第一篇 基础工程Word下载.docx
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1.1.3 施工主要时段
基础开挖施工过程主要分为四个时段:
(1)左岸坝肩开挖(包括1#~3#坝段)
1994年3月开工至1994年11月完工。
(2)右岸坝肩开挖(包括20#~22#坝段)
1994年3月开工至1995年8月完工。
(3)左岸坝基和护坦基础开挖(4#~11#坝段)
1994年12月开工至1995年6月完工。
(4)右岸坝基和厂房基础开挖(12#~19#坝段)
1995年12月开工至1996年7月完工。
(5)左、右岸灌浆排水平硐开挖施工,在左、右岸坝肩开挖后期完成。
(6)尾水渠基础开挖:
1998年3月开工至1998年9月完工。
1.2监理的质量控制工作
1.2.1质量控制依据的设计文件和规程规范
(1)设计文件
①黄河万家寨水利枢纽工程,左、右岸坝肩、坝基开挖与基础处理施工技术要求。
②左、右岸坝肩开挖平、剖面图
③4#-19#坝段坝、厂基开挖图
④左、右岸平硐开挖图
⑤厂房基础Ⅱ期开挖图及尾水渠开挖图
(2)主要规程规范
①水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SDJ211-83
②水工建筑物地下开挖工程施工技术规范SDJ212-83
1.2.2 审查施工组织设计、确定施工技术措施
承包商根据设计定的坝基开挖四个部分,视开挖区工程位置、特征、施工时段,先后向监理报送过四个区段的施工组织设计和技术措施。
左、右岸坝肩,对百余米的高、陡边坡采取自上而下分层开挖,用100潜孔钻和42手风钻造孔,予裂爆破和松动爆破方式视情况予以配合,在保证设计边坡、平台、边线的高程、范围的基础上进行开挖施工。
左、右岸灌浆,排水平硐的开挖施工,在平硐周边采用光面爆破结合中间掏槽和打坍落孔爆破,关键是控制好设计开挖边线,每茬炮掘进3~4m,利用气腿式风钻造孔。
硐挖均在相应边坡削坡基本完成后,及时进行开挖施工。
左、右岸坝基和厂房、护坦基础岩石开挖方法,采用以风钻为主配合潜孔钻造孔手段,在基坑上游壁采用光面爆破,下游边坡采用予裂爆破,坝基中部按2~3m厚采用分层爆破。
予留保护层1~2m厚,开挖采用0.4~1.5m的浅孔,火花引爆,建基面以上0.2~0.3m厚结合人工撬挖等。
对以上各开挖区的施工措施。
监理工程师审定认为基本上可以实施,关于两岸坝肩、坝基厂房基础不同爆破参数,可在各区施工开挖开始阶段,结合生产进行试验,视实际情况适当调整。
监理工程师还认为:
两岸坝肩开挖,现场既陡又高,陡岩上作业人员首先应考虑到“施工安全第一”,必须系安全带,以防万一。
坝基和厂房基础开挖,高程较低,施工过程中,应考虑充足的排水设施,做好基坑排水工作,以免造成被动。
基础保护层开挖,采用手风钻打浅孔(0.3~1.0m),火花引爆,结合人工撬挖。
严禁炮孔深入建基面,做到少超挖、不欠挖。
按标书要求:
挖到保护层上限时,要按设计通知布设物探孔,检测声波波速,以了解浅层SCJ01#-SCJ10#剪切带和建基地层的波速指标。
爆破工必须持证上岗。
承包商应建立健全严格的质量保证体系,做到“三检”,严把质量关。
1.2.3施工过程中的质量控制
对测量放线→炮孔布置→钻孔→清孔→装药→安装→放炮→安全处理→出碴所有工序,监理工程师全面实行现场巡视监控。
对建基面,保护层开挖实行旁站监理。
按照前述左、右岸坝肩,左、右岸坝基四个开挖施工区分述如下:
(1)左岸坝肩(包括1~3#坝段)开挖,开挖高度78.8m,高程▽981.8m-▽903.0m,水平开挖一般6~8m,靠近▽928.0m平台处宽达17.0m,设有▽982.0m、▽975.0m、▽950.0m、▽928.0m、▽903.0m五个平台。
岩石性质,以中厚层灰岩为主,夹有薄层灰岩,泥灰岩,局部夹少量页岩。
1#~3#坝段分六层削坡到▽903.0m高程:
其中▽981.8m~▽975.0m和▽960.0m~▽948.0m两段采用风钻造孔;
▽975.0m~▽960.0m,▽938.0m~▽931.0m,▽931.0m~▽915.0m,▽915.0m~▽903.0m四段采用潜孔钻造孔,梯段爆破。
开挖边界采用予裂爆破控制边坡。
采用微差爆破,最大一响不超过400kg药量。
手风钻予裂孔孔径42,孔距40cm,线装药量250g/m,用导爆索连接一次起爆或分段起爆,主炮孔用火花单孔起爆,潜孔钻予裂爆破孔径100mm,孔距100cm,线装药量400g/m,用导爆索连接分段起爆。
孔深10~16m,孔距1m,排距2~3m,单耗0.4~0.5kg/m3,分段起爆。
监理工程师从爆破效果看,比较理想,未造成不良后果,局部出现倒悬和尾石及时进行了处理。
经监理、设计和公司工程处到现场全面检查,开挖后的平、剖面尺寸满足设计要求。
另外,在高程▽976.5m~▽979.0m,面积190m2,软弱岩面喷砂浆处理后,监理检查合格。
左岸坝肩▽982.0m,▽950.0m,▽928.0m,▽912.0m高程四层平硐,随着坝肩开挖高程下降至相应高程时逐个开挖。
采用42mm孔径的手风钻打孔,周边光面爆破,逐段凿进。
出碴弃于河床。
施工方法及程序:
楔形掏槽孔-崩落孔-周边光爆孔。
①楔形掏槽孔:
每对炮孔距离0.8~1.0m,与工作面夹角70℃,孔底距离0.3m。
②崩落孔:
孔眼与开挖面垂直,眼底应落在同一平面上。
③周边光爆孔:
孔眼间距0.4m,岩爆厚度0.4~0.6m,底板孔超设计线0.15m开孔,孔斜控制在5℃以内,为保证掌子面平整,周边光爆孔超钻0.15m,超欠挖控制在20cm以内。
④防震孔:
为减轻洞挖开口时对周围岩石破坏,在开挖断面的设计边线以外0.1~0.15m处打一排孔距0.3m,孔深比爆破孔深0.3m的防震孔。
为确保洞挖质量,监理工程师在现场控制:
a、定准孔位;
b、控制好钻进方法;
c、保证打眼深度;
d、孔位应由专门技术人员标定,确保孔位尺寸。
(2)右岸坝肩(包括20#~22#坝)开挖,按设计平、剖面施工图,监理工程师严格控制边坡和平台开挖线。
右岸坝肩开挖上、下游宽度140.25m(其中坝肩宽33.6~58.71m),高度105m,其间留有▽981.8m,▽937.0m,▽907.0m三个平台,开挖边坡坡度约1:
0.17。
施工顺序及开挖分区:
根据自上而下分层开挖的原则,结合钻孔设备及开挖断面情况,承包商与监理研究确定:
右岸坝肩削坡分五个区,十一层梯段爆破开挖。
A区▽1012m以上(Ⅰ层)
B区▽1012m~▽983.8m(Ⅱ-Ⅳ层)
C区▽983.8m~▽938.5m(Ⅳ-Ⅵ层)
D区▽938.5m~▽910m(Ⅶ-Ⅸ层)
E区▽910.0m~▽903.0m(Ⅹ-Ⅺ层)
施工采用YQ-100型潜孔钻进行梯段爆破和予裂爆破钻孔,配合使用YT-25手风钻进行浅孔予裂爆破钻孔。
施工中A区采用了YT-25型手风钻进行浅孔爆破,边坡为浅孔予裂,人工翻碴至坡脚。
其他部位均采用潜孔钻进行边坡予裂爆破,钻孔角度按图确定为72°
~80°
,开挖自上游往下游扩展。
