边坡开挖、支护的主要施工方法.doc
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1、第九章 边坡工程9.1概述大坝开挖包括1334-1220.0m高程坝肩、坝基(包括消力池)开挖。本标两岸坝肩开挖边坡最大开挖高为114m,左岸坝肩1220m至1240m高程、1277m至1306m高程开挖坡比1:0.7,左岸坝肩1240m至1277m高程、1306m高程至1334m高程开挖坡比1:0.5;右岸坝肩1220m至1224m高程开挖坡比1:1.75,右岸坝肩1224m至1240m高程、1250m至1270m高程、1281m至1300m高程开挖坡比1:0.5,右岸坝肩1240m至1250m高程、1270m至1281m高程1300m至1334m高程开挖坡比1:0.7。两岸坝肩每2030m
2、设置一马道,左坝肩1334m以下马道宽5m,右坝肩马道宽3m。坝基开挖最低高程1166m,最大开挖高度54m,两岸坝基1166m至1173m高程开挖坡比1:1,左岸坝基1175m至1220m高程开挖坡比1:0.7,右岸坝基1175m高程至1220m高程开挖坡比1:0.5。厂房进水口开挖平台长约144.2m,平台宽度30m,进水口前沿宽约4090m,进水口开挖底高程1293m,本标进水口边坡最大开挖高41m。进水口开挖1293.00m高程至1312.00m高程为垂直开挖边坡,1312.00m高程至1334.00m高程开挖坡比1:0.3,在1312.00m高程设置3.00m宽的马道。右岸1#滑坡体
3、地质上称右岸进水口竹子坝沟两侧土滑,竹子坝沟右侧土滑位于进水口右侧,前缘高程12931320m,后缘为一陡壁,高程1337m,顺沟平均长约65m,该土滑坡体在进水口边坡开挖时已将其基本挖除,挖除后采用喷锚、挂网及锚索支护,并设置混凝土框格梁。右岸2#滑坡体位于坝轴线下游右岸,距坝轴线约100m,其前缘高程1260.00m,后缘高程约1360.00m,顺坡向长约180m,顺河向宽约120m。对岸坡进行表面清理后,采用喷锚、挂网及锚索支护,并设置混凝土框格梁。右岸3#小型土滑体位于消力池右岸,其以碎石土为主,为一沿基岩顶板的小土滑,清坡后采用喷锚、挂网支护。左岸2#滑坡体位于坝轴线下游左岸约240
4、m处,其前缘高程1320m,后缘高程1425m,顺坡向长140m,顺河向宽约80m。清坡后采用喷锚、挂网及锚索支护,并设置混凝土框格梁。大坝在左坝肩1334m、1260m高程和右坝肩1334m、1254m高程分别设置灌浆平洞,灌浆平洞断面尺寸宽高为33.5m。左坝肩1334m高程灌浆平洞长90m,1260m高程灌浆平洞长208.75m;右坝肩1334m高程灌浆平洞长345m,1254m高程灌浆平洞长168.67m。9.2大坝左岸边坡9.2.1 工程概况左岸坝肩开挖与处理工程,1#-8#坝段高程EL1220-EL1334、主要施工项目有:高边坡土石方开挖、常规锚喷支护、预应力锚索支护、边坡安全防
5、护施工。左坝肩边坡开挖高度114m,开挖量98.37万m3,每20m30m设置一马道,其中,坝肩槽内马道均在10m宽以上,开挖坡比为1:0.5和1:0.7;上、下游侧边坡马道宽均为5m,开挖坡比为1:0.3。开挖及支护施工时段:2008年9月15日-2009年10月20日,固结灌浆施工时段:2009年6月4日-2011年5月17日。9.2.2 施工总平面布置9.2.2.1施工道路左岸现有施工道路中,能用于左坝肩开挖施工的有:左岸高线公路、左岸低线公路和左岸高低连接线公路。分别在高线公路和低线公路基础上各修建施工便道,以满足1334m1220m高程各层开挖、支护施工和灌浆的需要。L1路:从左岸高
6、线公路2#隧洞出口EL1334m平台外侧向下游绕至左坝肩,与坝肩EL1334m马道、左岸上坝交通洞形成环线,坝肩开挖、支护设备和材料倒运主要利用此路。L2路:从左岸高线公路2#隧洞进口附近EL1315m向上游绕过左岸2#滑坡体下部(以“半挖半填”为原则,尽量不扰动滑坡体),到达左岸坝肩EL1334m,并随开挖进度下卧,通至EL1289m,进行EL1277m以上开挖及翻渣施工。最大纵坡控制在30%内,路面采用碎石铺筑,便道以推土机、反铲、钻机能够通行原则,路宽5m,在开挖区可利用爆破后的堆渣修筑。L3路:由左岸低线公路EL1250m向左岸坝肩EL1277m修建开挖出渣道路L3,进行EL1277m
