大坝开挖施工方案.doc

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大坝开挖施工方案
1、 概述
渡口坝水电站混凝土拱坝为3级建筑物。建基面高程470.00m，坝顶高程578.50m，最大坝高108.5m。体型采用抛物线型变厚双曲拱坝，顶拱中心角980，最大半中心角46.76°，最小半中心角26.88°，拱冠梁处拱圈中心线最大曲率半径120.6m，最小曲率半径53.4m，坝轴线长284.123m，共分16个坝段。坝顶厚4.5m，底厚20.0m，厚高比0.18。坝体内设灌浆廊道、交通廊道、集水井、抽水泵和放空管等，坝外设灌浆平洞、排水洞、交通桥、坝后桥和电梯井等。
渡口坝水电站大坝基础土石方开挖主要为左右岸坝肩及基坑开挖，截流后开挖大坝基础部分。左右岸坝肩开挖从650m高程到470m高程，开挖高度约为180m。边坡开挖高度约180m，坝基底宽约70m。 大坝开挖主要工程量为：土方明挖5800方，石方明挖50.24万方。
大坝开挖施工时段：
左右岸坝肩开挖：2007年10月1日~2008年1月28日；
坝基开挖：2008年1月28日~2008年2月28日。
2、施工布置
（1）供风
工程主体石方开挖共计72.37万m3，在右岸设立1#、2#空压站，在左岸设立3#、4#空压站。每座空压站内集中布置1台20m3/min的固定式电动空压机集中供风，并由5台12m3/min的移动式柴油空压机辅助供风，总供风能力140m3/min。供左右岸坝肩、进水口及引水隧洞、水垫塘供风。
（2）供水
土石方施工用水采用系统供水，由主供水管接支管至各施工部位。
（3）供电
接系统电源供电。
（4）施工道路
左右岸分别修建4条土方机械行走临时施工道路，延伸至边坡开口，坡度和宽度满足土方机械行走即可，具体如下：
左岸高程578.5m施工道路：为新建左岸上坝公路，起点为左岸乡村公路，高程约520m，至终点左坝肩，高程578.5m。道路全长约535.3m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸缆机平台开挖、左坝肩开挖和坝顶砼运输道路。
左岸高程558.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，高程约515m，至终点左岸边坡，高程558.5m。道路全长约411.2m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸558.5m高程以下土石方开挖和取水口及引水隧洞施工用道路。
左岸高程538.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，高程约510m，至终点左岸边坡，高程538.5m。道路全长约295.5m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸538.5m高程以下土石方开挖施工用道路。
左岸高程518.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，高程约505m，至终点左岸边坡，高程518.5m。道路全长约138.3m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸518.5m高程以下土石方开挖施工用道路。
右岸高程578.5m施工道路：为新建右岸上坝道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约578.5m，至终点右坝肩，高程578.5m。道路全长约108.6m，最大纵坡比为3%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸坝顶土石方开挖和右坝肩砼及灌浆等施工道路。
右岸高程558.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约550m，至终点右边坡，高程558.5m。道路全长约275.6m，最大纵坡比为5%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡558.5m高程以下土石方开挖等施工道路。
右岸高程538.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约535m，至终点右边坡，高程538.5m。道路全长约193.2m，最大纵坡比为3%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡538.5m高程以下土石方开挖等施工道路。
右岸高程518.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约518.5m，至终点右边坡，高程518.5m。道路全长约115.6m，最大纵坡比为2%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡518.5m高程以下土石方开挖等施工道路。
具体布置见附图：坝肩开挖施工道路布置图
3、爆破试验
3、1爆破方法选择及参数的确定
（1）爆破方法选择
在筛拌系统场地选取与坝肩岩层相似地段作为试验部位，采用梯段台阶爆破，潜孔钻机钻孔，孔径为φ100。根据理论和经验数据参考，确定爆破方法——台阶高度、孔间微差以及孔内全偶合连续装药，孔内下部全偶合连续装药，中上部不偶合间隔装药，V型起爆网络等。使用卷状乳化炸药和散装乳化混合炸药，卷状炸药由人工装孔。
（2）爆破参数的确定
依据现场实际情况，拟定了爆破试验的方法和基本钻孔参数（孔径为φ100mm）。通过现场试验确定基本孔网布置格式和起爆方式。爆破试验所选参数见表1-1。
表1-1 爆破试验使用参数表
项 目
实际使用参数
台阶高度
10m
孔距a/抵抗线w
a/w=1(设计值) a/w=1—1.4(使用值)
单耗q
q =0.5—0.6kg/m3 试验使用值
堵塞长度L
L=1.0w
3、2 试验施工方法
由试验人员在现场按布孔设计图放样，并在炮孔位置做上明显的标记。用YQ-100型钻机钻孔，孔径为φ100mm。钻孔结束后，由施工和试验人员检查测量孔深、孔距、排距、孔斜、抵抗线等，并逐孔编号填表登记。根据选用的单耗参数，逐孔计算装药量。填写装药单，并注明连续装药或者是分段装药，每孔一张表。
炸药选用卷装乳化炸药，孔内用导爆索，孔外联毫秒电雷管，用起爆器起爆。装药一律由炮工进行操作，施工、质检和试验人员在现场检查验收。
3、3 爆破振动观测
在做爆破试验时，专业技术人员进行振动观测试验。每一次爆破之前，在距离爆破中心10m、20m、50m处放置振动数字观测仪。
3、4 试验结果及分析
爆破之后读取结果值，将单段起爆药量、距离与质点振动速度进行分析，量化本工程地质与爆破有关的参数。并根据实测结果值与有关规范规定值进行比较，观测和检查爆破对周围建筑物及工程本身的振动危害，适当调整爆破参数。将试验结果及分析，选定的爆破参数上报给监理工程师审批，然后才能实施。
4、坝肩开挖方法
4、1施工程序
4、1、1 开挖施工程序
高边坡开挖按照自上而下的施工顺序，分层进行开挖，梯段高度10.0m，大坝坝肩和坝基遵循自上游至下游的施工顺序（详见：坝肩开挖分层分区图）。其工作面开挖施工工艺流程见图1-1。
边坡削坡
图1-1 土石方开挖程序图
截水沟开挖
测量放样
验 收
土石方挖、装、运
石方钻爆
边坡预裂

