论文部分内容阅读
[摘要]：本文笔者介绍了某水电站工程的概况及坝基地质状况，大坝基坑开挖工程特点及在施工中采取的对策，简要论述了开挖对相邻建筑物和施工的影响以及处理措施。简要介绍了开挖施工的质量控制措施和岩体声波检测成果。
[关键词]：大坝基坑 ；开挖 ；施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
某水电站位于某县境内的河流上，坝址距县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。大坝基坑开挖长度约330m，宽度约为170~180m，最大开挖高度61.3m，河床平均开挖高度18m，土石方开挖量110万m3。
2工程特点及施工对策
2.1工期紧、强度高
大坝基坑开挖施工工期只有7個月，最高月开挖强度达到20余万m3。为了确保大坝基础开挖工期节点目标的实现，联营体本着先进高效的原则，在钻爆、挖装、运输等设备能力的配置上均大于30万m3/月，高于进度指标，确保了大坝基坑开挖的按期完工。
2.2施工干扰大
碾压混凝土围堰施工与坝基开挖平行作业，距离近，坝基开挖爆破作业对混凝土浇筑的影响大。为了减轻爆破振动对混凝土浇筑的影响，在上游围堰混凝土施工前，将大坝基础上游侧20m宽的范围预先钻爆完毕，并达到初验水平，以此形成减震槽，在临近减震槽部位采用弱爆破技术，保证围堰碾压混凝土施工时爆破质点震动速度满足规范要求。
2.3施工难度大
大坝基坑开挖边坡高、陡、险，施工难度大，且现有的主干道均在高程245.00m以上，而下基坑的施工道路布置较困难，出碴道路较远，平均运距为4.5km，而且都是重载上坡、效率低。在大坝基坑开挖施工中，联营体合理规划施工道路以及优化施工方案，切实做好设备的维修与保养，加强施工道路的维护修整，在各交叉路口、道路陡坡段等设立安全行车指挥哨，并在边坡的陡峭段及险段设立路缘石和警示牌，确保施工安全。
3基坑开挖
岩基开挖就是按照设计要求，将风化、破碎和有缺陷的岩层挖除，使水工建筑物建在完整坚实的岩石面上。开挖的工程量往往很大，从几万立方米到几十万立方米，甚至上千万立方米，需要投入大量的人力、资金和设备，占用很长的式期。
岩基开挖前应做好以下工作：
（1）熟悉基本资料。详细坝址区的工程地质和水文地质资料，了解岩性，掌握各种地质缺陷的分布及发育情况。
（2）明确水工建筑物设计对地基的具体要求。
（3）熟知工程的施工条件和施工技术水平及装备力量。
（4）与业主、地质、设计、监理等人员共同研究，确定适宜的地基开挖范围、深度和形态。
（二）软基开挖
软基开挖的施工方法与一般土方开挖方法相同，由于地基的施工条件比较特殊，常会遇到下述难工，应采取相应的措施，确保开挖工作顺利进行。
1、淤泥
淤泥的特点是颗料细、水分多、人无法立足，应视情况不同，分别采取措施。
（1）稀淤泥。特点是含水量高，流动性大，此挖彼来，装筐易漏。当稀淤泥较薄、面积较小时，可将干砂倒入，进占挤淤，形成土埂，可在土埂上进行挖运作业；如面积大，要同时填筑多条土埂，分区治理，以防乱流；若淤泥深度大、面积广，可将稀泥分区围埂，分别排入附近挖好的深坑内。
（2）烂淤泥。特点是淤泥层较厚，含水量较小，黏稠，锹插难拔，粘锹不易脱离。为避免粘锹，挖前先将锹蘸水，也可用三股钗或五股钗代替铁锹。