在设计台阶面上予留2.0m厚的保护层,分层进行浅孔微差爆破,最下为人工撬挖。
根据(1994)G第2号设计通知,实际施工中在▽960.0m高程增设了一道2.0m宽的平台。
予裂爆破孔直径为42mm和100mm两种,炮孔间距为50cm和80cm,最大钻孔深度为33m。
装药结构为空气间隔装药,底部加强装药梯段爆破和浅孔微差爆破为塑料导爆管起爆,予裂爆破为导爆索起爆。
2m保护层开挖,监理控制:
开挖分三层,第一层爆破孔深1.2m,第二层爆破孔深0.6m,采用浅孔微差爆破。
第三层为风镐撬挖炮孔直径φ4.2mm,钻孔角度为85°
。
施工中,监理工程师对关键工序,主要是予裂孔的钻孔角度控制。
经常用罗盘检测钻孔角度,并要求钻杆加导向器,施工过程中严格控制钻孔质量。
对于边坡出现的松动石块和局部欠挖,及时放小炮,予以清除。
经设计、监理和业主组成的验收小组,进行认真检查,建基面无松动岩块,基本无爆破裂隙,据测量专业监理6个断面的检测结果,开挖平、剖面尺寸,坡度和高程均满足设计要求,仅▽937.0m~▽907.0m间个别孔斜控制不好,局部超差0.5~1.0m,基本无欠挖。
关于右岸坝肩▽982.0m,▽939.0m,▽910.0m高程三层灌浆排水平硐开挖,亦随削坡工程的进展,视妥当时间实行逐个开挖,采用Φ42孔径手风钻造孔,周边用光面爆破,上部弧形挖导坑、中间打孔掏楔形槽配合,逐段凿进。
弃碴于河边。
为确保平硐开挖质量,监理工程师在技术要求上严加控制,比如对孔位孔深、孔径、钻进方法的检查,并要求施工单位对孔位布置要专门人员标定,掌握楔形掏槽孔-崩落孔-周边光爆孔的施工程序。
右岸平硐开挖工程质量效果表
洞名称
(按高程分)
欠挖
平洞径向超挖值(cm)
半孔率
爆破对围岩的影响
982高程平洞
无
12.8
90%
939高程平洞
9.7
95%
910高程
0+003
17.6
0+024
13.5
0+060
13.3
(3)左岸坝基开挖(4#~11#坝段)
4#-11#坝段基础原设计开挖高程大面积为▽894.0m。
开挖深度仅3m左右,采用手风钻按保护层开挖。
边线开挖采用手风钻予裂爆破方式,中间按分层开挖。
下游护坦原设计高程▽896.0m,平均开挖深度1.5m,按保护层开挖。
上述开挖于1995年3月中旬已基本完成,接着在4#~11#坝段开挖面上(高程▽894.0m~▽894.5m)由物探声波孔(每坝段自上游至下游均匀布六个孔)测试波速,发现基础下面SCJ07#剪切带波速为2500~3500m/s,达不到设计4000m/s的要求。
后又在6#、9#坝段开挖了竖井验证,经监理和地质工程师分析判断,的确SCJ07#剪切带比较破碎,风化较甚,且内夹有一层(厚1~3cm)泥化夹层,在4#~11#坝段延续性还比较好,其埋藏深度在原建基面▽894.0m高程以下2.5~3.5m。
后经4月初召开的大坝基础鉴定会专家意见确定,将SCJ07#剪切带以上岩体挖除。
设计下了(1995)G1第06号修改通知:
要求把4#~11#坝段SCJ07#剪切带挖除,建基高程降至▽891.5m左右。
护坦基础改为▽895.5m。
挑流鼻坎下游增设防冲板,建基高程▽894.0m左右。
根据上述设计修改通知,承包商(水电四局)又编制了4#~11#坝段坝基、护坦及防冲板开挖施工措施,经监理审批后开始进行第二次开挖。
SCJ07#剪切带是个软弱层,相当于予裂面。
为加快施工进度,采取潜孔钻和东风300型占机造孔,周边采用予裂爆破或光面爆破,控制开挖边线和边坡。
