顺利，进度、质量、安全等各方面也得到很好的控制，最终达到了预期效果，为今后的工程项目提供很好的借鉴。

参考文献：

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作者简介：刘嘉（1983-），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，大学本科，主要从事水利水电工程专业课程的讲授工作。

收稿日期：2015-12-07

中图分类号：TV54

文献标识码：A