（3）夹砂淤泥。特点是淤泥中有一层或几层夹砂层。职果淤泥厚度较大，右采用前面之法挖除；如时淤泥层很薄，先将砂面晾干，能站人时，方可进行，开挖时连同下层淤泥一同挖除，露出新砂面。
2、流砂
采用明式排水开挖基坑时，由于形成了较大的水力坡降，造成渗流挟带细砂从坑底上冒，或在边坡上形成管涌、流土等现象，即为流砂。流砂现象一般发生在非黏性土中，主要与砂土的含水量、孔隙率、黏粒含量和动水压力的水力坡度有关，在细砂、中砂中常发生也可能在粗砂中发生。治理流砂主要是解决好“排”与“封”的问题。
当挖深不大、面积较小时，可以采取护面措施。做法如下：
（1）砂石护面。在坡面上先铺一层粗砂，再铺一层小石子，各层厚5～8cm，形成反滤层，坡脚挖排水沟，做同样的反滤层，既防止渗水流出时挟带泥沙，又防止坡面径流冲刷。
（2）柴枕护面。在坡面上铺设爬坡式柴枕，坡脚设排水沟，沟底及两侧均铺柴枕，以起到滤水拦砂的作用。一定距离打桩加固，防止柴枕下坍移动。
4开挖对相邻建筑物和施工的影响以及处理措施
（1）坝基开挖按“立体多层次”的原则组织施工，各层先开挖靠河床侧，形成通往上游碾压混凝土围堰基础各开挖层的施工道路；基坑初期排水完毕后，即在河床中部抽槽至上游碾压混凝土围堰基础处。为上游碾压混凝土围堰基础开挖提供良好的交通通道，确保上游碾压混凝土围堰基础开挖按期顺利完成。
（2）加大前期开挖强度大，降低混凝土开始浇筑后开挖强度。在坝基开挖初期，尽可能的开设工作面，提高前期开挖强度，减少后期开挖工程量，使后期坝基开挖在爆破规模受到限制的情况下，能够按期顺利完成。
（3）提前开挖完成待浇混凝土附近区域。在上游碾压混凝土开始浇筑前，将坝基上游侧靠近上游碾压混凝土围堰20m范围内先开挖到位；在22#坝段浇筑混凝土前，将坝基左岸岸坡开挖至213m高程。并对207m以上的边坡进行预裂。使开挖区域与已浇筑混凝土部位至少有20m宽的距离，以降低坝基开挖爆破对已浇混凝土的影响。
（4）采取孔间梯段微差爆破，爆破前先对边坡进行预裂，严格控制爆破规模和单段起爆药量，必要时进行孔内微差，使建筑物爆破质点振动速度在规范允许的范围内。
（5）坝基开挖过程中为上游碾压混凝土围堰混凝土提供良好的交通通道，做好通往上游碾压混凝土围堰施工道路的保护，确保混凝土运输畅通无阻。
5 质量控制措施
（1）开挖采用自上而下、分层分段的方法施工，逐层开挖、逐层支护。
（2）严格按已审查批准的爆破设计申报单控制梯段爆破钻孔布置位置、数量、炮孔间排距、深度。检查过程中发现超深的爆破孔，用岩粉或砂填至要求的深度。
（3）严格控制预裂爆破和水平光面爆破的造孔质量。
（4）存在地质缺陷的建基面附近，必须适当降低爆破规模和单响药量。根据实际情况，邻近边坡的梯段爆破，必要时可采取孔间微差爆破。
（5）爆破作业中，严格控制最大单响药量，以减少爆破振动的影响。
（6）建基面上层梯段爆破、紧临边坡的梯段爆破，严格按照爆破设计参数组织钻孔、装药、起爆。
（7） 对临近边坡壁面处的2~3排梯段爆破，控制缓冲爆破孔的深度与药量必须符合爆破设计的要求。
6 结论
由于采用了预裂爆破和光面爆破等控制爆破技术，合理的选择了爆破参数，配备了足够的、先进的钻爆设备和熟练的施工人员，在开挖过程中严格按照爆破试验确定的爆破参数进行施工，并不断优化爆破设计，对所有施工部位的钻孔、装药等工序进行了全过程的质量检查。通过爆前、爆后声波测试数据分析，大坝基础开挖爆前、爆后声波符合“开挖后岩体声波速度下降不能超过10%”的要求，开挖质量达到了设计要求。