测量放样
植被清理

喷锚支护
土方开挖

喷锚支护

人工清渣

4、1、2 支护施工程序
边坡支护遵循从上至下分层分区跟进施工的原则，上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。随机锚杆与开挖工作面、喷护与开挖工作面及排水孔与开挖工作面高差不大于18m，并满足边坡稳定和限制卸荷松弛的要求。
在边坡开挖前，应首先进行周边截、排水沟的施工。周边截、排水沟施工完毕后，才能进行相应部位的边坡开挖施工。支护施工随边坡开挖及时跟进。边坡支护工序流程如下：
周边截、排水沟施工→边坡开挖→锚喷施工→排水孔施工。
在一级边坡及马道开挖形成且满足设计要求后，即可进行锚喷施工，下一级边坡开挖继续进行。对于开挖揭露出的不稳定岩体，应随着坡面层间开挖及时进行随机锚杆锚固；系统锚杆及喷射混凝土作业利用在马道上分区搭设施工脚手架进行。
4、2开挖方法
4、2、1 土方开挖施工说明
正式开工之前，安排人工清理开挖区域内的树木和有碍杂物，并将所清理物按监理指定方式进行处理。同时，将开挖区域上部孤石、险石排除，较大块石用小炮清除。清理完毕后，开挖边坡上部截水沟，截水沟距边坡开口水平距不大于3m，梯形断面，开挖料转运至开挖范围内，或就近洼地回填。排水沟开挖顺序自边坡顶部开始，顺地形向下，保证水流畅通即可。
开挖土料运至上游右岸弃渣场，平均运距1.0km。弃渣用D85推土机推平，平面略向河床倾斜，保持良好的排水，并保证弃渣场边坡稳定。
4、2、2 石方开挖施工方法
采用深孔梯段爆破、浅孔梯段爆破、预裂爆破、光面爆破结合的综合爆破方案，确保建基面的完整、稳定。爆破石碴大部分抛入河道，少量松动块石采用手风钻打孔小炮爆破后人工清除。爆破顺序自上而下，梯段高度不大于10米。主要采用多排孔“V”形微差爆破起爆方案，加强岩块的碰撞和挤压。
爆破材料选用乳化炸药，爆速≥3600m/s，猛度≥13mm，殉爆距离≥4cm。起爆器材选用1～20段的导爆管，1～10段电雷管，高爆速导爆索，少量火雷管、导火索。
钻孔设备：用CM351液压钻或YQ-100型钻机钻孔，孔径为φ100mm。
(1)深孔梯段爆破
a、梯段要素
梯段要素见图1－2

