大坝方案坝基开挖施工方案.docx
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大坝方案坝基开挖施工方案
XX抽水蓄能电站主体土建Ⅱ标
下库面板坝坝基开挖施工方案
合同编号：
XXXXXXXXX
编制:
审核:
批准:
XX水利水电工程集团有限公司
XX电站施工项目部
二○XX年XX月XX日
1、工程概况………………………………………………………………………………………2
1.1施工项目及工程量……………………………………………………………………………2
1.2地形地质条件…………………………………………………………………………………2
1.3坝基开挖原则…………………………………………………………………………………3
2、施工设备选型…………………………………………………………………………………3
3、施工布置………………………………………………………………………………………4
3.1施工工作面布置………………………………………………………………………………4
3.2施工道路布置…………………………………………………………………………………4
3.3施工机械布置…………………………………………………………………………………4
3.4风、水、电布置………………………………………………………………………………4
3.5渣场布置………………………………………………………………………………………5
4、施工工艺流程…………………………………………………………………………………5
4.1土方开挖施工工艺流程………………………………………………………………………5
4.2石方开挖施工工艺流程………………………………………………………………………5
5、施工方法及技术要求…………………………………………………………………………5
5.1施工准备………………………………………………………………………………………5
5.2坝基开挖施工方法……………………………………………………………………………5
5.3施工技术措施…………………………………………………………………………………7
5.4爆破参数设计…………………………………………………………………………………7
6、施工强度分析…………………………………………………………………………………9
6.1进度计划………………………………………………………………………………………9
6.2强度分析………………………………………………………………………………………9
7、设备人员配置计划……………………………………………………………………………9
7.1主要施工设备配置……………………………………………………………………………9
7.2主要施工人员配置…………………………………………………………………………10
8、支护工程施工………………………………………………………………………………11
8.1坝基开挖支护主要工程量…………………………………………………………………11
8.2施工布置……………………………………………………………………………………11
8.3砂浆锚杆施工………………………………………………………………………………12
8.4喷射混凝土施工……………………………………………………………………………12
9、施工质量、安全保证措施…………………………………………………………………15
9.1施工质量保证措施…………………………………………………………………………15
9.2施工安全文明保证措施……………………………………………………………………15
10、所用规范、标准目录………………………………………………………………………16
1、工程概况
1.1施工项目及工程量