[关键词]：大坝基坑 ；开挖 ；施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
某水电站位于某县境内的河流上，坝址距县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。大坝基坑开挖长度约330m，宽度约为170~180m，最大开挖高度61.3m，河床平均开挖高度18m，土石方开挖量110万m3。
2工程特点及施工对策
2.1工期紧、强度高
大坝基坑开挖施工工期只有7個月，最高月开挖强度达到20余万m3。为了确保大坝基础开挖工期节点目标的实现，联营体本着先进高效的原则，在钻爆、挖装、运输等设备能力的配置上均大于30万m3/月，高于进度指标，确保了大坝基坑开挖的按期完工。
2.2施工干扰大
碾压混凝土围堰施工与坝基开挖平行作业，距离近，坝基开挖爆破作业对混凝土浇筑的影响大。为了减轻爆破振动对混凝土浇筑的影响，在上游围堰混凝土施工前，将大坝基础上游侧20m宽的范围预先钻爆完毕，并达到初验水平，以此形成减震槽，在临近减震槽部位采用弱爆破技术，保证围堰碾压混凝土施工时爆破质点震动速度满足规范要求。
2.3施工难度大
大坝基坑开挖边坡高、陡、险，施工难度大，且现有的主干道均在高程245.00m以上，而下基坑的施工道路布置较困难，出碴道路较远，平均运距为4.5km，而且都是重载上坡、效率低。在大坝基坑开挖施工中，联营体合理规划施工道路以及优化施工方案，切实做好设备的维修与保养，加强施工道路的维护修整，在各交叉路口、道路陡坡段等设立安全行车指挥哨，并在边坡的陡峭段及险段设立路缘石和警示牌，确保施工安全。
3基坑开挖
岩基开挖就是按照设计要求，将风化、破碎和有缺陷的岩层挖除，使水工建筑物建在完整坚实的岩石面上。开挖的工程量往往很大，从几万立方米到几十万立方米，甚至上千万立方米，需要投入大量的人力、资金和设备，占用很长的式期。
岩基开挖前应做好以下工作：
（1）熟悉基本资料。详细坝址区的工程地质和水文地质资料，了解岩性，掌握各种地质缺陷的分布及发育情况。
（2）明确水工建筑物设计对地基的具体要求。
（3）熟知工程的施工条件和施工技术水平及装备力量。
（4）与业主、地质、设计、监理等人员共同研究，确定适宜的地基开挖范围、深度和形态。
（二）软基开挖
软基开挖的施工方法与一般土方开挖方法相同，由于地基的施工条件比较特殊，常会遇到下述难工，应采取相应的措施，确保开挖工作顺利进行。
1、淤泥
淤泥的特点是颗料细、水分多、人无法立足，应视情况不同，分别采取措施。
（1）稀淤泥。特点是含水量高，流动性大，此挖彼来，装筐易漏。当稀淤泥较薄、面积较小时，可将干砂倒入，进占挤淤，形成土埂，可在土埂上进行挖运作业；如面积大，要同时填筑多条土埂，分区治理，以防乱流；若淤泥深度大、面积广，可将稀泥分区围埂，分别排入附近挖好的深坑内。
（2）烂淤泥。特点是淤泥层较厚，含水量较小，黏稠，锹插难拔，粘锹不易脱离。为避免粘锹，挖前先将锹蘸水，也可用三股钗或五股钗代替铁锹。
（3）夹砂淤泥。特点是淤泥中有一层或几层夹砂层。职果淤泥厚度较大，右采用前面之法挖除；如时淤泥层很薄，先将砂面晾干，能站人时，方可进行，开挖时连同下层淤泥一同挖除，露出新砂面。