中间爆破孔间距3m,排距2m,药卷底距SCJ07#剪切带0.5m,采用乳胶炸药,分段起爆,最大一响不超过150kg。
经监理工程师检查爆破效果良好。
保护层采用手风占结合人工撬挖,小炮浅孔炮破效果也较好。
据测量专业监理工程师对每个单元工程建基岩石面的验收检测结果:
大坝、护坦、防冲板的边线开挖尺寸,满足设计要求,平面开挖高程基本合格,仅在厚层岩石出露线处有超差现象,在清基时将岩石棱角打成圆状,基本满足设计要求。
坝基和护坦等基础基本无欠挖,平均超挖厚度9cm,主要是发生在小背斜分布范围。
(4)右岸坝基开挖(包括12~20#坝段和厂房、尾渠开挖)。
按(1996)G1第05号设计通知和原设计施工图:
12#~19#坝段甲、乙块开挖到高程▽894.0m,20#坝段和主安装间建基高程▽898.0m,12#~18#坝段丙块建基高程▽882.0m,丁块▽877m。
厂房最低高程挖至▽875.0m。
尾水渠自上游至下游挖至▽879.0m~▽894.0m。
厂房右端集水井井底挖至▽871.40m。
监理工程师要求从实际开挖厚度出发,采用相应施工方法和爆破方式。
12#~19#坝段甲、乙块开挖厚度小于3m,采用手风钻分层开挖,上游边线采用光面爆破技术,大于3m厚的地段保护层以上岩石用潜孔予裂开挖。
厂房基础开挖与12#~20#坝段基础开挖连续进行。
厂房上、下游边坡开挖采用潜孔钻造孔,预裂爆破;
两端采用手风钻造孔,光面爆破,中间岩体采用分层开挖。
对坝基和厂房基础:
保护层按设计要求,采用手风钻结合人工撬挖。
监理要求严禁钻孔深入基础面。
最后坝基座落在灰岩上,厂房基础大部分建在砖红色页岩上,满足设计要求。
根据测量监理工程师对每个单元工程的检测结果,开挖的平、剖面尺寸,基础面高程均满足设计要求。
基本上无欠挖,在设计开挖线下坝基岩石平均建基面下超挖深度23cm。
超挖主要发生在12#~18#坝段的丙、丁块,个别处超挖1.0m左右。
厂房基础岩石平均建基面下超挖深度39cm。
另外在厚层岩层出露线处,平面有超差现象,清基时将岩石棱角用锤打成圆状,基本满足要求。
尾水渠开挖较晚,开挖边线距尾水管底板砼距离仅有2m,设计要求岩石开挖放炮时砼的振速最大允许7cm/s。
监理和承包商共同研究,采取了有效措施:
浅孔、密孔、少装药,分解延时雷管起爆等办法进行松动爆破。
由天津院科研所震动监测10次,结果最近砼震动速度均小于3cm/s。
满足设计要求。
为防止岩石滚下和飞石砸坏尾水管和中墩砼,采用了钢架全封闭,外挂汽车轮胎和采用杉木杆保护,经视察飞石影响微小,效果很好。
最后尾水渠开挖成型较好。
1.3施工中发现的主要问题及处理
坝基开挖施工中,发现的问题主要分两大类:
一是工程地质条件与原设计有不同,二是因施工不当出现的问题。
1.3.1基础工程地质条件与原设计有不同,随之采取工程处理措施。
(1)左岸4#~11#坝段坝基,原设计建基面高程894m。
在开挖至此高程后,通过钻孔声波检测和挖竖井发现以下3m左右存在SCJ07#剪切带,其中普遍夹泥化夹层(厚1~3cm),对坝基抗滑稳定不利。
经专家鉴定会确定,4#~11#坝段基础将SCJ07#剪切带及其以上全部挖除,达高程▽891.0m左右。
又深挖3m。
(2)5#坝段丙块地质条件复杂,有近南北和近东西两组小背斜四个,致使岩石层面脱开,局部隆起,有架空现象,裂隙又特别发育,当时基础清理难度大,除把背斜轴部予以清理外,设计采取在建基面上铺设钢筋网的补救处理措施。
(3)7#坝段甲块基础为中厚层灰岩,岩石虽然较好,但出现一条溶蚀大裂隙,宽20~30mm,清洗缝面后,采取打锚杆处理,有水的地方填骨料,予埋灌浆管,待上覆砼浇筑28天后,再灌浆处理。