黑麋峰抽水蓄能电站主体土建工程Ⅱ标下库混凝土面板堆石坝，坝顶高程107.5m，最大坝高79.5m，坝顶宽度7.5m，坝顶长度378m。
根据设计施工图纸，坝基开挖分区进行，包括A区开挖（趾板地基开挖）、B区开挖、C区开挖、截水墙及断层开挖、开挖后的边坡支护。
下库混凝土面板堆石坝坝基开挖施工项目包括植被覆盖层清理、土方开挖、石方开挖等。
根据设计施工图纸，本工程项目土方开挖工程量为321606m3、石方开挖工程量为256357m3。
具体工程量以实际发生计。
1.2地形地质条件
下水库位于工程区西部湖溪冲，集雨面积11.2km2。
水库库盆开阔，谷底平坦，水库左岸及库尾山体雄厚，地形条件好；右岸系北东向展布的条形山脊，山体较单薄，山脊高程127～179m，正常蓄水位时，分水岭宽88～190m。
水库区地层岩性以燕山晚期不等粒二长花岗岩为主，岩石较坚硬，相对上水库岩体完整性稍差。
水库库周山顶大多全～弱风化基岩裸露，两岸岸坡坡脚一带多为残坡积物或崩坡积物分布，谷底河床冲积物遍布。
右岸单薄分水岭一带虽基岩裸露于地表，但强风化带下限最大埋深达45m。
水库区断层及节理裂隙较发育，主要断层有F1、F7、F11、F13、F15、F3、F5等，其中F1断层规模较大，破碎带、影响破碎带宽度分别达11m、10～20m，顺湖溪冲沟底贯穿库坝区；F13、F15断层从水库库底延伸至引水发电系统布置区。
右岸条形单薄山脊受断层切割及风化卸荷影响，节理裂隙及裂隙性断层发育，节理裂隙及裂隙性断层宽度一般为此外，左岸引水进出口一带岩体风化较深，断裂构造较发育。
坝址位于湖溪冲沟口，沟谷呈宽缓“U”形，谷底平坦，高程51～55m，底宽135m左右，分布3～6m厚河床冲积层。
左岸山体雄厚，综合自然坡度23°，表部残坡积层厚一般为0.5～1.5m，且坝肩边坡以上分布崩坡积体；右岸系单薄山脊，山顶高程128.5m，综合自然坡度28°，多为全至强风化基岩裸露。
坝址岩石以较致密坚硬的花岗岩为主，两岸全、强风化带下限埋深分别为0～6m、2～17m，谷底强风化岩体下限埋深5～35m。
坝址弱风化及以下岩体Vp波速一般为4400～5500m/s，岩石质量指标RQD一般大于50%。
主要断层有F1、F11、F9，且NE向裂隙性断层（台Fj1、Fj5）较发育，其中F1断层规模大，于谷底与坝线近垂直相交，断层通过部位形成风化深槽，下盘有次生断层F27；F9断层于右岸坝肩一带通过，其走向与边坡走向近于平行，且倾向坡外；F11断层于左岸坡脚与坝轴线大角度相交。
坝区岩体结构面大多具高岭土化、绿泥石化蚀变现象，岩体蚀变后具有膨胀、崩解特性。
坝址两岸地下水位埋深1～35m，左、右岸综合水力坡降分别为42%、30%。
岩体透水性均一性差，沿趾板线岩体相对不透水层顶板埋深一般为12～30m，但断层及节理密切带部位埋深较大，其中F1断层部位近80m。
坝基趾板地基岩体工程地质类别多为Ⅲ2～Ⅳ1类，但F1、F11等断层通过部位和节理密集带部位，趾板地基岩体工程地质类别以Ⅳ2～Ⅴ类为主；坝基主堆区地基岩体工程地质类别多为Ⅴ类偏Ⅳ2类；次堆区地基岩体工程地质类别为Ⅴ类。
F1等断层通过部位系坝基工程处理的重点，施工中应根据实际揭露的地质情况，按设计文件要求和监理人指示作好工程处理，以防止断层通过部位坝体的不均匀沉降、坝基渗漏和渗透变形。
坝址两岸开挖边坡（含坝肩永久边坡）主要由全～强风化岩体组成（趾板处例外），且发育有与边坡走向近于平行的（裂隙性）断层，岩体完整性较差，存在可能失稳的岩块体，并且左岸坝肩边坡以上分布崩坡积体，应按自上而下的开挖方式进行坝基开挖，并应及时作好永久边坡的支护处理和临时开挖边坡的随机支护处理。
1.3坝基开挖原则
A区开挖原则：