2、流砂
采用明式排水开挖基坑时，由于形成了较大的水力坡降，造成渗流挟带细砂从坑底上冒，或在边坡上形成管涌、流土等现象，即为流砂。流砂现象一般发生在非黏性土中，主要与砂土的含水量、孔隙率、黏粒含量和动水压力的水力坡度有关，在细砂、中砂中常发生也可能在粗砂中发生。治理流砂主要是解决好“排”与“封”的问题。
当挖深不大、面积较小时，可以采取护面措施。做法如下：
（1）砂石护面。在坡面上先铺一层粗砂，再铺一层小石子，各层厚5～8cm，形成反滤层，坡脚挖排水沟，做同样的反滤层，既防止渗水流出时挟带泥沙，又防止坡面径流冲刷。
（2）柴枕护面。在坡面上铺设爬坡式柴枕，坡脚设排水沟，沟底及两侧均铺柴枕，以起到滤水拦砂的作用。一定距离打桩加固，防止柴枕下坍移动。
4开挖对相邻建筑物和施工的影响以及处理措施
（1）坝基开挖按“立体多层次”的原则组织施工，各层先开挖靠河床侧，形成通往上游碾压混凝土围堰基础各开挖层的施工道路；基坑初期排水完毕后，即在河床中部抽槽至上游碾压混凝土围堰基础处。为上游碾压混凝土围堰基础开挖提供良好的交通通道，确保上游碾压混凝土围堰基础开挖按期顺利完成。
（2）加大前期开挖强度大，降低混凝土开始浇筑后开挖强度。在坝基开挖初期，尽可能的开设工作面，提高前期开挖强度，减少后期开挖工程量，使后期坝基开挖在爆破规模受到限制的情况下，能够按期顺利完成。
（3）提前开挖完成待浇混凝土附近区域。在上游碾压混凝土开始浇筑前，将坝基上游侧靠近上游碾压混凝土围堰20m范围内先开挖到位；在22#坝段浇筑混凝土前，将坝基左岸岸坡开挖至213m高程。并对207m以上的边坡进行预裂。使开挖区域与已浇筑混凝土部位至少有20m宽的距离，以降低坝基开挖爆破对已浇混凝土的影响。
（4）采取孔间梯段微差爆破，爆破前先对边坡进行预裂，严格控制爆破规模和单段起爆药量，必要时进行孔内微差，使建筑物爆破质点振动速度在规范允许的范围内。
（5）坝基开挖过程中为上游碾压混凝土围堰混凝土提供良好的交通通道，做好通往上游碾压混凝土围堰施工道路的保护，确保混凝土运输畅通无阻。
5 质量控制措施
（1）开挖采用自上而下、分层分段的方法施工，逐层开挖、逐层支护。
（2）严格按已审查批准的爆破设计申报单控制梯段爆破钻孔布置位置、数量、炮孔间排距、深度。检查过程中发现超深的爆破孔，用岩粉或砂填至要求的深度。
（3）严格控制预裂爆破和水平光面爆破的造孔质量。
（4）存在地质缺陷的建基面附近，必须适当降低爆破规模和单响药量。根据实际情况，邻近边坡的梯段爆破，必要时可采取孔间微差爆破。
（5）爆破作业中，严格控制最大单响药量，以减少爆破振动的影响。
（6）建基面上层梯段爆破、紧临边坡的梯段爆破，严格按照爆破设计参数组织钻孔、装药、起爆。
（7） 对临近边坡壁面处的2~3排梯段爆破，控制缓冲爆破孔的深度与药量必须符合爆破设计的要求。
6 结论
由于采用了预裂爆破和光面爆破等控制爆破技术，合理的选择了爆破参数，配备了足够的、先进的钻爆设备和熟练的施工人员，在开挖过程中严格按照爆破试验确定的爆破参数进行施工，并不断优化爆破设计，对所有施工部位的钻孔、装药等工序进行了全过程的质量检查。通过爆前、爆后声波测试数据分析，大坝基础开挖爆前、爆后声波符合“开挖后岩体声波速度下降不能超过10%”的要求，开挖质量达到了设计要求。