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开关站土石方明挖

500KV开关站土石方明挖及支护施工措施

1、概述

500KV高压开关站尺寸为130m×37m,通过6#施工公路与外界相连,开关站建筑物主要由GIS室、继保楼、柴油机房等组成,开挖高程为▽234.0m~▽190.20m。

其中上部土方开挖边坡为1:

1,高程▽209.5马道以上石方开挖边坡坡度为1:

0.75,高程▽209.5~▽194.6开挖边坡坡度为1:

0.5。

500KV高压开关站土石方明挖及支护施工包括:

开关站土石方明挖、GIS室二期开挖、开关站消防水池、绝缘油库土石方明挖及开关站边坡锚喷支护施工等。

500KV高压开关站土石方明挖及支护施工主要工程量见表1。

土石方明挖及支护施工主要工程量表表1

序号

项目名称

单位

工程量

备注

土方明挖

1

500KV开关站土方明挖

m3

7934

2

500KV开关站截水沟土方明挖

m3

360

3

500KV开关站消防水池、绝缘油库土方明挖

m3

1950

石方明挖

1

500KV开关站石方开挖

m3

71409

2

500KV开关站GIS室二期石方开挖

m3

2520

3

500KV开关站线架基础二期槽挖

m3

323

4

500KV开关站消防水池、绝缘油库石方明挖

m3

1300

支护工程

1

锚杆Ф25L=500cm

2360

500KV开关站

2

预应力锚杆Ф36L=700cmPt=200KN

230

500KV开关站

3

预应力锚索L=2000cm锁定吨位100t

20

500KV开关站

4

喷混凝土C20

m2

600

500KV开关站

5

钢筋网

t

200

500KV开关站

观测孔钻孔Ф110~Ф90

7

2、施工条件

2.1工程地质条件

根据招标文件提供地质资料,开挖区覆盖层一般为2~4m,且植被发育。

开挖区出露的地层主要为岩屑砂岩夹粉砂质泥岩,岩屑砂岩呈暗紫、紫红色,中厚层~中薄层状,泥岩呈灰黄、紫红色。

地表岩体大多呈强风化,灰黄~褐黄色。

2.2风、水、电系统及施工道路布置

(1)施工供风

在供电系统尚未正常运行前,先采用1台内燃式20m3移动空压机供应前期施工用风。

20m3移动空压机可供7台YT-28型手风钻,喷混凝土用风与打钻作时间差调节,移动空压机布置在开关站东北侧6#公路渣台处,其具体布置见附图1(8#施工支洞及开关站平面布置示意图)。

自空压机输出的高压风,用75mm钢管作为主供风管,引至各区工作面,然后在钢管未端设置风包,接1.5英寸软管供风。

(2)施工用水

开关站施工用水先期利用距开关站约250m左右的6#公路左侧15m3水池,该水池利用截取山坳处溪水为水源,在山坳高处高程为▽245左右设一小截水坝,利用该截水坝抬高水位,并用4〃钢管引入30m3水池内,在水池内设一台扬程为80m的IS80-50-250的离心泵,接50mm焊接钢管至开关上部高程▽240处10m3铁皮水箱,并在水箱内设一1.5"潜水泵,由水箱接2"胶管至工作面供水。

(见8#施工支洞及开关站平面布置示意图)

若开关站开挖施工期间干旱无雨,水池供水用量无法满足施工用水需求,则采用8m3运水车,从附近的水源取水运至工地现场。

待业主提供的施工供水管路形成后,利用高程▽495m处的1200m3高位水池,接供水干管至铁皮水箱内供开关站施工用水。

供水干管采用DN100的焊接钢管,明管敷设,跨越道路时采用埋地敷设,在水流转向处设混凝土支墩对管路进行固定。

(3)施工供电

开关站开挖与支护用电主要包括砼喷射机、水泵、砼拌和机、锚杆注浆机等施工设备用电和工地照明用电。

根据用电需要,在发包人提供10KV电源接入点前,配置一台250kw的柴油发电机,设置配电盘,接线至用电设备及照明线路供电。

待发包人在施工区提供10KV电源接入点(8#分区变)后,在8#施工支洞口设一台315KVA变压器,从10KV电源接入点接高压线到315KVA变压器,再通过配电盘接线到各用电设备供应开关站及出线洞施工用电。