趾板基础开挖应在坝基清基之后进行，趾板布置平顺合理，趾板地基开挖至弱风化层上部，趾板下游0.3H~0.4H（H为坝高）范围内地基要求具备低压缩性，须开挖至强风化岩石，较软弱的强风化表层必须清除；同时趾板下游接1：
1.5的上坡并开挖至全风化下限（即B区开挖）；趾板基础上游边坡在全风化层、强风化层、弱风化层内应分别按1：
1.0、1：
0.75、1：
0.5坡比进行开挖，并且要保证边坡平顺。
B区开挖原则：
要求清除两岸覆盖层、全风化层及松动岩石，开挖至强风化岩石表面，并清除局部倒悬体，趾板下游边坡开挖面顶部与下游坝基（C区）相交的尖角，必须整成平缓或平滑面，不允许存在反坡和陡坡。
C区开挖原则：
要求清除覆盖层及全风化层。
截水墙及断层开挖：
根据施工时实际揭露的地质情况和设计相关要求，进行截水墙及断层开挖。
2、施工设备选型
⑴土方开挖设备选择：
岸坡覆盖层清理及土方开挖采用反铲进行施工。
⑵石方开挖设备选择：
钻孔设备选择：
开挖深度大于4m，采用CM-351型钻机和QZJ-100B型潜孔钻；开挖深度小于4m，采用手风钻。
供风设备选择：
采用20m3电动空压机和9m3/min或12m3/min移动式空压机供风。
⑵装载设备选择：
采用反铲和装载机装车。
⑶运输设备选择：
采用13.5t以上自卸汽车运输。
3、施工布置
3.1施工工作面布置
大坝坝基开挖分三个工作面进行，左岸、右岸和基坑分别为一个工作面。
3.2施工道路布置
坝基开挖共布置四条施工道路，具体布置如下：
第一条施工道路为左岸L2施工道路，作为左岸开挖施工设备通行道路。
第二条施工道路为右岸L3施工道路，作为右岸开挖施工设备通行道路。
第三条施工道路为左右岸连接施工道路，作为右岸开挖运输道路。
第四条为下基坑道路，从左岸已有库底混凝土道路降坡到达基坑趾板开挖部位，作为基坑开挖的出渣道路。
施工道路布置见《下库大坝开挖施工平面布置图》。
3.3施工机械布置
供风设备：
左右岸各布置一个供风站，左岸布置4台20m3电动空压机，供风能力为80m3/min，右岸布置3台20m3电动空压机，供风能力为60m3/min。
钻孔设备：
左右岸各布置6台QZJ-100B型潜孔钻，另布置一台CM351型钻机。
挖装设备：
左右岸各布置2～3台反铲（反铲斗容1.2m3）进行坝肩开挖的出渣及挖装工作。
运输设备：
采用20台不小于13.5t的自卸汽车进行弃渣的运输工作。
3.4风、水、电布置
在泄洪洞出口明渠下游侧的山顶上布置1＃供风站，站内布置4台20m3的电动空压机，同时修建一个容量为80m3的冷却水池，供风站用电采用甲方变电所接线至现场。
在右岸坝肩山体下游尾端布置2＃供风站，站内布置3台20m3的电动空压机，同时修建一个容量为68m3的冷却水池，供风站用电由水电十二局右岸供电线路搭火。
具体风、水、电布置见附图1：
《下库大坝开挖施工平面布置图》。
3.5渣场布置
在常家冲渣场道路通车前，坝基开挖弃渣运至场平区，常家冲渣场道路通车后，弃渣运往常家冲渣场。
4、施工工艺流程
4.1土方开挖施工工艺流程
准备工作→开挖前地形复测→测量放样→场地清理→土方开挖、出渣→边坡整治→验收
4.2石方开挖施工工艺流程
测量放样→钻机就位、钻孔→验孔→装药、联网爆破→排险、出碴→边坡支护→转入下一循环→竣工地形图测量
5、施工方法
5.1施工准备
⑴设备材料进场：
项目部机电物资部组织设备和物资（油料、火工材料等）配件进场，并使设备处于良好状态；
⑵人员组织：
项目部计划合同部组织人员进场，参与工程施工与管理的必须具备相应的资质和证件，参加施工作业的人员必须具有相关的证件；
⑶安全文明施工教育：
安全环保部负责进场人员的岗前安全文明施工培训与教育，并对爆破等高危作业进行专项安全教育；
⑷技术准备：
项目部工程技术部完成施工方案的编制与审批，制定施工作业指导书，安全技术措施，并对管理与作业人员进行专项施工技术交底和安全技术交底。