图1－2 梯段要素示意图
H－梯段高度 W1－底盘抵抗线 h－超深 L－孔深 L1－装药长度 L2－堵塞长度 α－梯段坡面角 b－排距 B－梯段上肩线至前排孔的距离 W－炮孔的最小抵抗线
b、 钻孔形式
图1－3 钻孔形式示意图

c、 布孔方式
布孔方式采用梅花形布孔，见图1－4：
图1-4 布孔方式图

d、 爆破参数
1. 孔径d＝100mm，钻孔倾角α＝73°；
2. 梯段高度H＝10m;
3. 超深h＝0.7m，孔深l斜＝11.1m；
4. 堵塞长度l堵＝2.5m;
5. 装药系数τ＝1－l堵／l＝0.78;
6. 炸药单耗q＝0.4+0.02(f-2)=0.64kg/m3;
7. 减震孔采用乳化炸药，药卷直径dc＝70mm，
8. 主爆孔采用乳化炸药，药卷直径dc＝80mm。
e、 爆破方案和起爆顺序
孔内采用塑料非电雷管微差起爆网路起爆，主爆孔内使用MS1段，孔间采用MS2段，排间使用MS4段雷管；预裂孔双导爆索下孔，导爆索直接用孔外传爆雷管复式引爆，如图1－5：

