构皮滩水电站第三级升船机高边坡深基坑开挖施工工艺与施工道路布置

程满洲

（中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州350003）

1 工程概况

构皮滩水电站通航建筑物第三级垂直升船机边坡开挖高程约EL417.00～EL612.00m，高差195m，其中EL417.00～EL475.00m 为深基坑开挖。边坡开挖按马道高差15m 分级由上而下进行，为有效利用工作面，平面布置上根据临时施工便道布置情况，以通航建筑物轴线及轴线垂向分六个区块开挖（Ⅰ～Ⅳ）。

2 施工道路布置

2.1 L1 施工便道

起点位于八局营地公路，高程580m，终点位于开挖Ⅳ区（葛藤湾沟下游开挖区）高程598m，长350m，最大纵坡6.3%，路面宽5m，路面利用开挖渣料填筑，主要为开挖Ⅳ区（葛藤湾沟下游开挖区）提供设备进入通道及高程598m 以上开挖出渣。

2.2 L2 施工便道

起点位于4# 公路，高程517m，终点位于开挖Ⅲ区高程527m 马道，长195m，最大纵坡6%，路面宽6m，路面利用开挖渣料填筑，主要用于开挖Ⅱ、Ⅲ区高程527～497m 开挖出渣。

2.3 L2-1 施工便道

起点位于L2 公路，高程522m，终点位于第三级升船机边坡高程497m 马道，长265m，最大纵坡10%，路面宽6m，路面利用开挖渣料填筑，主要用于开挖Ⅳ区（葛藤湾沟下游开挖区）高程527～497m 开挖出渣。

2.4 L3 施工便道

起点位于4#公路，高程524m，终点位于排水箱涵右侧高程497m，长约250m，最大纵坡8.5%，路面宽8m，路面利用开挖渣料填筑，主要用于4#公路切断后高程497～475m 开挖出渣及原4#公路拆除出渣。

2.5 L4 施工便道

起点位于L3 施工便道，高程497m，终点位于高程460m，通过围堰与L5 施工便道连接形成环形通道，长约450m，最大纵坡11.6%，路面宽4m，路面利用开挖渣料填筑，主要用于高程475～450m 开挖出渣。

2.6 L5 施工便道

起点位于L3 施工便道，高程497m，终点位于高程450m 马道，长约480m，（根据开挖进度实时延伸）最大纵坡12.5%，路面宽4m，路面利用开挖渣料填筑，主要用于高程475～450m 开挖出渣。

2.7 14#公路隧洞

14# 公路起点接第二级升船机和第三级升船机之间高程512m 平台，经2#公路，终点至第三级垂直升船机高程450m 平台，总长约1.04km（其中隧道长468m）。路面为混凝土路面，双车道，车道宽度为3.75m，路面宽7.5m，两侧硬路肩宽度均为0.5m。14#公路主要用于高程450 以下开挖出渣及升船机筒体混凝土浇筑。

2.8 施工支洞

施工支洞总长365.71m，起点位于14#公路隧洞K0+799.23，高程460.22m，终点高程419m。根据工程实际情况，拟采用修筑L6 施工便道（高程450m 以下水平马道调整为倾斜马道）可有效解决高程450m 以下开挖出渣通道，L6 施工便道起点位于14#公路隧道出口，高程450m，终点位于高程420m，长约300m（根据开挖进度实时延伸）最大纵坡12.5%，路面宽4m。