5.2坝基开挖施工方法
5.2.1场地清理
大坝土石方开挖施工前，先测量放样，标出开挖区域，然后将开挖区域内范围内的树根、杂草、垃圾、废渣及监理工程师指明的有碍物用人工配合机械予以清除，场地清理时有价值的材料按监理工程师指示送至指定地点堆放；无价值可燃物予以焚燃；无法烧尽或严重影响环境的清除物，按监理工程师的指示运至指定地点进行掩埋，掩埋深不小于0.6m。
5.2.2土石方开挖
⑴大坝趾板基础及趾板上游边坡开挖（A区开挖）。
首先按设计开挖线剥离覆盖层，对覆盖层及表面全强风化岩层等无用层，采用推土机配装载机或反铲等直接开挖。
覆盖层开挖完成后，再按边坡设计开口线进行测量放样。
岸坡趾板上、下游边坡及趾板基础按10m一个梯段开挖，首先开挖趾板及趾板上游边坡，在接近趾板建基面预留2.5m左右保护层，趾板保护层开挖采用手风钻造光面孔及辅助爆破孔，一次爆破成型，局部欠挖用风镐撬挖并进行表面修整，使岩面平顺完整。
趾板上下游边坡开挖，当高差小于4m时用手风钻造光面孔爆破成型，当高差大于4m时用100型潜孔钻造预裂孔爆破成型。
河床段趾板及趾板上游边坡开挖，当石方钻爆深度大于4m时，用100型潜孔钻进行预裂和松动爆破，用气腿钻进行保护层开挖。
钻爆深度小于4m时，全部采用气腿钻进行钻爆开挖，基岩破碎时，建基面以上预留30cm撬挖层，由人工用钢钎和风镐进行撬挖。
⑵大坝堆石体基础开挖（B区、C区开挖）
大坝堆石体B区基础开挖清除表土、全风化层及松动岩石，开挖至强风化表面，并清除局部倒垂体，达到较完整的基岩面。
将B区与趾板下游（低压缩区）边坡开挖面顶部相交的尖角修整成平缓或平滑面。
⑶大坝坝基开挖示意见附图2：
《大坝坝基开挖示意图》。
5.2.3坝基范围内探孔及地基处理
⑴坝基范围内的勘探钻孔都必须清除其中充填物并冲洗干净，经验收合格后，用M15砂浆回填处理。
⑵断层破碎带处理主要采用人工配合机械开挖处理的方法，需爆破处理时，经监理工程师同意后，采用浅孔、微量药爆破进行开挖，尽可能减少对开挖线外保留岩体的影响和扰动。
对趾板地基有影响的断层F1、F9、F27、F11等断层破碎带采用刻槽回填C20混凝土处理。
刻槽深度约为1.5倍破碎带宽，处理长度根据断层破碎带的容许水力梯度确定或根据监理工程所指示进行处理。
①F1断层宽约11m，且横穿大坝基础，设计在趾板底座下做8m深砼塞，长度向下游延伸至主堆石区，向上游延伸8m，断层及影响带处增加一排加强帷幕，最大孔深80m，由砼塞向上游侧延伸30m范围内，沿断层进行刻槽，喷200mmC20砼和加粘土铺盖处理，刻槽深度200mm，宽（b+2000）mm，（b为断层破碎带出露宽度）；由砼塞向下游侧延伸至坝轴线范围内，沿断层进行刻槽喷C20钢筋砼加反滤保护层处理，钢筋网规格为8φ200×200mm，刻槽深度2000mm，底宽（b+2000）mm，顶宽（b+6000）mm，开挖坡度1∶1，施工时视F1断层揭露实际情况进行调整或根据监理工程师指示进行处理。
②F9断层采用刻槽回填C20砼处理，刻槽深H=（1.0）b，底宽（b+1000）mm，顶宽（3b+1000）mm，开挖坡度1∶1，处理长度为2000mm。
③F27断层采用刻槽回填C20砼处理，刻槽深H=（1.0）b，底宽（b+1000）mm，顶宽（3b+1000）mm，开挖坡度1∶1，处理长度为1500mm。
④F11断层采用刻槽回填C20砼处理，刻槽深度H=（1.0）b，底宽（b+1000）mm，顶宽（3b+1000）mm，开挖坡度1∶1，处理长度为1500mm。
⑤在开挖过程中发现的其它断层、软弱夹层开挖形成的坑槽应清除浮渣、泥土等，并冲洗干净，排除积水，根据监理工程师的要求进行处理。