(4)拌和站

在8#施工支洞洞口出渣平台附近设一台0.35m3强制式拌和机,周围布置骨料仓、水泥库,料仓之间作隔墙,拌和站布置详见附图1(8#施工支洞及开关站平面布置示意图)。

 

附图1

(5)施工道路

500KV高压开关站土石方明挖对外施工道路为6#公路。

从6#公路至大汉界弃渣场的平均运距为0.1km。

开关站为高边坡开挖,最大高度为43.8m,分区分层进行开挖。

根据施工需要,设置两条场内临时施工道路。

其中1#施工道路宽6m,坡度为15%,从6#公路上坡到▽235高程,并随着开挖高度的降低而降低1#施工道路和高程,供反铲、潜孔钻、推土机等进行▽235~▽209.5的开挖;2#施工道路宽8m,坡度为10%,从6#公路上坡到▽209.5高程,并随着开挖高度的降低而降低2#施工道路和高程,进行▽209.5~▽196.5的开挖。

开关站底部▽196.5以下的开挖直接利用6#公路作为施工道路。

开关站场内施工道路具体布置见附图2。

 

附图2

3、执行的技术标准

(1)土石方明挖执行的技术标准和规程规范

《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301—88;

《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202—83;

《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201—83;

《水利水电工程爆破施工技术规范》DJ/T5135—2001;

《水利水电工程施工地质规程》DL/T5109—1999

《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47—94。

(2)支护执行的技术标准和规程规范

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001;

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148—2001;

《水工预应力锚固施工规范》SL46—94;

《喷射混凝土施工技术规程》YBJ226—91。

4、500KV高压开关站开挖施工程序

500KV高压开关站明挖施工分区进行,分区情况见附图3,每个区首先进行▽222.5以上的土石方开挖及支护,然后分层进行▽222.5~▽196.5中部各层梯段爆破,梯段高度6.5m。

为了最大限度地保护边坡围岩的稳定,中部各层梯段爆破时,沿设计开挖边坡线预留3m宽保护层,每层开挖时首先进行主爆区的梯段爆破,然后分层用手风钻进行边坡预留保护层的开挖。

最后再进行底部▽196.5以下建基面1.9m厚保护层及坑槽开挖。

开挖施工分层分块及预留保护层情况见土石方开挖分层分块图附图4。

 

附图3

 

附图4

施工程序如下:

500kv高压开关站典型断面施工程序

施工准备

测量放线

A区第Ⅰ层支护

B区第Ⅰ层土石方明挖

A区第Ⅰ层土石方明挖

B区第Ⅰ层边坡支护

A区第Ⅱ层土石方明挖

A区第Ⅱ层边坡支护

A区第Ⅲ层土石方明挖

B区第Ⅲ层土石方明挖

A区第Ⅳ层土石方明挖

B区第Ⅲ层边坡支护

B区第Ⅱ层边坡支护

B区第Ⅱ层土石方明挖

A区第Ⅲ层边坡支护

 

B区第Ⅵ层保护层开挖

A区第Ⅶ层坑槽开挖

B区第Ⅴ层边坡支护

A区第Ⅵ层保护层开挖

B区第Ⅴ层土石方明挖

A区第Ⅴ层边坡支护

B区第Ⅳ层边坡支护

A区第Ⅴ层土石方明挖

B区第Ⅳ层土石方明挖

A区第Ⅳ层边坡支护

B区第Ⅶ层坑槽开挖

5、施工方法

5.1测量放线、地形复测

根据施工图纸和施工控制网点测量定线,并按实际地形测放开口轮廓位置,绘制开挖前的原始地形图,原始地形图比例为1:

200

5.2植被清理及覆盖层开挖

①清理开挖工程区域内的树根、杂草、废渣及监理人指明的其它障碍物。

采用D85推土机配合1.2m3液压反铲进行挖除,CAT966F装载机配合20t自卸汽车运至大汉界弃料场监理工程师指令倒渣处。

②场地地表的植被清理,须延伸至离施工图所示的最大开挖边线外侧至少3m的距离。

③施工时注意保护清理区域附近的天然植被,以免因施工不当造成清理区域附近林业资源的毁坏,以及对环境保护造成不良影响。

④焚毁无价值可燃物时,采取必要的防火措施,无法烧尽或严重影响环境的清除物,按监理人指定的地区进行掩埋。

掩埋物以不妨碍自然排水为原则。

5.3土方开挖施工

500KV高压开关站土方开挖采用CAT330C液压反铲进行开挖,D85推土机集料,CAT966F装载机配合20t自卸汽车,运至大汉界弃渣场监理工程师指令倒渣处。

5.4石方明挖施工

5.4.1▽222.5以上石方开挖

在土方明挖之后,用手风钻进行浅孔梯段爆破,梯段高度为2.5~3.0m,沿设计开挖边线光面爆破,以形成潜孔钻的工作平台。

5.4.2▽222.5~▽209.5开挖

开关站▽222.5~▽209.5边坡坡度为1:

0.75,采用潜孔钻分层开挖,分层高度为6.5m,每层沿设计开挖边线预留3m保护层。

(1)梯段爆破开挖

炮孔按中宽孔距、梅花型布孔,采用铵油炸药,塑料导爆管微差网络爆破。

为提高爆破质量、降低石渣的大块率,炮孔的装药底部采取集中柱状装药方式。

梯段爆破钻爆设计参数见表2,炮孔布置及装药结构见炮孔布置图(附图5)。

梯段爆破钻爆参数表表2

梯段高度

钻孔角度

炮孔深度

底部

 

装药

柱状

 

装药

单位耗药量

H

D

α

h

a

b

Qp

Qb

Q

Ho

q

H1

(m)

(㎜)

°

(m)

(m)

(m)

(kg)

(kg)

(kg)

(m)

(kg/m3)

(m)

6.5

80

53

9.1

3

2.4

13

4.3

17.3

2.5

0.40

0.8

 

附图5

(2)边坡预留保护层开挖

每层开挖高度为6.5m,边坡保护层厚度为3.0m,在主爆区梯段爆破后分三层进行该梯段的保护层开挖,采用YT-28手风钻钻孔,周边孔光面爆破,在临空面与开挖设计线设一排缓冲炮孔,药卷直径为32mm。

光面爆破药卷直径25mm,底部为克服岩石挟制作用放一条32mm药卷。

梯段预留保护层开挖参数:

⑴保护层分层高度的选择:

保护层开挖高度取2.17m。

⑵孔径:

钻孔孔径为42mm。

⑶钻孔倾角:

根据临空面坡度情况,使抵抗线均匀,钻孔倾角与坡度角一致,为53°。

⑷单耗:

本工程常规爆破单耗为0.4kg/m3,保护层爆破采用单耗0.3~0.4kg/m3,施工时按爆破试验结果取用。

⑸堵塞长度:

在保证安全的前提下,减少堵塞长度,以减少大块率。

缓冲炮孔堵塞长度为80cm,光面爆破堵塞长度为60cm。

⑹梯段预留保护层一次爆破开挖2.17m,炮孔布置及装药结构见附图6,光面爆破开挖设计参数见表3

表3

参数名称

单位

取值范围

装药结构示意图

孔深

m

2.72

孔径

mm

φ42

孔距

cm

60

药卷直径

mm

φ25

不偶合系数

1.68

线装药密度

G/m

0.25

堵塞长度

m

0.6

 

附图6

5.4.3▽209.5~▽196.5石方开挖

(1)梯段爆破开挖

开关站▽209.5~▽196.5边坡坡度为1:

0.5,采用潜孔钻分层开挖,分层高度为6.5m,每层沿设计开挖边线预留3m保护层。

其爆破参数如下:

梯段爆破钻爆参数表表4

梯段

 

高度

钻孔角度

炮孔深度

 

 

底部

 

装药

柱状

 

装药

单位

药量

H

D

α

h

a

b

Qp

Qb

Q

Ho

q

H1

(m)

(㎜)

°

(m)

(m)

(m)

(kg)

(kg)

(kg)

(m)

(kg/m3)

(m)