7、EL1240m开挖及出渣施工,最大纵坡12%,路宽10m。L4路:左岸坝肩1240m以下开挖施工道路。利用上游围堰背水面上堰道路,修至坝肩工作面1226m高程,随大面开挖下降,进行坝肩EL1240mEL1220m开挖施工。路宽10m,最大纵坡控制在10%以内。9.2.2.2施工供风主要为开挖钻孔设备、常规支护和锚索钻孔和固结灌浆造孔施工设备供风,采用供风站集中供风方式。其中,1#供风站布置在上坝交通洞内,有6台21.5m3/min移动式电动空压机;2#风站布置在2#交通洞出口EL1334m平台上,有6台21.5m3/min移动式电动空压机和10台21.5m3/min高风压油动空压机。供风管路采
8、用DN168钢管,接至距离掌子面30m左右处,末端接风包,再采用胶管接至各用风设备使用。后期施工将供风站搬迁至上游围堰处,满足开挖、支护、固结灌浆造孔施工用风。9.2.2.3施工供水供水系统结合后期大坝砼施工用水布置,采用DN400mm钢管从位于左岸缆机平台公路1351m高程的高位水池引水,沿左岸缆机平台公路和高线公路引至坝肩上游EL1334m平台处,满足前期坝肩开挖、支护和固结灌浆施工用水。9.2.2.4施工供电结合现场统一布置的10KV环线供电系统,分期布置变电站。前期布置在左高线2#交通洞出口EL1334m平台内侧,由1台1600KVA变压器和1台1250KVA变压器组成;后期搬迁至上游
9、围堰。9.2.2.5施工照明在左岸坝肩边坡上、下游侧边坡各布置1盏10KW太阳灯,均朝向坝肩槽开挖工作面照明,随开挖、支护和灌浆的施工进展而下降移动布置。集中式供风站附近布置1KW投影灯照明,此外根据作业面的需要,配置一定数量的1KW卤钨灯,满足局部施工照明需要。照明线路采用35mm2的低压绝缘导线,随用电设备的布置进行敷设。9.2.2.6弃渣场根据招投标文件,大坝标开挖弃渣有20%需运往左岸下游2#渣场,其余80%运往位于大坝上游黑水河沟口段的3#渣场。实际从2008年8月1日开始,已不允许在2#渣场弃渣,故坝肩开挖弃渣需全部运往3#渣场。3#渣场主要特性:渣场容量1000万m3,渣场顶EL
10、1400m,底EL1223m;长度约1000m,边坡坡比1:1.75,沿高差每隔20m设置4m宽的马道。 9.2.3 主要项目的施工工艺和施工方法9.2.3.1明挖的施工过程1.开挖分层根据坝肩地形特征、设计马道分布情况以及选用的施工设备性能等,开挖施工分11层进行,每层开挖高度为8m14m不等。支护施工按照马道分层,每一级马道作为一层,滞后开挖一级马道施工。同时完成相关的安全监测孔造孔施工,满足坝肩安全监测要求。2.开挖分区根据平切面积和地形特点,各层均分为三个区安排施工,出渣、钻孔和清面等工序交替循环进行。3.施工程序采用自上而下、由外而内、分区分层进行的程序进行开挖施工。先采用反铲清除表
11、层覆盖层,再进行石方钻爆开挖,、区依次进行施工。大面采用深孔梯段爆破,边坡采用预裂爆破。同时,每层边坡开挖后及时采用D7钻机进行部分锚杆、锚筋桩造孔施工。一般开挖施工作业流程如下图9.2-1:进场准备测量放样风、水、电管线敷设修施工道路爆破试验钻爆作业钻 孔装 药联 网起 爆汽车运渣卸渣下层工作面清理覆盖层开挖机械装渣药卷加工开挖施工作业流程图图9.2-1 开挖施工作业流程图4.明挖施工方法 爆破试验前期缆机平台开挖爆破施工中,由联营体四局方和长科委协作组织生产性试验,进行开挖大面和边坡爆破质点振动和声波测试,通过测试调整爆破参数,已达到最适合的爆破效果。左岸坝肩开挖爆破试验在缆机平台开挖施工
