浙東引水蕭山樞紐工程土石方開(kāi)挖施工技術(shù)探討

應(yīng)江龍 許 華

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310051）

1 工程概況

浙東引水蕭山樞紐工程是浙東水資源配置的一項(xiàng)重大工程，工程位于錢塘江、富春江、浦陽(yáng)江三江匯合口義橋附近，供水對(duì)象為蕭、紹、寧、舟地區(qū)的一般工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水，設(shè)計(jì)引水流量50m3/s。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）及《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合浦陽(yáng)江右岸堤防為1級(jí)堤防標(biāo)準(zhǔn)，確定浙東引水蕭山樞紐工程為Ⅰ等工程。

土石方開(kāi)挖工程作為該合同工程各分項(xiàng)工程的一個(gè)重要組成部分，工程量較大，共計(jì)64萬(wàn)m3左右，其施工進(jìn)度直接影響主體工程的施工進(jìn)度，如何保質(zhì)保量按期完成土方工程任務(wù)是工程的關(guān)鍵之一，它控制整個(gè)工程的進(jìn)度，故施工時(shí)應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)考慮。

2 土方開(kāi)挖技術(shù)難點(diǎn)分析

對(duì)于工程來(lái)說(shuō)，土方開(kāi)挖工程量較大，工期較緊，因此施工強(qiáng)度較大，在施工中制訂切實(shí)可行的技術(shù)及組織方案，且投入充足的機(jī)械設(shè)備、周轉(zhuǎn)材料及勞動(dòng)力，合理布設(shè)工作面，是保證工程按時(shí)優(yōu)質(zhì)完成的又一關(guān)鍵。

同時(shí)鑒于工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，淺表部廣泛分布海積、湖沼沉積的高壓縮性軟土及陸相沉積的中低壓縮性粉質(zhì)粘土等軟土層，具高壓縮性、高靈敏度、高含水量及低強(qiáng)度等特征，受水波浪沖刷易發(fā)生坍岸；且樞紐區(qū)地下水位埋深較淺，但基礎(chǔ)開(kāi)挖較深，其中Ⅱ2層土受振動(dòng)易液化，動(dòng)水條件下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，是區(qū)域內(nèi)容易發(fā)生滲透破壞的高危土層。

另外工程地質(zhì)條件比較特殊，開(kāi)挖棄土主要為粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土，且擬建工程區(qū)場(chǎng)地地貌屬錢塘江沖海積平原，場(chǎng)地現(xiàn)狀以農(nóng)田為主，堆土不宜過(guò)高。

3 土方開(kāi)挖施工技術(shù)

工程取水樞紐區(qū)地下水位埋深較淺（一般與地表水位一致，為地表以下 0.3～2.0m），但基礎(chǔ)開(kāi)挖較深（為地表以下 6～10m），基坑邊坡土以Ⅱ1層粉質(zhì)粘土、Ⅱ2層粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂夾淤泥質(zhì)土、Ⅲ層淤泥質(zhì)土為主。

新開(kāi)河道一般開(kāi)挖深度5m內(nèi)為Ⅰ層填土、Ⅱ2層粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂夾淤泥質(zhì)土及Ⅲ層淤泥質(zhì)土為主。

由于Ⅱ2層水平滲透系數(shù)為6.9×10-5cm/s，屬弱透水性～中等透水性，該層土受振動(dòng)易產(chǎn)生液化，動(dòng)水條件下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，尤其是杭甬運(yùn)河已通水運(yùn)行，水位較高水量較豐，為區(qū)域內(nèi)容易發(fā)生滲透破壞的高危土層。故基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)設(shè)井點(diǎn)降水措施降低地下水位，防止?jié)B透破壞，同時(shí)嚴(yán)格控制邊坡開(kāi)挖，禁止在邊坡附近棄渣，開(kāi)挖時(shí)邊坡擬采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，以防止發(fā)生邊坡失穩(wěn)和滲透變形。

3.1 施工準(zhǔn)備技術(shù)