6.5

80

63.4

8.2

3

2.4

13

3.2

16.2

2.4

0.41

0.83

(2)边坡预留保护层开挖

每层开挖高度为6.5m,边坡保护层厚度为3.0m,在主爆区梯段爆破后分三层进行该梯段的保护层开挖,采用YT-28手风钻钻孔,周边孔光面爆破,在临空面与开挖设计线设一排缓冲炮孔,药卷直径为32mm。

光面爆破药卷直径25mm,底部为克服岩石挟制作用放一条32mm药卷。

梯段预留保护层开挖参数:

⑴梯段高度的选择:

保护层梯段高度取2.17m。

⑵孔径:

钻孔孔径为42mm。

⑶钻孔倾角:

根据临空面坡度情况,使抵抗线均匀,钻孔倾角与坡度角一致,为63.4°。

⑷单耗:

本工程常规爆破单耗为0.4kg/m3,保护层爆破采用单耗0.3~0.4kg/m3,施工时按爆破试验结果取用。

⑸堵塞长度:

在保证安全的前提下,减少堵塞长度,以减少大块率。

缓冲炮孔堵塞长度为0.8m,光面爆破堵塞长度为0.6m。

光面爆破参数见表5

表5

参数名称

单位

取值范围

装药结构示意图

孔深

m

2.43

孔径

mm

φ42

孔距

cm

60

药卷直径

mm

φ25

不偶合系数

1.68

线装药密度

G/m

0.25

堵塞长度

m

0.6

5.4.4▽196.5以下开挖

▽196.5~▽194.6为建基面预留的1.9m保护层,开挖均采用YT-28手风钻钻孔微差爆破,为防止爆破振动对基岩产生破坏影响,保护层分二层开挖,第一层为1.7m,第二层为0.2m的撬挖层。

撬挖层开挖采用风镐和撬棍人工进行施工,保护层开挖炸药采用铵油炸药,导爆管起爆。

底部建基面保护层开挖钻爆设计参数见表4,保护层开挖炮孔布置及装药结构见典型浅孔梯段爆破图。

保护层开挖钻爆参数表表4

台阶

高度(m)

孔径(mm)

孔深(m)

钻孔角度(°)

孔距(m)

排距(m)

堵塞

长度(m)

装药量(g)

单位耗药量(kg/m3)

1.7

42

1.9

63.4

1.2

0.8

0.5

900

0.43

 

附图7

5.5锚喷支护及预应力锚索施工

边坡支护型式有砂浆锚杆、喷砼、预应力锚杆、预应力锚索等,根据各部位开挖揭示的地质情况,适时进行支护。

支护原则为:

边坡支护随开挖逐层、分区进行,各区上一层支护未完成前,不进行下层开挖。

(1)砂浆锚杆及排水孔施工方法

砂浆锚杆设计长度为5.0m,锚杆材料为Ⅱ级螺纹钢筋,直径为Φ25mm。

水泥采用R32.5#普通硅酸盐水泥,砂采用最大粒径小于25mm的中细砂。

锚杆采用YT28型手风钻钻孔、MZ-1型注浆机进行注浆,人工安装锚杆。

排水孔采用YT28型手风钻钻孔,孔深4m。

锚杆施工工艺:

 

钻孔:

锚杆及排水孔的开孔应按施工图纸布置的孔位进行,其孔位偏差应不大于100mm,孔深偏差不大于50mm。

锚杆安装:

砂浆的配合比由实验室提供。

采用先注浆后安装锚杆的施工方法

(2)预应力锚杆施工方法

按设计图纸,预应力锚杆直径Ф=36mm,长度L=700cm,设计吨位为Pt=200KN。

预应力锚杆施工工艺:

 

钻孔

钻孔采用潜孔钻机钻孔,钻孔直径80mm,锚杆孔的开孔按施工图纸布置的钻孔位置,经测量定出孔位,钻孔孔深偏差不大于50mm,锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求,为保证钻孔角度的准确性,钻孔开始时应采用轻冲击造孔,反复校核钻孔角度,准确无误后再进行全速钻进。

