1、第六章石方明挖工程6.1 概况6.1.1 工作范围本标段石方明挖包括施工图纸所示的趾板基础及趾板上游边坡、右岸高边坡、左岸补坡混凝土基础的土石方明挖以及大坝堆石体基础的土石方明挖和清基，大坝下游因坝体开挖而引起的边坡开挖，还包括各项永久工程和临时工程的基础开挖以及监理人指明的其它石方明挖工程。其开挖工作内容包括：准备工作、场地清理、施工期排水、钻孔爆破、石碴的运输和堆存、边坡防护、地基缺陷处理、完工验收前的维护以及按监理人指示对废弃的碴场进行清理等工作。6.1.2 地质情况6.1.2.1 坝址区工程地质条件坝址区出露基岩主要为白垩系下统河口群，按岩性组合共分五大层（K 11K 51） 。岩层走
2、向 NE2430 ，倾 SE，倾角 1112，在坝址区呈平缓皱曲，上坝址倾左岸偏下游。K11 层：深灰色杂色砾岩，上部夹粗中粒砂岩。主要分布在坝区上游木场村一带。K21 层：紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色砾岩。该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂隙较发育，主要分布于坝址区河床及两岸较低部位以及木场村一带。K31 层：紫红色、青灰色中细砂岩夹紫红色砾岩，紫红色、紫灰色砾岩，局部夹泥质粉砂岩，单层厚 2540cm。该层强度中等，软弱夹层及裂隙中等发育，主要分布于坝址区两岸。K41 层：砖红色、紫红色泥质粉砂岩及中细砂岩、砾岩，砖红色泥质粉砂岩夹杂色砾岩，单层厚 0.
3、32m。该层强度较差，软弱夹层发育，主要分布于坝址区左岸坝肩及右岸较高部位。K51 层：紫红、紫灰色砾岩夹细、粗粒砂岩为主，局部夹有粉砂岩及泥质粉砂岩。该层强度较差，表面易风化破碎，主要分布于坝址区左岸较高部位。坝址区地震基本烈度为 7 度。6.1.2.2 砼面板堆石坝河床坝基工程地质条件河床靠左岸发育一长条形深槽，纵向长约 160170m ，上游宽 1020m ，下游宽2050m，深槽最深部位的基岩面高程 1758.39m。河床靠右部位覆盖层(砂卵砾石)较薄，一般 57m，靠左岸部位一般 10m 左右，最厚处达 24m(ZK59#钻孔深槽处 )。河床覆盖层中，以砂卵砾石为主，少量中、细砂，无
4、完整的砂层，局部仅以透镜体形式出露。一般砾径 3050mm，大者100120mm，分选差，磨圆度好，无胶结，中等密实，渗透系数 3.45.810-2cm/s，压缩模量 3040MPa。组成坝基的地层岩性为 K13-1 紫红色中细砂岩夹砾岩、K 12-3 砖红色泥质粉砂岩夹中细砂岩、砾岩，属第 4 韵带层，K 12-2 紫红色砾岩夹中细砂岩、泥质粉砂岩；K12-1 紫红色中细砂岩夹粉砂岩、砾岩。岩层产状 NE10SE10，岩性软硬不均一，岩相变化较大。坝基岩体弱风化下限 15m 左右，岩体属 级。其下微风化岩体属级。河床部位断层不发育，但构造裂隙发育，主要 NNE、NWW 两组为主，延伸长度十几
5、米数十米。多属硬性结构面。岩体 K12-3 和 K13-1 层为软弱夹层相对发育较多的韵带层，如 K13-1 地层中发育的 PjN-2 、PjN -15 等，K 12-3 地层之中发育有 PjN-7、PjN -9 、PjN -20 等，K 12-2 地层中发育 PjN-3 、PjN -4 、PjN -6 、PjN -23 等多属碎屑夹泥型。夹层平均厚 810cm，最厚 16cm。6.1.2.3 砼面板堆石坝左岸坝肩工程地质条件左坝肩部位地形较缓，由于左岸、级侵蚀堆积阶地的发育，在高程 1810m左右为一平台，坡度约 10，宽 5060m，长 300 余 m。1820m 以上坡度近 40，185