⑥对坝基范围内所有泉（涌）水点作反滤处理，首先清除出水点空腔及周边的松动岩石、淤砂，然后在出水空腔内回填块石（块石大小视空腔而定），再在出水口铺设两层5cm厚塑料盲材，并回填1000～2000mm厚的过渡料，最后再填筑坝体回填材料。
⑦坝基范围内陡坎、陡坡、倒悬体，须开挖平顺。
5.2.4基坑排水
在大坝围堰截流后，进行基坑土石方开挖，基坑排水采用如下方式进行：
在大坝上下游开挖边线外各挖一个积水井，采用水泵抽排基坑积水，保证基坑开挖在旱地上进行。
5.3施工技术措施
⑴大坝土方边坡开挖采用1m3反铲预先削坡，接近设计边线时，按设计边线预留0.2~0.3cm厚度，辅以人工整修至设计要求坡比和平整度。
⑵大坝石方开挖时采用控制爆破技术，选择合理的钻爆参数，以获得最好的爆破效果。
⑶石方开挖正式爆破前，根据不同的钻爆方法进行生产性爆破试验，确定合理的爆破参数，指导施工作业。
⑷对准备用作利用料的岩石钻爆，按利用料级配要求进行控制爆破并分选挖装，尽量使同层次的有用料与无用料区分开，以提高开挖利用料的利用率，保证利用料的质量。
5.4爆破参数设计
⑴梯段爆破采用CM-351钻机或QZJ-100B型支架式潜孔钻造孔，人工装药。
主爆孔以2#岩石乳化炸药为主，采取全耦合柱状连续装药；缓冲孔（保护孔）采用乳化炸药，采用柱状分段耦合装药。
根据本工程地质情况和以往类似工程的钻爆施工经验，初拟爆破参数见表5-1、5-2。
最终以现场生产性爆破试验确定。
表5-1梯段爆破主爆孔钻爆参数设计表
孔径（mm）
梯段高（m）
孔深（m）
钻孔倾角（°）
排距（m）
孔距（m）
单位耗药量kg/m3
φ100
10
10
75°～90°
3.0
3.0
0.45~0.55
φ100
5.0
5
75°～90°
2
2.5
0.45~0.55
φ42
3
3
90°
1.2
1.5
0.45~0.55
表5-2梯段爆破缓冲孔（保护孔）钻爆参数设计表
孔径（mm）
梯段高（m）
孔深（m）
钻孔倾角（°）
间距（m）
与主爆孔的距离（m）
与预裂孔的距离（m）
单位耗药量kg/m
φ100
10
10
与设计边坡平行
2
2.0
1.2
1.8
φ100
5.0
5.0
与设计边坡平行
1.5
1.5
1.2
1.8
起爆采用微差爆破网络，旱季采用1~15段毫秒电雷管联网起爆，雨季采用1~15段非电雷管联网起爆。
分段起爆药量按照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500kg；水平保护层上一层梯段爆破最大一段起爆药量不大于300kg，临近建基面的设计边坡时，最大一段起爆药量不大于300kg。
⑵预裂爆破和光面爆破采用QZJ-100B型支架式潜孔钻机钻孔（当坡面高度小于4m时用气腿钻造孔），人工装药。
选用φ32mm的乳化炸药，不耦合装药结构。
根据本工程地质情况及以往类似工程的钻爆施工经验初步拟定爆破参数见表5-3，最终以现场生产性试验确定。
预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索起爆，起爆方式采用电雷管起爆。
为了减少爆破对建基面的破坏，预裂孔底预留50cm保护层，预裂孔与主爆孔同次分段起爆时，预裂孔超前主爆孔100ms爆破。
表5-3预裂孔钻爆参数设计表
孔径（mm）
钻孔倾角
孔深（m）
间距（m）
线装药密度g/m
φ80
与设计边坡坡度一致
小边坡斜长50cm
0.8~1.0
300~450
φ42
与设计边坡坡度一致
与边坡斜长一致
0.4~0.5
120～150
初拟坝基石方开挖钻爆设计见附图3：
《坝基石方开挖钻爆设计图》。
⑶布孔：
根据钻爆参数确定的间距，结合现场实际地形，采用梅花形布孔方式布孔。
⑷钻孔：
钻机就位即可按设计坡度进行造孔。
⑸炮孔的堵塞长度浅孔约为0.3~0.5m，深孔约0.8~1.5m，堵塞长度大于眼孔深度的10%。
⑹爆破施工