钻孔工作结束后,用高压水将孔内的钻孔岩屑和泥沙冲洗干净,直到回水变形清,并用木塞临时封闭孔口。

②安装锚杆

人工安装锚杆,将锚杆插入孔中,插杆前在杆体上按设计锚固长度作上标记,并在孔口将锚杆固定。

③锚固头锚固

锚固浆液为纯水泥浆,采用新鲜R32.5#级普通硅酸盐水泥,为加快施工进度,加入3%的早强剂,浆液采用350L砼搅拌机制浆,注浆泵注浆,严格控制注浆压力,防止压力过高引起围岩破坏,用排气管漏浆作为注浆结束的标准。

锚固段长度应符合施工图纸要求,止浆环位置准确,之后浇筑好孔口砼垫墩。

预应力张拉

在内锚头锚固达到设计规定值后进行张拉,张拉采用扭矩搬手,按技术要求分级张拉,达到设计吨位(要留有足够的回弹值,设计值的105%—110%)并稳定10-20min后锁紧。

锁定后48h内,若锚杆应力下降到设计值以下时应进行补偿张拉。

封孔回填灌浆

回填灌浆采用埋设的灌浆管施灌,灌浆管伸至锚固端顶面,自下而上连续进行,压力不小于0.8MPa,为保证所有空隙都被浆液回填密实,在浆液初凝前必须进行不少于2次的补灌。

拉拔试验

在砂浆锚杆养护到8天后,采用拉拔器进行拉拔试验。

拉力方向与锚杆轴线一致,当拉拔力达到规定值时,立即停止加载,结束试验。

(3)钢筋网铺设

采用人工现场铺设钢筋网,钢筋网规格为Φ6mm,间距为20*20mm,并与锚杆头牢固绑扎,喷混凝土时,所铺设钢筋网必须被喷混凝土覆盖。

(4)喷混凝土施工

开关站边坡喷砼厚度为12cm,砼标号为C25。

喷砼施工每层自下而上随开挖分层进行。

砼拌合料用自卸汽车运至洞口,采用手推车送料至喷射机前,人工装料入喷射机喷射。

喷射工艺如下框图:

(选用干式喷射)

 

 

施工材料的选用

喷砼配合比由实验室提供。

水泥选用R32.5#普通硅酸盐水泥。

细骨料选用粗、中砂,细度模数大于2.5,含水率控制在5%~7%;粗骨料采用豆石,粒径不大于10mm。

速凝剂初凝时间不大于5min,终凝时间不大于105min。

配料、拌合机运输

拌制混合料的称量允许误差为:

水泥和速凝剂2%,砂石3%;搅拌时间不得少于1min。

混合料在运输、存放过程中严防雨淋,滴水及大块石等杂物混入,装入喷射机前应过筛。

喷砼面清理

喷砼前要对喷设面进行检查,清除松动的岩块、石渣和堆积物,用高压风、水清洗岩石上的岩粉、岩渣和其它杂物。

喷砼作业

喷砼自下而上随开挖分层喷射,后一层应在前一层砼终凝前进行,喷射作业紧跟开挖工作面,砼终凝至下一循环放炮时间不应少于3小时。

喷射过程中要连续向喷射机供料,保持喷射机工作风压稳定在0.7Mpa左右,在完成喷射作业时,应将喷射机和输料管内的集料清除干净。

喷射作业时,喷嘴要尽量垂直于受喷面,并微向刚受喷的部位倾斜,喷嘴与受喷面的距离保持在0.7m左右,喷射料应以螺旋形轨迹运动。

喷砼养护

为使水泥充分水化,保证砼的强度均匀增加,减少或防止砼收缩干裂,确保喷砼的质量,2~3小时进行一次洒水养护,养护天数不少于七天。

当喷射砼周围的空气湿度达到或超过85%时,经监理工程师批准后,采用自然养护。

5.6预应力锚索施工

预应力锚索施工数量为20根,锚索长度L=2000cm,T=200kN,在第Ⅲ层开挖后进行,其施工工艺流程如下:

预应力锚索施工工艺流程图

 

钻孔(含多点位移钻孔)