12、的基础上,应用原爆破参数,继续进行质点振动和声波测试等相关生产性试验,来指导和监控爆破开挖施工。 覆盖层开挖覆盖层分布在开挖面外边缘,相对较薄,各层爆破开挖时,采用反铲或推土机直接翻渣至低线公路;大的孤石或巨石,采用手风钻预先钻孔解爆,开挖的植被、树木以及覆盖层土方运到指定的弃渣场整齐堆放。 石方开挖采用大面梯段爆破、边坡预裂的方法进行施工。大面钻孔设备采用D7和CM-351钻机,边坡预裂孔全采用CM-351钻机造孔,个别孤石解爆采用D7钻机。在局部部位履带钻无法到位的情况下采用手风钻钻孔。梯段高度根据马道分布高度而定,最小8m,最大14m。根据设计发的四川雅砻江官地水电站基坑及边坡开挖和支护
13、施工技术要求中对开挖坡面和建基面超欠挖要求和生产性爆破试验效果确定爆破参数。主爆孔间、排距拟定为3.03.5m2.02.5m(根据D7钻机和CM-351钻机孔径大小分别选用),单耗为0.350.55kg/m3;预裂孔间距:坝肩槽按0.8m控制,上、下游边坡按1.0m控制,线装药密度取300380g/m,单响药量按爆时试验控制。爆破参数采用原缆机平台生产性试验参数,施工中根据不同情况进行细微的修正、调整。爆破网络采用非电毫秒延期网络,孔内延时,排间接力,电雷管起爆器起爆。预裂孔全部采用导爆索起爆。为保证开挖面外观质量符合设计要求,水平建基面(包括马道水平面)预留2m保护层,采用垂直浅孔一次爆破成
14、型、孔底加柔性垫层的方法或采用水平预裂的方法开挖。造孔采用D7液压钻或手风钻。出碴采用液压反铲和正铲挖装,20t自卸汽车运输至3#渣场;或者采用D9N、D9L推土机集碴,溜渣至低线公路后出渣,运到3#渣场。 特殊部位开挖方法据设计蓝图显示,左坝肩坝0-8.7坝0+21.9桩号范围EL1334mEL1327.65m为垂直边坡,其底部EL1327.65mEL1306m为1:0.5的边坡,如此则使得开挖施工过程中在EL1327.65m处无法上钻。由于左坝肩开挖施工工期十分紧张,为加快进度,经方案必选拟采取如下方案施工:采用CM-351钻机造孔,垂直段一次超挖4.5m,即在EL1323.15m处形成宽
15、2.25m马道以便靠钻。另外,两级马道之间需分层开挖,采取超欠平衡开挖方法施工,9.2.3.2支护施工方法1.支护原则支护施工遵循在开挖过程中自上而下分层分段进行的原则,支护与开挖平行流水作业,支护随开挖及时跟进,上层的支护保证下一层的开挖施工安全顺利进行,原则上滞后一级马道。对于锁口锚杆、锚筋桩和部分系统锚杆利用开挖的液压钻机登渣施工,其它支护均在马道上搭设钢管脚手架进行。2.支护施工流程边坡开挖边坡清理、验收搭设施工平台锚杆施工排水孔施工初喷混凝土一层(35cm)挂网喷射混凝土至设计厚度预应力锚索施工下一循环。3.施工方法 锚喷支护 锚杆、锚筋桩施工左坝肩EL1334mEL1220m支护施
16、工设计锚杆类型包括:注浆锚杆:直径22、25、32三种, 长3.0m、4.0m、6.0m、9.0 m、12.0 m、15.0m六种。锚筋桩:为特殊的锚杆类型,由3根25锚杆相并焊接而成,长15 m。1)材料 锚杆:按施工图纸的要求,选用级螺纹钢筋或变形钢筋。 水泥:采用强度等级不低于P.O42.5级的普通硅酸盐水泥。 砂:砂采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。 水泥砂浆:砂浆标号必须满足施工图纸的要求,抗压强度等级为20MPa; 外加剂:按施工图纸要求,添加的速凝剂和其它外加剂,其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分,掺量通过试验确定。2)施工工艺流程施工工艺流程见下图9.2-2:验 收测 量
17、 定 位布 孔钻 孔洗 孔孔 口 封 堵灌 注 砂 浆下倾锚杆灌 注 砂 浆锚 杆 安 装上倾锚杆孔 口 封 堵锚 杆 安 装密度检测测试图9.2-2 锚杆施工工艺流程图3)锚杆施工方法 注浆锚杆钻孔:长度4.5m的锚杆孔采用手风钻钻孔,长度4.5m的锚杆孔采用导轨钻机或100B潜孔钻机钻孔。 安装:人工安装,长度4.5m的锚杆采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工,长度4.5m的锚杆采用“先安装锚杆后注浆” 的程序施工。 注浆:采用立式搅拌机现场拌制,注浆机注浆。砂浆配合比应在以下规定的范围内通过试验选定:水泥砂 1112(重量比);水泥水 10.3810.45。 锚筋桩施工锚筋桩施工工艺流程见
