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实例分析:水库大坝基础开挖施工要点

0201水利工程2021-07-15 10:53:37


 某水库大坝坝型为面板堆石坝,最大坝高89.1m。坝基础开挖区地形和地质情况是:河谷宽96~139m,谷底高程在设计坝顶高程以下72.9~69.1m 处,河床覆盖层厚7-8m,河谷中间发育一深槽,钻探揭露最大深度14.9m,该深槽约 10~15m,基岩岩性为混合花岗岩、变粒岩为主,坝轴线处河床全、强风化带一般厚1.5~8m,弱风化带一般厚14~20m,其中左侧河谷全、强风化带厚1.5~5.5m,弱风化带厚14~18m,实际开挖至设计坝顶高程以下81.9m处,右侧河谷全、强风化带厚4~8m,弱风化带厚35~55m,实际开挖至设计坝顶高程以下88.3m处。   

施工过程   

根据上述大坝坝基情况,坝基石方属于敞开式槽型开挖,施工条件及任务较大。在主汛期来之前坝体填筑又要达到拦洪高程,工期十分紧迫。这就对开挖的施工组织提出了很高的要求,对此施工单位编制了科学合理的施工方案,组织精良的设备和熟练的施工机械操作人员。依据现场的施工条件及工期要求,开挖总体施工方案为:“先下游后上游、分条带,分块,分层”的开挖方法。   

施工过程如下:“先下游后上游、分条带”具体是:首先开挖下游次堆石填筑区的坝基,再开挖上游主堆石填筑区的坝基,坝基开挖施工时按每30m宽,将坝基划分为八个纵向条带,依据现场的施工条件和施工设备,每次并排进行两个条带的开挖工作。完成下游次堆石填筑基础区的开挖后,紧接着就进行次堆石的填筑施工,保证了坝基开挖对次堆石的填筑施工进度的影响减小到最低程度。次堆石填筑至拦洪高程,顺利地完成了一期的施工务。“分块,分层”施工过程如下:将整个坝基横向划分为三块,为左坝肩、右坝肩、基坑中部各一块。依据现场地质情况,覆盖层直接采用挖机和自卸汽车进行施工,因为上面同时进行了两个条带的施工,也就是能同时进行两块的开挖施工。“分层”施工表现在上下两层错开进行开挖施工,由于开挖深度在15~20m之间,采用分层,每层厚度为4~5m,后退法施工,这样上一层开挖一段距离后,施工场面足够宽阔,能够满足下层机械进行施工时,马上组织机械及人员进行下一层的基础开挖工作。通过上述的施工组织,基础开挖就形成了多条带、多块、多层同时进行,有利地推动了开挖的施工进度。覆盖层以下为弱风化岩石,坡度较为平缓。为加快施工进度,石方开挖采用爆破进行施工。根据现场岩性情况采用合理的爆破方法,爆破主要采用“两个结合”即:深孔梯段爆破和浅孔微差控制爆破相结合,周边光爆和预裂及保护层一次开挖相结合的原则,同时优化爆破参数、合理地组织机械进行施工,就能保证又好又快地进行基础开挖。爆破后石渣采用挖机装自卸汽车后,将能用于坝体的填筑料运至临时堆放区堆放,不能用于坝体的填筑料运至业主指定的弃渣场。   

施工控制要点   

此次水库坝基开挖依据设计要求和施工经验重点控制“一个基面,两个岸坡”。“一个基面”为大坝的基础建基面,“两个岸坡”为大坝基础建基面和两个岸坡相结合的部位。   

1施工控制要求达到的目标   

(1)基础面如有欠挖,水平建基面高程的开挖偏差不应大于±20cm。(2)基础面如有反坡(设计规定者除外),应处理成顺坡。(3)基础面的陡坎顶部如呈尖角,应处理成钝角或弧形状,若确不易处理,则应采取结构措施。(4)基础面上的泥土、破碎岩石和松动岩块,以及不符合质量要求的岩体,必须清除或处理。(5)基础面如发现新的不良地质因素,以及前期地质勘探或试验中遗留的钻孔、平洞、竖井等,均应处理到设计重新提出的质量要求的高程或深度。(6)在外界环境作用下极易风化、软化和冻裂的软弱基础面,若其上部的水工建筑物暂不施工覆盖,应按设计要求进行处理或防护。   