（2） 浅孔梯段爆破
保护层开挖、高边坡清刷、部分孤石悬石采用浅孔梯段爆破。
a、爆破参数
1. 钻孔直径d=42mm,钻孔倾角依据现场具体情况定；
2. 梯段高度H≤3m;
3. 超深h=（8～12）d＝0.336～0.604m，取h＝0.4m，孔深h=H+0.4m;
4. 堵塞长度l堵＝（20～30）d，取l堵＝1.0m；
5. 装药系数τ＝1－l堵／l；
6. 炸药单耗q＝0.64kg/m3；
7. 采用乳化炸药，药卷直径dc=0.032m，单节炸药150g/节；
b、 爆破方案和起爆顺序
大面积位置网路布置依照深孔梯段爆破设计，小面积个别孤石破碎利用非电雷管直接孔内微差起爆。
（3） 预裂爆破
a、爆破参数见表1-2
梯段高度（m）
钻孔倾角
超深（m）
实际孔深（m）
孔径(mm)
孔距(m)
线装药密度（g/m）
药包间隔长度（cm）
底部炸药增量（kg）
堵塞长度（m）
10
73°
0.6
11m
100
1.0
849
3.2
3.4
1.5
b、爆破方案和起爆顺序
采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用
复式导爆索起爆，提前主爆孔25MS起爆。
（4） 光面爆破
a、爆破参数见表1-3
不耦合系数
钻孔倾角
炮孔密集系数
最小抵抗线（m）
孔径(mm)
孔距(m)
线装药密度（kg/m）
2.0
73°
1.0
0．75
42
0．60
0.25
b、爆破方案和起爆顺序
光面爆破采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用导爆索单独起爆或滞后于主爆孔起爆。
5、坝基开挖方法
5、1施工程序
大坝基坑施工开挖程序如下：
基坑抽水→下基坑道路修建→高程478m以上弃渣及浮渣开挖→高程471~478m范围砾岩浅孔梯段爆破开挖→470~471m保护层光面爆破开挖→人工清理、出渣→ 建基面验收
5、2施工方法
5、2、1 高程490m高程以下弃渣及浮渣开挖：
河床基坑弃渣及浮渣主要来源于左右岸坝肩490m高程以上开挖石渣约40万方及取水引水工程开挖弃渣约1.5万方，采用4台1.6m3和4台1.3 M3反铲各陪备20吨自卸汽车4台从四个工作面同时开挖运输出渣，其中一部分用于上游围堰填筑，对于多余石渣运到左岸上游弃渣场。
5、2、2 高程471~478砾岩开挖
爆破参数：
（1） 钻孔直径d=42mm,钻孔倾角依据现场具体情况定；
（2） 梯段高度H≤3m;
（3） 超深h=（8～12）d＝0.336～0.604m，取h＝0.4m，孔深h=H+0.4m;
（4） 堵塞长度l堵＝（20～30）d，取l堵＝1.0m；
（5） 装药系数τ＝1－l堵／l；
（6） 炸药单耗q＝0.64kg/m3；
（7） 采用乳化炸药，药卷直径dc=0.032m，单节重200g/节；
5、2、3保护层光面爆破开挖
（1） 爆破参数：1-4
不耦合系数
钻孔倾角
炮孔密集系数
最小抵抗线（m）
孔径(mm)
孔距(m)
线装药密度（kg/m）
2.0
73°
1.0
0．75
42
0．60
0.25
（2）爆破方案和起爆顺序
光面爆破采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用导爆索单独起爆或滞后于主爆孔起爆。
6、爆破质量与安全控制
6、1爆破安全距离
a、爆破安全距离验算
冲击波安全距离
Rk=KkQ1/3
Rk----空气冲击波最小安全距离，m
Kk----系数，作业人员取25，居民或其他人区60
Q----装药量，暂按250kg计算
Rk=KkQ1/3=60×2501/3=377 m
Rk=KkQ1/3=25×2501/3=157 m
个别飞石安全距离
根据相关规定，飞石安全距离一般为300m以内。
根据以上验算，爆破警戒距离控制约400m，安全能有保障。
采用以下方式控制爆破空气冲击波
a、 利用峡谷地形控制起爆方向，避炮人员离开峡谷纵
深方向和峡谷出口处；
b、 采用合理爆破参数，保证堵塞长度和质量，选择合
理的微差爆破时差，减少地面导爆索网络，采用孔底方向起爆方式，减小空气冲击的强度。
6、2安全警戒
本工程施工场面狭小，为避免安全事故，拟采取以下主要安全措施：
（1）、爆破作业人员一律持证上岗，严格按爆破规程作业，对辅助作业人员加强安全教；
（2）、钻孔施工时，由测量人员放线，施工人员现场布炮孔并予以标记，向操作人员进行技术交底，包括各项爆破参数；
（3）、钻孔施工时，由爆破工程师现场督促检查钻孔施工质量，严格按设计施工；
（4）、钻孔施工完毕，经验收合格后，由爆破工程师现场组织装药联网作业，
（5）、严格爆破器材的管理，由专人负责发放及回收爆破器材，爆破器材在运输过程中，由爆破人员负责押运，运输过程中不得抛掷、撞击；现场由专人负责管理，严防明火接近；
（6）、严格爆破警戒，每次爆破前划出安全范围，由专职安全小组于警戒区内负责警戒，经确认人员、设备疏散完毕后，方可进行引爆作业。
（7）、爆破以后，安全检查人员提前到场进行检查，发现瞎炮后立即设明显标记，由炮工进场当场处理，如情况复杂，应仔细研究制定处理方案。经确认无安全隐患后，方可鸣笛解除警报，恢复正常施工。
（8）、应用微差爆破控制单响药量，合理制定分段间隔时间，避免应力波叠加以减少爆破振动，控制飞石距离，确保爆破安全。
（9）、具体警戒安排如下：
a、每日6：00～7：15，11：30～12：15；17：30～18：15
为三次爆破时间，警戒信号为手摇式音响信号，表示如下：
b、预告信号：间断鸣三次长声，如图示：
30秒 30秒 30秒
（停） （停）
c、准备信号：在预告信号20分钟后发布，间断鸣一长一
短，三次，如图示：
20秒 10秒 20秒 10秒 20秒 10秒
（停） （停）
d、起爆信号：准备信号10分钟后发出，连续三短声，如
图示：
10秒 10秒 10秒
（停） （停）
e、解除信号：炮响20分钟后，检查人员方可进入现场进
行检查。确认安全后，由爆破作业负责人通知警报房发出解除警报。一声长声，如图示： 60秒
f安全警戒人员持对讲机，戴红袖章，拿小红旗，按每次爆破安全警戒通知单进入指定的区域进行警戒任务。
6、3开挖质量保证措施
（1）控制单响起爆药量在50Kg以内，雷管分段延期时间大于10毫秒，一次爆破最大药量在250Kg以内。
（2）开挖钻斜孔，并在孔底设5—10cm厚柔性垫层。
（3）、装药前，由专业人员逐一检查孔深、孔距、孔位等造孔质量，检查合格后方能进行装药施工。
（4）、装药时，派专人现场监督装药量等关键工序，确保按设计装药。
（5）、钻孔前，由专业测量人员放线（包括开口线、底口线及开挖深度等），并向具体操作人员现场交底。
6、4 开挖施工质量目标
（1）光面爆破孔炮孔残留率大于80%，径向平均超挖小于20cm，相领两炮孔不平整度小于15cm。
（2）控制开挖平面尺寸误差不超过20cm；最大超挖深度不超过20cm。
（3）钻爆时尽量控制碴料的块度，以利于出碴。
7、施工资源配置
劳动力配置见表1-6
机械设备配置见表1-7