18、图9.2-3。检 查合格测量放线、布孔钻 孔清孔、安装钢筋桩加工孔口封堵灌 浆 不合格图9.2-3 锚筋桩施工工艺框图主要工序施工说明:造孔:采用100B钻机搭设工作平台进行。钻孔时如遇断层破碎带无法成孔时进行固灌后重新扫孔。洗孔:钻孔结束后,用高压风水洗孔,并将孔内水吹干。验孔:对孔位、孔深、斜度进行检查,验收合格后方可进入下道工序。制作:由3根25螺纹钢焊接,采用单面焊接,每隔1m焊接30cm;在加工厂制作完成,经验收合格后运至施工现场。若因太长无法运输到施工面时,可先加工两半截,运至现场焊接后安装。安装:先用机械配合人工将制作好的锚筋桩连同进、出浆管一起插入孔中,进、出浆管采用1PVC管
19、,下斜孔进浆管放入至孔底30cm,回浆管放入距孔口30cm;上仰孔进浆管放入至孔口50cm,回浆管放入至孔底30cm。封孔:人工用水泥封孔,封孔待凝后注浆;注浆:按配合比拌制砂浆,水灰比采用0.40.5:1;浆液拌制采用JB-180型二次搅拌机现场制浆,GS20E灌浆泵注浆。 网喷混凝土施工 喷射混凝土施工工艺见图9.2-4。豆石砂水泥养 护图9.2-4 喷混凝土工艺流程图输料管速凝剂空压机混凝土喷射机受喷面混合料拌和水 施工方法喷砼采用干喷法,混凝土料采用JQ350型立式搅拌机现场拌制,PZ-5型砼喷浆机施喷。喷混凝土施工前检查喷射机施工用水、风运行正常,按先通风后送电,然后再投料的顺序进行
20、作业。喂送混合料要保持持续、均匀。对受喷面渗水部位,采用埋设导管、盲管或截水圈作排水处理,并作好孔口保护后进行喷护。喷射作业采用分段分片依次进行,喷射顺序自下而上螺旋式喷射。喷前先找平受喷面的凹处,再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动,每圈压前面半圈,绕圈直径约30cm,力求喷出的混凝土层面平顺光滑。分层喷射时,后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后喷射时,先用风水清洗喷层面;喷射作业紧跟开挖工作面,混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h。区段间的接合部和结构的接缝处应妥善处理,不得存在漏喷部位。喷射作业时,应连续供料,并保证工作风压稳定。喷射作业完成或因故中断作业时,应将喷射机及料管内的积料清
21、理干净。风压:取喷射机正常工作时的风压。风压过大,喷射速度过高,混凝土回弹量大,水泥耗量大;风压过小,则混凝土不密实。喷射方向和喷射距离:喷头与受喷面尽量垂直,偏角控制在20以内,利用喷射料来抑阻集料的回弹,以减少回弹量。喷头与喷面的距离控制在0.61.2m左右。喷射喷射混凝土终凝2h后及时喷水养护,养护7天;气温低于5C时,停止喷水养护。 钢筋网的使用根据设计要求,指定部位在喷射混凝土前布设钢筋网。钢筋采用级钢筋,直径为8.0mm,钢筋网孔网间距为200mm。钢筋网安装前先喷3cm5cm厚混凝土,然后由人工铺设钢筋形成钢筋网,钢筋与钢筋之间采用铅丝绑扎牢固,最后与锚杆或附加插筋焊接在一起,喷
22、射时钢筋不得晃动。 锚索支护左岸坝肩预应力锚索共295根,35m40m孔深交叉布置,采用1000kN压力分散型无粘结锚索。锚索施工遵循“紧跟开挖面,自上而下,立体穿插,平面分散”的原则。施工流程无粘结预应力锚索施工工艺流程见图5-5。施工前的准备工作预应力锚索施工前,对用于施工的定位仪器、测孔仪器、钢尺、灌浆用压力表、自动灌浆记录仪等进行校验,合格后使用。张拉油泵、千斤顶、压力表、监测仪器联合率定,绘出关系曲线,用于施工。用于施工的所有原材料均抽样检验,合格后使用。为加快施工进度,对内锚固段浆液及外锚头混凝土、封锚混凝土提前做早强配合比试验。施工方法1)钻孔采用YG-80型钻机在搭好的钢管脚手
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