(4)左岸▽981.8m以上,作梯段爆破时,因岸边岸石风化较深,加之受顺河走向陡倾角裂隙的影响,使▽981.8m平台开挖边线向岸里推移3~4.7m,因此设计修改了左岸坝肩开挖线,增设了▽975.0m,▽948.0m两个2m宽的平台。
(5)右岸▽966.0m-▽968.0m高程,出现一层蜂窝状,不连续的岩溶分布,监理现场监控,局部向岸里水平方向深挖1m左右,一般深挖0.2~0.3m,设计又在坝肩固结灌浆时增加4排孔,并将孔加深到超过▽966.0m高程蜂窝状岩溶下3m,对岸边坝肩蜂窝状岩溶予以处理。
(6)厂房6#机C块坝0+246~坝0+272m,下0+93.75~下0+140.35m处,砖红色页岩达1.2m后,卸荷膨胀,隆起,形成近南北向小背斜,背斜轴岩层脱开,全部撬除比较困难。
设计采取的工程措施:
先在背斜周边打两排楔缝锚杆,限制背斜向外扩展,然后将背斜轴全部脱空岩石挖除,沿背斜轴打三排钢筋束桩(¢28钢筋焊在一起),共21根,深挖的坑回填砼处理。
1.3.2因施工不当出现的问题,并给予恰当处理:
(1)河床左岸4#~11#坝段甲块坝基未设排水井,基坑渗水量大,排水设施不足,致使当时建基面浸没在水中,影响砼施工。
经设计、监理、施工研究,采取了临时工程措施,以基坑上游壁为一侧,筑宽1~1.2m,下游壁筑高0.7~0.8m的砼墙的截住上游渗水的截水槽,槽内填骨料,每坝段埋设4-5根2寸灌浆管,待基础砼浇筑28天后,通过灌浆管,向予埋骨料中进行灌浆处理。
(2)15#坝段丁块予裂孔超钻0.5~1.0m,建基面岩石产生爆破裂隙,考虑到基础面岩石较完整,对爆破裂隙设计采用锚筋束处理,三根Φ25钢筋焊在一起,长4.5m,外露1.0m,深入基岩3.5m,共打了13根锚筋束桩。
1.4质量检测及成果
根据招标及合同文件(合同编号WJZ/Z-01)第二卷:
技术规范,大坝及厂房基础开挖至保护层上限时,承包商应按工程师的要求,结合基础开挖的实际情况,布置一定数量的声波检验孔,检测建基面以下2-3m范围内的声波波速。
据此要求,于1995年3月初,在左岸4#~11#坝段坝基已基本挖至原设计高程894m,监理经与设计地质研究布置了数个钻孔,孔深9~10m,进行孔内声波波速检测,还作了两对孔的对穿检测。
通过检测,发现有一低波速段(一般波速为3500~2500m/s),而设计要求坝基岩体波速为4000m/s。
为了进一步验证低波速段是什么岩体,又在坝基6#、9#坝段,护坦5#、8#坝段挖了四个竖井,井深4~8m,发现8m深以内有SCJ07#-SCJ10#四个前切带,尤其是SCJ07#剪切带地质条件复杂,其内普遍夹有一层厚1~3cm的泥化夹层,泥化夹层上、下存在10~30cm厚的顺层挤压破碎岩体,其渗水性比上、下完整岩体大。
也证明了声波孔测试的3500~2500m/s低波速段就是SCJ07#剪切带的反映,而且SCJ07#剪切带在4#~11#坝段自左至右高程在▽893.0m~▽891.0m。
例如坝基SZK05孔声波测试成果图。
根据上述声波检测结果后于1995年4月初,经专家鉴定会确定:
将4#~11#坝段基础SCJ07#剪切带及其以上岩体全部挖除。
对于右侧坝段,按上述要求也进行了声波波速检测,
右岸坝基声波测试成果汇总表
位置
测段总长(m)
各波速段所占测段比例(%)
备 注
<4000m/s
4000~6000m/s
甲
乙
块
1253
29.7
70.3
1、分段原则为主坝顺河向的三个大台阶