6、0m 高程以上岸坡坡度为 60。组成左坝肩的地层岩性为 K13-2 紫红色砾岩夹薄层及条带状中细砂岩， K13-1 紫红色中细砂岩夹砾岩。岩层产状为 NE10SE10。岩性软硬相间，岩相变化较大。左坝肩岩体弱风化下限为 1426m，以下为微风化。岸坡岩体中由于 NNW 组及 NWW 组裂隙的切割组合及表生改造作用，局部存在小范围的卸荷、松动岩体，方量有限，经表层清理即可满足堆石坝要求，整个左坝肩岩体稳定性较好，岩体多属于级、局部为级。左坝肩仅发育一条 F17 断层，其产状为 NW338NE75，破碎带宽 0.10.15m，最宽处约 0.3m。由构造片岩，泥及方解石脉组成。泥钙质胶结良好，延伸较
7、长。左坝肩构造裂隙较发育，主要有三组：NE531NW(SE)5275NW318 330SW(NE)5478NW340 359NE(SW)5074裂隙一般宽 0.10.5cm，延伸十几米至几十米，属硬性结构面。左岸坝肩共揭露软弱夹层 7 条，其中 K13-2 中 4 条， K13-1 中 3 条。夹层均属碎屑夹泥型，平均厚度 10cm。其产状倾向岸里，对边坡稳定影响较小。6.1.2.4 砼面板堆石坝右岸坝肩工程地质条件右岸坝肩岸坡上陡下缓，高程 17801810m，坡度 520 ，高程 1810m 以上坡角近 70。组 成 右 坝 肩 的 主 要 地 层 岩 性 为 K13-2紫 红 色 砾 岩
8、 夹 薄 层 及 条 带 状 中 细 砂 岩 和 K13-1紫 红 色 中细 砂 岩 夹 砾 岩 。 岩 层 产 状 为 NE13SE13。 岩 性 软 硬 相 间 ， 岩 相 变 化 较 大 。 第 四 纪 松 散 堆 积物 分 布 在 河 边 和 1935m 高 程 以 上 的 山 坡 上 。右坝肩岩体弱风化下限 1727m，以下为微风化。由于右坝肩岸坡为一顺向坡，陡倾裂隙平行岸坡发育，NNW 及 NWW 两组裂隙的组合，及裂隙的次生卸荷作用，使得右坝肩岩体局部出现松动卸荷，卸荷深度一般为 45m ，最大 8m。卸荷松动体的规模较小，方量仅数 m3。右坝肩岩体质量多属 级。右坝肩部位断层不
9、发育。但构造裂隙较发育，主要发育有：NE520NW(SE)4689NW310 319NE(SW)5589NE4058NW(SE)5076裂隙一般宽 0.10.5cm，延伸十几米至数十米，均属硬性结构面。右坝肩部位软弱夹层发育较少，K 13-1 地层中仅揭露 2 条夹层，平均厚度 10cm。分布高程在 18151830m 之间。6.1.3 主要工程量石方开挖的主要工程量见表 6-1。表 6-1 主要工程量部位 项目名称 单位 工程量 备注石方明挖 m 3 320934.6直接上坝料开挖 m 3 1000坝基爆破试验 项 1声波测试 项 1石方明挖 m 3 305609直接上围堰料开挖 m 3 1
10、000爆破试验 项 1右坝肩声波测试 项 1监测工程 观测道路石方明挖 m3 3006.2 施工方案及工艺流程6.2.1 施工重点（1）根据招标设计图纸，本工程右坝肩在 1810m 高程以上坡面开挖，高度约160m，地形陡峻，顺水流方向长约 160m 左右，宽 5m25m 左右，较窄，不适宜多个区面同时展开施工。因此，开挖月施工强度很难提高。针对这种情况，必须合理分区，优化道路布置及开挖程序，努力实现多工作面的施工格局，以保证开挖工期目标的实现。（2）鉴于本工程边坡开挖地形陡峻，极有可能出现开挖碴料甩碴下泄时扬尘的可能，产生较大的安全隐患。因此，需采取洒水降尘的措施，减少开挖碴料翻碴下泄时的扬