采用人工装药、微差爆破技术进行爆破。
预裂孔采用导爆索装药，装药结构为不耦合间隔装药结构；爆破孔采用非电雷管装药，装药结构为全耦合连续装药结构。
起爆方式为电雷管引爆，非电雷管微差起爆。
⑺爆破效果验证
爆破完成后，对爆破后的效果进行验证，以便调整爆破参数，取得更好的爆破效果。
⑻出渣：
石方开挖渣料用反铲转料，反铲或装载机装车，自卸汽车运输至渣场。
⑼预裂孔爆破的质量标准：
①预裂缝宽达到10~20mm，裂缝深度以达到眼底为宜。
②预裂爆破不平度应小于15~20cm。
③预裂爆破的眼痕率≥65%。
6、施工强度分析
6.1进度计划
下库大坝土石方开挖拟安排于2005年6月1日开工，2005年11月30日完工。
6.2强度分析
大坝土石方开挖577963m3，历时6个月，月平均强度9.63万m3，最大月开挖强度17.24万m3，其中石方开挖256357m3，月平均强度4.27万m3/月，最大月开挖强度7.65万m3/月，预裂孔总进尺2.16万m，月平均3600m/月，最高月钻孔进尺6446m/月。
具体见附图4：
《坝基开挖施工进度计划横道图》。
7、设备人员配置计划
7.1机械设备配置
⑴钻孔设备
大坝石方开挖最大月强度为7.65万m3/月，爆破孔选用CM-351钻机或QYZ-100B型潜孔钻，预裂孔选用QYZ-100B型潜孔钻。
每台QZJ-100B型潜孔钻日进尺40m，每月按25个工作日，12台QZJ-100B型潜孔钻月钻孔进尺12000m，每台CM-351钻机日进尺200m，每月按25个工作日，2台CM-351型潜孔钻月钻孔进尺10000m。
爆破孔按孔网参数3.0×2.5m计算，总进尺为10200m，预裂孔最高月进尺6446m/月，月进尺共计14550m，所选设备钻爆能力可满足钻爆强度要求。
⑵供风设备
为满足钻孔设备供风需要，大坝拟选择配置7台20m3/min空压机，在左坝肩下游侧山顶设立1#供风站，由4台20m3/min电动空压机组成，在右坝肩坡脚下游侧设立2#供风站，由3台20m3/min电动空压机组成，供风能力满足坝肩开挖要求。
⑶挖装设备
为满足大坝开挖最大月强度17.24万m3的要求，大坝挖运拟配置1.2m3反铲8台，1.2m3反铲生产能力为800m3/天。
每月按25个工作日计算，所选设备能满足开挖强度要求。
⑷运输设备
月最大开挖强度17.24万m3/月，平均运距2.0km，拟选择13.5t以上自卸汽车20台，每台汽车运输能力为350m3/天，所选设备满足土石方运输要求。
⑸其它设备
作为辅助设备，大坝开挖拟选择1.0m3反铲1台，D85推土机2台，手风钻10台，大坝开挖主要设备见表7-1。
表7-1主要开挖施工设备表
序号
机械名称
型号规格
单位
数量
备注
1
液压反铲
CAT320C（1.2m3）
台
6
2
液压反铲
神冈（1.2m3）
台
2
3
液压反铲
DH220LC（1.0m3）
台
1
4
装载机
3.1m3
台
1
5
推土机
D85
台
2
6
自卸汽车
13.5t以上
台
20
7
潜孔钻
CM351
台
2
8
潜孔钻
QZJ-100B型
台
12
9
手风钻
YT-28型
台
10
10
柴油空压机
9m3/min
台
3
移动式
11
空压机
20m3/min电动
台
7
固定式
12
油罐车
8t
台
1
13
洒水车
5t
台
1
7.2劳动力计划
施工人员按定人、定机、定岗及相关设备安全操作规定的原则配备。
具体劳动力计划见表7-2。
表7-2劳动力计划表
序号
工种
人数
备注
1
钻工
48
2
爆破工
7
3
机械操作手
22
4
汽车司机
40
5
空压机工
10
6
电工
5
7
普工
50
合计
8、支
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