2、甲乙块包括12~21坝段的甲乙块,19~21坝段的丙块;
丙丁块为12~18坝段的丙丁块。
3、小于4000m/s的波速多在3500m/s~4000m/s之间。
4、其中丁块的3500m/s~4000m/s波速段占33%。
丙
376.1
30.9
69.1
丁
332.6
70.7
29.3
总计
1961.7
36.9
63.1
从上表看,虽然也发现数个低波速段,但一般波速多在3500m/s~4000m/s,只在右岸对SCJ01#剪切带(位置在14#、15#坝段甲块、乙块和16#、17#坝段乙块)设计要求挖除。
其他坝基基本达设计要求。
厂房基础声波检测和回弹值测试结果分析,统计如下:
1#~4#机组基础纵波速度大于设计要求的3500m/s及其以上的标准占全部测点的90%左右;
5#~6#机组基础纵波速度大于3500m/s的占75%左右。
岩面回弹值测试,单轴抗压强度:
1#~4#机组基础为110MPa;
5#~6#机组基础为93-100MPa。
经对厂房基础上述两项检测,基本满足设计要求。
1.5单元工程及分部工程划分和工程质量等级评定
1.5.1 单元工程划分
两岸坝肩(包括1~3#坝段,20~22#坝段和两岸灌浆,排水平硐)单元工程,是按验收次数划分的,验收一次算一个单元工程。
左岸坝肩共验收56次,即56个单元工程,右岸坝肩共验收50次,即50个单元工程。
两岸坝基(包括4#~19#坝段、护坦、厂房)单元工程划分,均按一块砼浇筑块下的基础面验收算一个单元工程。
左岸坝基(4#~11#坝段及其下游护坦、防冲板)验收135块,即135个单元工程,右岸坝基(12#-19#坝段)及其下游厂房,尾水渠基础验收222块,即222个单元工程,左、右岸坝肩、左、右岸坝基和厂基共划分463个单元工程。
1.5.2 砼重力坝和发电厂房工程基础开挖分部工程划分
按万总工[2001]02号《万家寨水利枢纽工程施工质量评定工程项目划分》的通知,划分为五个分部工程:
左岸坝肩开挖分部工程;
右岸坝肩开挖分部工程;
左岸坝基开挖分部工程;
右岸坝基开挖分部工程;
厂房基础开挖分部工程。
承包商自检(班、队、局三检),认为全面完成任务时,向监理工程师提交竣工申请报告,竣工申请报告包括如下内容:
竣工报告,竣工图纸,建设中的一切文件等。
监理工程师收到承包商的竣工申请报告,依据合同和设计文件逐项检查完成情况:
如开挖尺寸、高程、边坡坡度、基岩情况等,确已达到要求时,组织设代、业主和承包商共同到现场进行初验。
若初验认为有缺陷地方,监理工程师给承包商下指令,按要求进行处理,处理后再检查,若初检合格,监理工程师提出监理报告,请业主组织验收。
1.5.3 工程质量等级评定
本枢纽砼重力坝坝肩,坝基和厂房基础开挖边坡、平面、立面高程,尺寸均满足设计要求,而且无松动岩体和倒悬坡。
与原设计不符的工程地质问题:
有的已经挖除,有的采取了工程措施处理。
对于个别炮震裂隙,有的予以撬除,有的也采取了工程措施处理。
总的达到了建基要求。
按水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准
(一)SDJ249-88中的第一至第三章岩石边坡、岩石地基、岩石洞室开挖工程要求和具体质量等级标准,我们通过认真监控,检查验收,质量等级评定如下表。
分部工程
单 元 工 程
数量(个)
合格数(个)
优良数(个)
优良率(%)
左岸坝肩
56
54
96.42
右岸坝肩
50
47
94.0
左岸坝基
135
129
95.55
右岸坝基
123
120
97.56
厂房基