11、尘。（3）设计要求开挖料中利用料必须按监理人要求堆存，为大坝填筑备料，为此在开挖中必须按规定堆弃。开挖过程合理分层安排开挖程序，控制爆破质量与碴料级配，合理规划弃碴程序，保证有用料的质量和获得率。并认真做好堆存料场的排水、防护，以利二次利用和防止水土流失。若弃碴均弃至同一碴场时，碴场按上部存有用碴料、下部弃碴布置。6.2.2 施工特点（1）根据招标文件，石方开挖基本上是先坝肩边坡开挖，再趾板开挖、岸坡开挖，最后坝基开挖，表面上看相互交叉较少，且施工强度不高。但受边坡施工场地限制，开挖道路布置难度大。（2）边坡的喷锚支护工作量很大，设计要求要在每层马道形成后及时进行施工，施工中要求在完成上一层支
12、护后，方能进行下层开挖。施工时合理安排各项目和工序穿插进行，特别是处理好支护和开挖的关系和生产组织。使二者有序合理的穿插进行，满足进度要求。（3）边坡的开挖高度大，马道多，加之左右岸岸坡高度也比较大，故形成的开挖面面积大，为保证开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度，需采用预裂爆破或光面爆破技术。（4）坝肩开挖在截流后开始施工，由于边坡地势陡峻，石方开挖需采取合理的钻爆手段，拟在 1850m 高程修筑集渣平台，避免碴料大量淤积坝基。（5）施工过程中安排专门的检测人员，加强边坡安全监测，确保边坡稳定。6.2.3 施工方案6.2.3.1 右坝肩施工区段划分（1）施工区段划分原则：1）在熟悉设计图纸的内
13、容、了解工程属性和工程特性的基础上，全面掌握石方开挖工程与其它工序的衔接关系，做到单项布置与总体布置相结合。2）熟悉工程所在地的水文、地质及地形地貌，尽可能地利用有利地形，减少施工布置的工程量。3）遵循工程的施工总进度计划及对石方开挖的工期要求。4）掌握设计及规范要求，确定适用的施工方法及技术标准。5）尽可能采用新技术、新工艺、新材料、新设备、新方法。6）满足当地的环境保护要求。（2）分区：根据以上施工区段划分原则，结合工地现场地形，在高程1857.00m 以上段，开挖为一狭长地段，长约 160m，宽 525m，不利于分区同时作业，只能根据施工道路分布情况，安排造孔工作面、起爆装碴工作面、坡面
14、锚固工作面三个作业面进行施工。（2）分区：根据以上施工区段划分原则，结合工地现场地形，在高程1857.00m 以上段，开挖为一狭长地段，长约 160m，宽 525m，不利于分区同时作业，只能根据施工道路分布情况，安排造孔工作面、起爆装碴工作面、坡面锚固工作面三个作业面进行施工。（3）分层：根据出渣方案，右岸坝肩拟分三层施工，分述如下：第一层在高程 1867.00m 以上段，长约 130m，宽 525m，开挖方量约 18.9 万m3，运输施工道路难以形成，为保证边坡开挖钻爆机备、翻碴设备和 边坡支护施工材料运送喷，采用土方开挖时形成的 R1 临时道路，并在路边设安全防护墩，该道路与边坡开挖衔接处