2大坝基础面开挖的施工控制   

覆盖层用机械清除完成后依据现场情况看,岩石坡度较缓,岩性多为弱风化的岩石。再采用挖机挖除已经很难满足施工的需要,这就要求采取合理的爆破方法,岩层较厚部位采用深孔梯段爆破,较浅部位采用浅孔微差控制爆破;再开挖快接近设计建基面时,采用保护层的开挖方法。具体为石方开挖深度在 5m以下的,采用手风钻钻孔、浅孔爆破,周边孔采用光面爆破,开挖深度大于5m的,采用潜孔钻钻孔、深孔梯段爆破的方法开挖。为了保证基础建基面岩性的完整性,在接近基础面1.2m 内采用保护层开挖的方法进行开挖。依据规范要求:水平建基面高程的开挖偏差,不应大于±20cm;还不应使水平建基面岩体产生大量爆破裂隙,以及使节理裂隙面、层面等弱面明显恶化,并损害岩体的完整性。   
针对此要求具体爆破控制措施如下:(1)炮孔不得穿入距水平建基面1.2m的范围;炮孔装药直径不应大于40mm;采用梯段爆破方法。(2)对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬的岩体,炮孔不得穿入距水平建基面0.5m的范围;对节理裂隙极发育和软弱的岩体,炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范围。(3)炮孔与水平建基面的夹角不应大于60°,炮孔装药直径不应大于32mm。应采用单孔起爆方法,剩余0.2m 厚的岩体应进行撬挖,然后存在的地质缺陷按照设计要求进行处理,最后将基础面清理至符合设计要求为止。   

3坝基和岸坡结合处开挖的施工控制   

在坝基和岸坡结合部位开挖时,先进行测量放线用桩线标识开挖的边线,保证准确地依照设计开挖要求进行施工,覆盖层在坝基和岸坡结合处直接采用挖机开挖至设计边线处,最后辅助人工清撬突出的、松动的岩石,使其结合处坡度和建基面符合设计要求;在接近结合部的石方开挖时采用周边孔按设计坡度、深度进行钻孔,采用预裂爆破;浅孔和保护层开挖爆破时周边孔采用光面爆破;从而保证开挖尺寸和边坡的稳定以及开挖质量;随后人工用风镐对个别突出部位进行凿除,保证坝基和岸坡接合处的开挖符合要求,然后对存在的地质缺陷处理完成后,将基础面全部清理干净,再进行下一道工序的施工。   

施工中的技术防范措施   

1施工进度措施   

由于详细的施工进度的安排以及进度计划控制,主要采取的是流水作业以及交叉作业的方式进行的,达到总体的施工计划的调控性能的技术控制,检查落实,同时与工资挂钩,使得各项工程施工紧密结合,人人都有任务,并将具体的步骤一一落实。合理的配置施工准备材料,对于施工机具的使用以及协调问题一一进行处理,各个施工队伍设备关系进行,并创立一个良好的施工环境,这些物资供应与行政管理负责实施。   

2安全施工   

安全施工在施工过程中,坚持“安全第一,预防为主”的方针和“管生产必须管安全”的原则,严格按安全生产保证体系实行。安全施工应注意以下几点:行夜间施工时,必须有足够的照明措施,保证机械设备操作人员的视线良好。经常检查施工机械状况,严禁机械带病作业;施工人员配备相应的劳保设施,施工区严禁无关人员进入。临边作业做好临边防护,作业人员必须戴安全帽、穿防滑鞋,同时对作业人员的个人劳动防护用品、及操作中使用的工具经常检查,遇六级以上大风时,禁止作业。   

3防汛抢险保障措施   

施工项目部根据规定的要求,工程施工期间,禁止损坏河道的防洪或者是通讯设备。对于现场的组织性控制主要是依据一定的控制性能进行的,现场设立通讯抢险小组,依据一定的控制标准进行有效的实施,及时的与业主沟通,加强日常的防洪维护工作。在施工期间,若是制定一定的应急方案,采取相应措施,直到确保工程对河道不存在影响作用。做好人员、防汛物资设备的准备工作,保证工程中采用的机械设备运转良好,时刻处于待命状态。   
在施工前,一定要对工程进行认真的分析,根据工程的实际情况综合考虑选择最佳的施工方法。同时在施工时,施工的管理人员一定要做好协调与安排,对施工工艺进行严格的把控,施工人员做好质量控制及关键工序的验收工作,确保工程的质量。

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