复杂地基条件下土石方开挖施工方法

　　一、概述

 

　　积石山引水工程（引水渠首工程）为Ⅲ等中型工程，设计引用流量2.5m3/s，最大引用流量3.0m3/s，最小引用流量0.77m3/s，采用直径为2.2m～1.5m的压力钢管引水。引水管线自积石峡水电站左岸表孔溢洪道堰闸段灌溉取水口接出，在中孔泄洪洞出口消力池左侧设岔管，将管线一分为二，一根管道给甘肃省积石山供水，另一根管道给青海省民和县供水。

 

　　主要建设内容为引水渠首压力钢管道长1061m的土建、机电设备及安装、金属结构及安装等。土方明挖主要包括永久工程和临时工程的引水管线、镇墩、阀井的基础开挖，石方明挖主要包括压力管道的管基、镇支墩基础、关门沟边坡等的石方开挖工程。

 

　　二、施工特点

 

　　由于压力钢管管道基础施工受地理位置的影响，对施工带来较大的难度。施工区地形地势复杂，工作面难以展开，而且开挖深度较深，开口线较宽，在施工顺序及方法上有一定的难度，施工很难保证和顺利进行。通过方案优化，合理布置和安排，采取合理有效的方法，保证工程各工序能够顺利进行，并按进度计划顺利完成。

 

　　三、土方开挖施工方法

 

　　土方开挖施工采用分段开挖，直接采用反铲挖装，自卸车运输至渣场，部分地形狭小的部位，开挖渣料尽可能堆存，后考虑再利用。

 

　　（一）开挖施工工艺流程。施工准备→测量放线→清除杂物→开挖表土→管槽基础开挖→装车运输→建基面坡比修整→基础处理→基面验收。

 

　　（二）管槽基础土方开挖。土方开挖体型为梯形断面，最大顶部宽度为6.5m，最小宽度为1.5m，边坡坡比为1：0.5。开挖从上游面开始，向下游逐渐推进。采用1.2m3的反铲分段、从上而下分层开挖的方式进行，开挖受地势条件限制，工作面狭小，最窄处约7m，开挖难度较大，全面开挖后施工道路无法保证，后序钢管安装更有难度，必须采用分段开挖的方式，开挖完一段后将钢管运输至沟槽，进行混凝土连续管座的浇筑，后续工序全部完成后进行下一段的开挖，同时保证开挖区内施工道路畅通。第一层开挖深度2.2m，反铲后退法开挖，第二层直接开挖至设计高程，边坡采用人工配合反铲进行修整。开挖渣料根据整体渣料平衡先集中堆存在下游上坝洞洞口处，等关门沟及低线路上游部分回填施工时将该渣料作为有用料利用。

 

　　四、石方开挖施工方法

 

　　石方开挖为本工程的重点，此处受地理位置、周边环境等影响，开挖难度较大。在施工程序及方法上都要因地制宜，采取相应的合理有效的方法，从而在施工中不影响下道工序的顺利进行。

 

　　（一）施工工艺流程。开挖顺序为：施工准备→测量放线→钻爆开挖→建基面基础开挖。

 

　　（二）管槽基础石方开挖。本工程石方开挖体型较小，又临近积石峡水电站结构建筑物，对开挖爆破药量的控制尤为重要。

 

　　为保证设计体型和建基面岩石的完整性及达到岩石物理学性质指标，采用手风钻造孔，浅孔，小药量控制爆破。采用预裂及光面爆破施工技术、控制爆破药量以保护边坡，开挖的边坡需支护时在分层开挖过程中逐层进行。管道及镇、支墩基础开挖采用手风钻造孔，岩层开挖在覆盖层剥离完成后，再进行岩石钻爆，岩石开挖从上至下进行小梯段掏槽开挖，开挖遵循自上而下原则，采用先中间拉槽，后两侧开挖的原则。渣料利用1.2m3反铲挖装，20t自卸车拉运。对于特殊部位的岩石开挖，为保证设计体形和建基面岩石的完整性及达到岩石物理学性质指标，石方开挖采用高效无声破碎剂结合液压破碎锤进行建基面的开挖，局部采用人工撬挖。采用预裂及光面爆破施工技术、控制爆破药量以保护边坡。（1）爆破参数的选择由于管沟沟槽狭窄，加之岩石不能及时挖运，全部钻孔一般只有向上的临空面。为控制爆破震动和飞石，并达到预期爆破效果，对临近沟槽边坡的炮孔采取缓冲爆破，适量减少炸药单耗和钻孔间距；对沟槽中间炮孔，适量增加装药量，控制微差起爆最大段别药量。开挖采用手风钻钻孔，孔径为42mm，单耗取0.4kg/m3，孔间、排距为1.5m×1.2m，最大孔深3.0m，爆破网络采用非电毫秒延期雷管微差延时网络电力起爆。单响药量控制在10～20kg之间。主爆破孔以2#岩石乳化炸药为主，采取全耦合柱状连续装药；预裂孔采取柱状分段不耦合装药；岩石爆破单位耗药量按0.4kg/m3～0.5kg/m3。梯段爆破采用非电毫秒微差爆破网络，非电毫秒雷管采用MS1～MS15段，电雷管起爆的方式进行，分段起爆药量按不大于30kg控制。（2）控制爆破施工措施方案对该部位采取浅孔、小梯段爆破开挖，将爆破地震波尽量转换为高频面波的形式，以减小爆破对建筑物的损害。石方明挖爆破区用竹夹板，沙袋进行覆盖，减少爆破飞石。在爆破飞石方面采用非电毫秒雷管孔内与孔外延时相结合的方法实现单孔微差起爆，准确控制爆破方向，保证堵塞质量。并配置专人专车对道路进行维护，每次爆破完完成后，立即清理路面碎石危石，同时对现有施工道路上、下各300m范围内必须设置警示牌。

 

　　五、施工过程控制

 

　　（一）土石方开挖前的质量检查和验收，做好设计图纸的核对与审核，确保体型布置无误。

 

　　（二）用于开挖工程量计量的原始地形测量的复核检查；按施工图纸所示的工程建筑物开挖尺寸进行开挖剖面测量放样成果的检查，开挖剖面放样成果，作为工程量计量的依据。

 

　　（三）土石方开挖过程中，定期测量校正开挖平面的尺寸和标高，以及按施工图纸的要求检查开挖边坡的坡度和平整度。

 

　　（四）土石方明挖工程完成后按施工图纸要求检查基础开挖面的平面尺寸，标高和建基面平整度。

 

　　六、结语

 

　　甘肃省积石山引水工程在复杂地基条件下土石方开挖施工，通过合理布置，施工过程严格控制，土方开挖的合理布置及实施，为后续工作奠定了良好的基础。石方开挖从布孔至装药爆破都责任到人，严格操作每一道工序。经过精心施工，本工程开挖效果良好，从开挖后的体型及基础面验收上，都取得好的效果，为在复杂地基条件下的开挖施工带来宝贵经验。

 

　　参考文献