進(jìn)行土方開(kāi)挖前應(yīng)首先查勘現(xiàn)場(chǎng)，摸清工程實(shí)地情況，包括地形、地貌、水文、地質(zhì)、河流、運(yùn)輸?shù)缆?、鄰近建筑、地下埋設(shè)物、地面上障礙物和堆積物、水電供應(yīng)等，以便研究制訂施工方案和繪制施工總平面圖。按設(shè)計(jì)施工要求整平場(chǎng)地，清除或搬遷施工區(qū)域內(nèi)地面上及地下障礙物。做好防洪排水工作，在場(chǎng)地周圍設(shè)置必要的截水溝、排水溝、井點(diǎn)降水設(shè)置，疏通原有排水泄洪系統(tǒng)，保證場(chǎng)地不積水。

工程開(kāi)工前，根據(jù)施工圖提供的數(shù)據(jù)及尺寸，采用紅外線測(cè)距儀測(cè)出控制點(diǎn)，并結(jié)合業(yè)主提供的平面控制網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，其精度應(yīng)符合要求，同時(shí)建立供施工使用的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，按照規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測(cè)量定位。放線時(shí)按要求放出邊坡線、底腳線等，標(biāo)高、軸線應(yīng)經(jīng)復(fù)核檢查無(wú)誤后，方可進(jìn)行挖土施工。由于工程下部基礎(chǔ)承載力較低，土方開(kāi)挖施工前必須做好邊坡支護(hù)、排水方案以及應(yīng)急措施。

3.2 支護(hù)及排水方案

工程地基以軟基為主，為保證基坑開(kāi)挖邊坡安全及施工進(jìn)度，減少開(kāi)挖面，閘站及河道左右兩岸基坑開(kāi)挖時(shí)部分邊坡擬采用鋼板樁支護(hù)，同時(shí)做好施工排水工作。

（1）支護(hù)實(shí)施。根據(jù)2009年2月地質(zhì)報(bào)告，閘室基礎(chǔ)存在大量巖石，施工期間須進(jìn)行爆破，故需要對(duì)邊坡支護(hù)進(jìn)行調(diào)整，原鋼板樁支護(hù)方案已經(jīng)難以保證邊坡穩(wěn)定，故需要進(jìn)一步在基坑專項(xiàng)方案中進(jìn)行邊坡設(shè)計(jì)。

（2）施工排水。工程排水方案主要采用輕型井點(diǎn)降水與明排相結(jié)合的排水措施，其中閘站區(qū)考慮采用環(huán)形井點(diǎn)，內(nèi)河河道開(kāi)挖時(shí)考慮雙排井點(diǎn)，井點(diǎn)布置在擋墻平臺(tái)位置。

3.3 土方開(kāi)挖

對(duì)樞紐閘站段及下游輸水河道土方開(kāi)挖在開(kāi)工后即進(jìn)行施工，計(jì)劃擬采用1.0 m3液壓反鏟及推土機(jī)按設(shè)計(jì)要求自上而下分段分層進(jìn)行開(kāi)挖、推集及場(chǎng)地平整，人工修整邊坡，場(chǎng)內(nèi)在閘站及下游輸水河道左右岸各布置一條施工道路作為棄土運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?，在基坑部分的道路鋪設(shè)路基箱，棄土由 8～15T自卸汽車運(yùn)輸，除用于回填的土料在附近臨時(shí)堆土區(qū)堆放或直接用于回填外，其余均運(yùn)至場(chǎng)外。堤頂交通橋外側(cè)段工程土方開(kāi)挖在口門圍堰修筑完畢后開(kāi)始開(kāi)挖，開(kāi)挖采用1.0 m3液壓反鏟作業(yè)，棄土由8～15T自卸汽車運(yùn)輸。

各交通橋工作區(qū)土方開(kāi)挖在相應(yīng)作業(yè)段內(nèi)的河道土方開(kāi)挖前進(jìn)行，開(kāi)挖采用1.0 m3液壓反鏟作業(yè)，棄土由 8～15T自卸汽車運(yùn)輸。樁頂預(yù)留土方采用人工開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)，嚴(yán)格控制高程和邊坡，局部采用人工修坡的方法，確保樁基不受擾動(dòng)。由于部分基礎(chǔ)地質(zhì)條件較差，液壓反鏟下擬鋪設(shè)路基箱，最后在建基面以上預(yù)留不小于 50cm厚的保護(hù)層，在基礎(chǔ)混凝土澆筑前，由人工分塊突擊挖除，以保護(hù)地基原狀土不受擾動(dòng)?；A(chǔ)開(kāi)挖結(jié)束，應(yīng)及時(shí)組織人員驗(yàn)收，防止基底土層受曝曬、雨淋擾動(dòng)；負(fù)溫下施工時(shí)，開(kāi)挖好的基礎(chǔ)采用薄膜覆蓋，以防止基底土層受凍。