钻孔采用深孔潜孔钻钻孔,经纬仪和地质罗盘放点定位,一次钻设成型,钻孔时应对岩粉进行观察、记录,特别是掉钻现象。

若孔深已达到设计深度,仍处于破碎带或断层等软弱岩石时,应适当延长孔深,直至监理人认可为止。

编索

在场外搭设临时作业棚,进行编索作业,在编索前检查钢铰线质量,如有质量缺陷或锈蚀应废弃或处理后下料,下料时与钻孔对号入座,按孔深加上垫墩及外部予留长度下料。

沿锚索轴线方向每隔1—2m设置一个隔离架或内芯管,锚固段每隔2m设置一块隔板,止浆环按设计施工图进行安装。

编索在平台上进行,保证每根钢铰线互相平行并绑扎牢固;编好的索挂牌标识备用,安装时孔号与索号一致;由于索较长,运输时盘成圆形固定在车上,并加以保护,防止锚索发生弯曲、扭伤。

安装

为保证锚孔顺畅,对钻孔进行检查,如孔内有异,应进行处理,然后用高压风水清冼。

安装时在孔口上安装一个导向滑轮,用尼龙绳将卷扬机上的钢丝绳与锚索绑扎在一起,利用卷扬机提升锚索,直至索体送入孔底。

内锚头注浆锚固

采用350L搅拌机制浆,注浆泵注浆,严格控制注浆压力,防止压力过高引起围岩破坏,用排气管漏浆作为注浆结束的标准,锚固段长度应符合施工图纸要求,止浆环位置准确,之后浇筑好孔口砼垫墩。

锚固浆液采用0.5:

1的浓浆,水泥为新鲜R42.5级普通硅酸盐水泥,加入适量减水剂、膨胀剂和3%的早强剂。

预应力张拉:

在内锚头锚固达到设计规定值后进行张拉,张拉采用穿心式液压千斤顶。

张拉设备在施工前结合现场情况进行率定,取得率定曲线,严格按曲线数值控制张拉吨位。

张拉时,首先单根拉紧,达到一定吨位,使每根索的张紧度完全一致后整束拉紧,按技术要求分级张拉,达到设计吨位(要留有足够的回弹值,设计值的105%—110%)并稳定10-20min后锁紧。

锁定后48h内,若锚索应力下降到设计值以下时应进行补偿张拉,张拉时应作好记录,并量测各级张拉的伸长量,建立张拉伸长量与张拉吨位的关系曲线。

封孔回填灌浆和锚头保护

回填灌浆采用锚索中预留的灌浆管进行,灌浆管伸至锚固端顶面,自下而上连续施灌,压力不小于0.8MP,为保证所有空隙都被浆液回填密实,在浆液初凝前必须进行不少于2次的补灌,当浆液凝固到不自孔中回流出来之前,应保持不小于0.4MP的压力进行拼浆。

灌浆完成后,锚具外的钢绞线不小于15cm,其余部分应切除,端头用砼封闭保护,砼保护层厚度不小于10cm。

6、施工期临时排水

(1)利用永久性山坡截水沟排水;

(2)边坡坡面排水:

在永久边坡面的坡脚及施工场地周边和道路的坡脚,开挖排水沟槽和设置排水设施,及时排除坡底积水。

(3)设置集水坑排水:

对可能影响施工及危害永久建筑物安全的渗漏水、地下水或泉水,就近开挖集水坑和排水沟槽,并设置足够的排水设备,将水排除。

7、设备配置

主要设备配置见下表:

主要设备表表5

序号

设备名称

型号规格

单位

数量

1

潜孔钻

YQ100B

1

2

手风钻

YT-28

7

3

深孔潜孔钻

1

4

轮胎式装载机

CAT966F

5

反铲

1.2m3

2

6

推土机

D85

2

7

自卸汽车

20t

4

8

混凝土喷射机

HPJ-5

2

9

注浆机

MZ-1

2

10

柴油发电机

250kw

1

11

砼搅拌机

350L

1

12

柴油空压机

20m3

1

13

电动空压机

27m3

1

14

运水车

8t

1

15

水泵

2吋

4

 

8、劳动力组合

劳动力组合表表6

工种

数量

工种

数量

工种

数量

项目负责人

1

技术负责人

1

安全负责人

1

综合管理人员

2

技术质量管理人员

4

生产安全管理人员

2

潜孔钻工

手风钻工

10

司机

7

炮工

推土机司机

4

反铲司机

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