3 开挖爆破技术与设备选型

3.1 开挖爆破技术

3.1.1 预裂爆破技术。本工程边坡开挖采用预裂爆破，不耦合间隔装药方式进行爆破。陡于1:0.5 的边坡钻孔以CM351 高风压钻机为主，潜孔钻YQ100B 型辅助作业，预裂孔深度根据基础台阶高差或马道高度确定，大于10m 高的台阶或马道主爆区采用分层爆破，但边坡需一次预裂。其它缓于1:0.5 边坡建基面边坡采用YQ100B 或高风压潜孔钻机造预裂孔，并需搭设钻架配合潜孔钻钻孔。3.1.2 梯段爆破技术。土石方明挖遵循“自上而下，采用分层、分块梯段爆破”的原则进行。a.土石方明挖钻孔设备以CM351 高风压潜孔钻机和HCR1500 液压钻为主。根据本工程地质条件，结合其他大型水电工程开挖爆破实际经验，采用控制爆破技术，拟定梯段爆破。3.1.3 控制爆破措施。b.爆破震动控制。对本工程的开挖采用预裂爆破减少爆破轰波对开挖边坡的影响、梯段爆破控制单响药量等控制爆破措施，对混凝土、新喷混凝土、锚杆施工邻近开挖施工进行控制爆破，根据质点安全振动速度严格控制单响药量，通过控制单响药量将爆破震动控制在设计允许的安全范围内。同时为减少爆破石渣下江，严格控制起爆方向。c.爆破震动监测。由于爆破振动会对短龄期混凝土、新灌浆区、新喷锚支护区以及已有建筑物产生不利影响，在施工过程中将按照监理人的要求，根据需要对现场爆破开挖过程进行安全测试，实施爆破质点振动速度原型监测，并及时将监测结果反馈有关部门，通过“监测→信息反馈→调整设计→爆破施工→监测”的信息链控制爆破规模及最大单响药量，确定合理的控制爆破参数及规模，将其所受的振动影响限制在设计允许的监控指标内，从而达到施工期边坡稳定的目的。

3.2 设备选型分析

根据构皮滩水电站第三级垂直升船机及中间渠道土建工程高边坡、深基坑开挖施工进度计划及强度分析，开挖施工高峰强度为41.52 万m3/月，出现在2013 年5 月。施工机械设备按此强度进行配置。3.2.1 钻孔设备选型及配置说明；古河HCR1500型液压钻机；钻孔直径：φ89mm～φ127mm；钻孔孔深：30m 左右；钻孔综合工效：液压钻钻孔能力按一台班200m，一天2 个台班按400m 计。1m 可爆破7m3左右，则一天平均可爆破2800m3，一个月（按25 天计）可开挖7 万m3，配置4 台液压钻月（按25天计）可开采28 万m3。CM351 高风压潜孔钻机；钻孔直径：φ105mm～φ165mm；钻孔孔深：25m 左右；钻孔综合工效：高风压潜孔钻钻孔能力按一台班150m，一天2 个台班按300m 计。1m 可爆破7.0m3，一天平均可爆破2100m3，一个月（按25 天计）可开挖5.3 万m3，配置4 台高风压潜孔钻月（按25 天计）可开挖16.2 万m3。YT28 手风钻；钻孔直径：≯φ50mm；钻孔孔深：4m 左右；生产能力为：(11.2～11.5 )min/m；根据开挖月施工强度，考虑设备生产不均衡系数以及设备维护情况等，配置4 台液压钻和4 台高风压潜孔钻，月（按25 天计）可开挖44.2 万m3，满足月最大开挖强度的要求，同时配5 台潜孔钻、12 把手风钻作为辅助及备用。3.2.2 挖装设备选型及配置说明。土石方的出碴强度按最高强度41.52 万m3/月配备，松方约为62.28 万m3/月，挖装设备主要选用徐工XE370CA(2.0m3)、卡特CAT330D(1.6m3)和小松PC360(1.6m3)反铲挖掘机。XE370CA 挖掘机的工作能力按一台班1250m3，一天按两班制可装碴2500m3；PC360、CAT330D 挖机的工作能力按一台班1000m3，一天按两班制可装碴2000m3。安排4 台XE370CA、5 台CAT330D 挖机、3 台PC360 挖掘机进行施工，一个月（按25 天计）合计可装碴：（4×2500+8×2000）×25=65 万m3＞62.28 万m3/月。同时考虑工作面需要增配1 台ZL50C 装载机作辅助和备用，因此能满足开挖强度的要求。

结束语

构皮滩水电站通航建筑物第三级垂直升船机工程高边坡、深基坑开挖专项施工方案属于危险性较大的分部分项工程，经专家论证后实施。由于施工组织得当，资源配置整合及有效合理利用，场内外施工通道满足运输功能需求，相对于计划工期提前21 天完工，节约了施工工期、成本，创造了一定的经济效益。该专项方案的实施取得了良好的效果，可供在建和待建的类似工程借鉴。