為有效地確保施工進(jìn)度，工程共計(jì)配備 6臺(tái)1.0m3液壓反鏟及2臺(tái)T120A推土機(jī)，按施工安全生產(chǎn)要求，自上而下分層進(jìn)行（開(kāi)挖邊坡按設(shè)計(jì)要求同步到位），在土方開(kāi)挖施工過(guò)程中，隨時(shí)進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)有不合格之處，立即進(jìn)行返工處理，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 石方開(kāi)挖施工技術(shù)

為保護(hù)口門處擋墻基巖不受破壞以及附近已閘站等已澆筑混凝土，開(kāi)挖時(shí)采用風(fēng)鉆先拉槽后擴(kuò)挖，進(jìn)行控制松動(dòng)爆破。以新澆混凝土質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)不超過(guò) 3～5cm/s，老混凝土不超過(guò) 7cm/s要求進(jìn)行控制。爆破采用非電導(dǎo)爆管組成串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，微差松動(dòng)爆破。出渣采用T120A推土機(jī)配合集料，1m3液壓反鏟裝8～15t自卸汽車到棄碴場(chǎng)或用于圍堰加高加固，或就近借地推放用于口門處拋石用。

對(duì)工程石方開(kāi)挖鉆孔爆破方案應(yīng)滿足以下要求：

采用控制爆破措施，盡量避免爆破飛石對(duì)周圍建筑物、地基處理工程及來(lái)往車輛、船只的威脅?？刂票普駝?dòng)對(duì)附近的建筑物及已澆混凝土的影響。保護(hù)開(kāi)挖邊坡的平整和完整，盡量減少超挖超填量。

針對(duì)上述要求，工程采用分區(qū)開(kāi)挖方案，根據(jù)不同的區(qū)段，采用不同的微差起爆網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制爆堆拋擲方向，減小石渣拋擲距離，有效控制石渣滾落方位。開(kāi)挖時(shí)，除拉槽段處，爆落方向盡量與閘站軸線相垂直。

針對(duì)工程具體地質(zhì)條件和巖石物理力學(xué)性能，在進(jìn)行正式的爆破施工前，首先尋找具有代表性的區(qū)域進(jìn)行爆破實(shí)驗(yàn)，借以調(diào)整和修正已設(shè)計(jì)的爆破參數(shù)，使爆破效果達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。

由于工程石方開(kāi)挖地段近堤塘及改線公路、房屋等建筑物，且開(kāi)挖時(shí)附近已有混凝土澆筑，石方開(kāi)挖按控制爆破的方法施工，自上而下分層開(kāi)挖方式進(jìn)行，保護(hù)層預(yù)留2.0m左右。

爆破參數(shù)初擬間排距a、b為1.2m，孔深l =3.0m，炸藥單耗 g = 0.4～0.5kg/m3，堵塞長(zhǎng)度 h=0.8m，采用直徑為32mm的硝銨炸藥，單孔裝藥量為0.65kg。根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，確定瞬時(shí)起爆藥量按表1控制。

表1 瞬時(shí)起爆藥量表

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)該樞紐工程土方開(kāi)挖工程量較大等特點(diǎn)，在該工程基坑開(kāi)挖過(guò)程中，實(shí)行分區(qū)分段開(kāi)挖，嚴(yán)格遵循“先撐后挖，先換撐后拆撐”和“大基坑小開(kāi)挖”的原則進(jìn)行，開(kāi)挖時(shí)，臨空面做好防護(hù)設(shè)施。從工程實(shí)踐效果看，工程所采取開(kāi)挖施工技術(shù)的可行性及高效性，可為同類工程提供參考借鑒。

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