表1-5 劳动力配置表
年
度
年度

工种（人）
2007年度
2008年度
2007年下半年度
2008年上半年度
管服人员
12
15
测量工
4
4
电工
3
3
钻爆工
50
50
电焊工
6
8
空压工
20
20
司机
80
80
钢筋工
3
8
普工
15
20
合计
193
208

表1-6 机械设备配置表
年
度
年度

设备（台）
2007年度
2008年度
2007年下半年度
2008年上半年度
推土机
4
4
反铲（1.3方）
4
4
反铲（1.6方）
6
6
装载机（3.1方）
1
2
自卸汽车（20t）
30
40
洒水车
1
1
CM351液压钻机
2
2
潜孔钻
10
12
手风钻
30
40
风镐
4
4
固定空压机（20立方）
4
4
移动空压机（12立方）
5
5
测量仪器（全站、水准、径维）
1
1
爆破震动监测仪
1
1
平板车
1
1
混凝土喷射机
2
2
气腿钻（YTP-26）
8
8
锚杆注浆机
2
2
3.0 m 3注浆机
2
2
5.0 m 3注浆机
2
2
穿心千斤顶（YCD120）
3
3
穿心千斤顶（YCD200）
3
3
穿心千斤顶（YCD350）
3
3
张拉机（YCW350）
3
3
锚具挤压机（GYJ）
2
2
锚杆拉拔器
1
1
锚杆注浆机（MZ-1）
1
1
张拉机
3
3

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