15、随开挖下降而降低。该层横剖面上部的小三角区采用 YT-28 手风钻造孔，光面爆破开挖，人工翻渣；在手风钻开挖形成潜孔钻机工作平台后（宽度 35m ） ，由履带式全液压露天钻造孔，按相邻马道所成台阶高度坡面区一次预裂，并按 6m、7m 为梯段爆破高度进行开挖，采用反铲、HP410、HP320 推土机向下推渣。爆破采用非电毫秒雷管微差爆破，临时支护及时跟进施工，待下部堆碴达 1850 高程左右时便开始为防止石渣进入，我在设 2m 高挡渣墙，其底部宽度为 1.5 米，上部宽度为 1 米。 采用 EX750 液压正铲、CAT330C 液压反铲配 20T 自卸汽车装运。为防止石渣进入黄河，我部在左岸低线
16、路左侧（靠黄河侧）设 2m 高挡渣墙，其底部宽度为 1.5 米，上部宽度为 1 米，必要时用装载机或推土机清理，并配一定数量的人工，保证道路畅通。 第二层在高程 1867.00m 1860.00m 之间，长约 160m，宽 25m，开挖方量约 2.8 万 m3，主要利用右岸灌浆洞直接装运出碴。施工时，首先将 1867.00m 以下靠灌浆洞轴线上下游 15 米宽范围内的边坡开挖一个梯段下来至 1860.00m，此部位的爆破石碴全部下甩。待工作面形成后，再将右岸边坡分段依次向灌浆洞轴线方向实施爆破，此梯段内的石方由过坝洞拉运之木场村弃碴场。第三层高程在 1860.00m 以下，主要利用堆起来的甩碴
17、形成出碴道路和开挖出的 1850.00m 工作面形成出碴平台，开挖过程中，直接采用挖掘机装 20T 自卸汽车运输。人工翻渣约 918m3，推土机推渣、挖掘机甩碴约 19.65 万 m3，其余渣均由 3.8m3正铲和 1.6m3 反铲装渣，20t 自卸汽车运输至上游弃渣场（木场村平台）堆放，运距1km。 6.2.3.2 右坝肩开挖爆破施工开挖时，梯段爆破均有预裂孔，马道、趾板开挖预留保护层 23m 。爆破参数首先根据经验暂定，最终爆破试验确定爆破参数。爆破时，临近坡面前 3 排炮孔倾角依次为 45、60、75，第四排以后钻孔垂直布置，见图 61。造孔采用 CM351 和 ROC742 钻机，所有
18、炮孔呈梅花型分布，孔底不超过保护层顶线。 图 6-1 梯 段 爆 破 示 意 图 (预 裂 )原 地 面 线 开 挖 线 预 裂 孔6.2.3.3 坝基石方开挖石方开挖先进行趾板部分开挖，再进行岸坡开挖，右岸岸坡待 JZ-3 标、JZ-4 标开挖至设计断面且向本标移交工作面后即进行爆破开挖。坝基浅层采用人工手风钻造孔，进行浅密孔爆破；深层大面积钻孔设备采用 ROC742、HCR12 造孔。岸坡钻孔选用 CM351 液压钻、QZJ-100B 钻机，采用岸坡预裂，非电毫秒梯段爆破，底部预留保护层的方法施工。所有的基础石方爆破开挖时，均应在接近设计线 0.3m 厚度范围内，用人工撬挖。岸坡段采用 2
19、岩石铵锑炸药起爆，河床段用乳化炸药起爆，两种炸药的换算系数 1.1，即 1.1kg 的乳化炸药相当于 1kg2岩石铵锑炸药。爆破石碴装运同覆盖层装运。6.2.3.4 建基面预留保护层开挖主要包括坝肩边坡马道、趾板基础、河床岩石底板等部位的保护层开挖，保护层厚度一般预留 2.03m。（1）边坡马道保护层开挖根据左岸边坡开挖的经验，预留 2 米保护层采用手风钻打垂直孔、水平孔一次光爆成型的方法，孔间距 0.3m。（2）水平建基面和趾板建基面预留岩体保护层 2.53m，并采用小炮分层爆破的开挖方法。基础开挖至保护层上限时，我局按监理人的要求，结合实际地质情况，布置一定数量的声波检验孔，由其他承包人预
20、先测检基础面以下 2m3m 范围内的波速。在保护层开挖后，复测纵波速度，要求趾板基础和趾板下游 0.3 倍坝高范围内基础的最小纵波值不得低于开挖前相应部位的 90%。当采用分层开挖时，严格控制其垂直面保护层的开挖爆破，并符合下列要求 ： 对于大孔径、大直径药卷爆破留下的较厚保护层，其距离建基面 1.5m 以上部分，仍可采用中（小）孔径及相应直径的药卷进行梯段毫秒爆破。 对于中（小）直径药卷爆破留下的保护厚度，仍应不小于规定的相应药卷直径的倍数，不得少于 1.5m。紧靠建基面 1.5m 以上的一层， 采用手风钻钻孔， 孔深不超过 1 米，则仍可用毫秒分段起爆。其最大一段起爆药量不大于 300kg
21、 。 紧靠建基面上 1.5m 以内的垂直面保护层，采用手风钻钻孔装药，孔深不超过 1米，火花起爆，其药卷直径不得大于 32mm（散装炸药加工的药卷直径不得大于36mm） 。紧靠建基面 0.5m 以内的垂直面保护层，炮孔孔底高程可钻至建基面终孔，火花松动爆破。对于软弱、破碎岩石（如古全风化岩石）基础，则最后一层应留足 30cm的撬挖层。（3）基础槽挖有条件时先在两侧设计坡面进行预裂，中间斜孔掏槽爆破，待开挖出爆破临空面后采用两边预裂，梯段爆破。尔后留足垂直保护层，进行中部爆破。采用手风钻钻孔，钻孔爆破参数为：预裂孔间距 0.5m，主爆孔排间距 0.70.9m0.91.1m ，单耗取0.65kg/
22、m3，线装药密度取 120140g/m。若无条件采用上述预裂爆破时，应按留足两侧水平保护层和底部垂直保护层的方式，先进行中部爆破，尔后进行光面爆破。6.2.3.5 施工临时设施规划施工中临时设施包括风、水、电、路及弃渣场区的规划。（1） 施工作业区交通1） 临时道路 R1：从右岸过坝洞洞口至右岸边坡坝 0-035 处开口线临时施工道路，该临时道路（R1）从右岸过坝洞 1873m 高程随地形向上绕行至 1950m 高程，长约 650m，宽 5m，最大纵坡 12%，路边设 1.50.50.4m 混凝土防护墩，主要满足开口线以外人工清坡及施工初期边坡开挖钻爆机具行走、边坡支护运送施工材料。2）临时道
23、路 R2：为从下游基坑厂房安装间附近至坝基开挖的施工道路，该临时道路从右岸 3 号路的终点厂房安装间附近 1791.6m 高程随开挖延伸至 1760m 高程，宽 10m，最大纵坡 8%，主要满足坝基范围内的石方开挖运输。3）临时道路 R3：为从上游围堰右堰头至坝基开挖的施工道路，该临时道路从右岸上游围堰 1815m 高程“之” 字形随开挖延伸至 1760m 高程与 R2 施工道路相接，宽10m，最大纵坡 8%，主要满足坝基范围内的开挖料运输。4）临时道路 R4：利用下甩的碴料从木场村堆碴场沿原临平公路结合现场堆碴情况修一条至 1850.00m 平台的碴料运输道路。施工作业区道路布置见图 JSX
24、-JZ-5-06-02。临时道路工程量及特性见表 6-2。表 6-2 临时道路工程量及特性表编号道路长度m道路宽度m最大纵坡%工程量m3 控制范围 备注R1 650 5 11 1.3 万 右坝肩 1867m 以上R2 10 8 坝基开挖R3 10 8 坝基开挖R4 10 8 右坝肩 1860m 以上（3）施工供风系统本工程石方开挖主要采用浅孔钻、露天钻钻孔，边坡局部采用手风钻钻孔，固定供风。施工初期，在距上游围堰右堰头业主供电点约 40 米附近的木场村弃碴场，高程 1820m，建固定供风站一座，布置 27m3/min、20m 3/min 电动空压机各 1 台。该固定供风站主要供手风钻、浅孔钻。沿开挖开口线外布置 150 钢管供风，在各工作面
