淺談安谷水電站尾水渠石方免爆破機(jī)械開挖施工優(yōu)勢(shì)

梁 勇，肖燦明

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 第五分局，成都，610066)

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淺談安谷水電站尾水渠石方免爆破機(jī)械開挖施工優(yōu)勢(shì)

梁 勇，肖燦明

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 第五分局，成都，610066)

安谷水電站尾水渠工程沿線較長(zhǎng)，施工區(qū)周邊村鎮(zhèn)較多,為協(xié)調(diào)工程施工進(jìn)度、質(zhì)量與施工區(qū)附近村民生產(chǎn)生活之間關(guān)系，根據(jù)相關(guān)爆破參數(shù)與實(shí)際工程中卡特彼勒D11推土機(jī)的工作情況，進(jìn)行了本項(xiàng)研討。實(shí)際施工表明，在本工程中，機(jī)械開挖優(yōu)于爆破開挖。

免爆破 卡特彼勒D11推土機(jī) 石方開挖 施工優(yōu)勢(shì) 安谷水電站

1 概述

安谷水電站為大渡河干流梯級(jí)開發(fā)中的最后一級(jí)，壩址位于四川省樂山市大渡河干流上，距上游已建沙灣水電站約35km，距下游樂山市區(qū)15km。本工程屬二等(2)型工程，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電、航運(yùn)、防洪、灌溉、供水，兼顧濕地生態(tài)和河網(wǎng)生境保護(hù)等綜合利用功能。電站采用一級(jí)混合式開發(fā)方式，總裝機(jī)容量772MW，額定水頭33m，水庫正常蓄水位398.00m，總庫容約6330萬m3，多年平均發(fā)電量31.44億kW.h。

安谷水電站尾水渠全長(zhǎng)9461m，以廠房反坡段末點(diǎn)為尾水渠起點(diǎn)，本公司承建的尾水渠工程尾0+800m～尾4+000m，總長(zhǎng)3200m，尾水渠底板橫向?qū)挾?1m，縱坡為1/8000。渠道沿線地層大多為第四系沖積(Q42al、Q41al)，巖性為卵礫石夾砂、砂壤土等，覆蓋層下伏基巖為白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組(K1j)中厚層～薄層砂巖夾泥巖薄層。

尾水渠沿岸臨近兩處居住區(qū)、施工營(yíng)地和一座橋梁，分別為尾1+200m泊灘堰安置點(diǎn)(右岸)、尾2+300m果園安置點(diǎn)(右岸)、尾3+300m施工生產(chǎn)營(yíng)地和尾1+010m跨尾水渠羅安大橋。其中，工程施工區(qū)域距居住區(qū)最近處不足100m，且右堤堤頂施工道路需要兼顧地方車輛通行。本段石方開挖巖石為白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組(K1j)中厚層～薄層砂巖夾泥巖薄層或透鏡狀泥巖，巖體無強(qiáng)風(fēng)化，巖體中層節(jié)理較發(fā)育，基巖巖性軟弱，強(qiáng)度較低，為軟巖(次堅(jiān)石)。

2 石方開挖施工

2.1 施工方案選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，機(jī)械免爆破(卡特彼勒D11推土機(jī))開挖和石方爆破開挖均可滿足開挖需求。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，本公司采取爆破開挖和機(jī)械免爆破開挖分段作業(yè)的方式同時(shí)進(jìn)行施工。其中，尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段距離居民點(diǎn)較近，采用免爆破機(jī)械開挖，尾2+500m～尾3+000m段采用爆破開挖。

本段尾水渠工程尾0+800m～尾4+000m，石方開挖總工程量約為230.4萬m3。其中，尾2+500m～尾3+000m，石方開挖總工程量約為45.7萬m3。根據(jù)本工程總體進(jìn)度計(jì)劃，石方開挖工期為2013年9月1日～2014年1月31日 ，即總工作日約為125d(每月工作日按25d計(jì)算)。

2.2 免爆破機(jī)械開挖

現(xiàn)尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段離居民生活區(qū)較近，受此施工周邊環(huán)境制約，為減少或避免爆破作業(yè)對(duì)周邊建筑物造成影響，采用石方免爆破機(jī)械開挖，石方開挖總工程量約為184.7萬m3。

2.2.1 免爆破機(jī)械開挖基本參數(shù)(見表1，表2)

表1 卡特彼勒D11推土機(jī)基本參數(shù)

表2 卡特彼勒D11推土機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工作效率

2.2.2 免爆破機(jī)械開挖配置

本工程尾0+800m～尾2+500m、3+000m～4+000m段工程，施工過程中石方開挖量184.7萬m3，共配置了2臺(tái)卡特彼勒D11推土機(jī)，于2013年9月1日進(jìn)場(chǎng)開始施工，按期完成了開挖任務(wù)。

2.3 爆破開挖

本工程尾2+500m～尾3+000m，石方開挖總工程量約為45.7萬m3，采用爆破開挖。

2.3.1 爆破開挖基本參數(shù)

工作內(nèi)容：布孔、鉆孔、驗(yàn)孔、裝藥、填塞、聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、警戒、起爆、爆后檢查、二次破碎。

尾水渠渠底寬度為91m，工作段長(zhǎng)度為500m，根據(jù)開挖區(qū)周邊情況(左堤防滲墻距爆破區(qū)最小距離56.2m、渠內(nèi)有新澆筑混凝土及臨近居民安置點(diǎn)等因素)及實(shí)際開挖作業(yè)需要，確定單次爆破面積約為40m×60m。

表3 現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)效率統(tǒng)計(jì)

2.3.2 免爆破機(jī)械開挖配置

本工程尾2+500m～尾3+000m段工程施工過程中，石方開挖量45.7萬m3，共配置了1臺(tái)液壓鉆機(jī)、1臺(tái)空氣壓縮機(jī)，在施工過程中受天氣、國(guó)家政策、村民阻工等因素影響，阻工時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)60d，后期采用機(jī)械開挖完成了施工任務(wù)。

3 免爆破石方開挖施工優(yōu)劣分析

本工程為尾水渠工程，除包含石方開挖工程外，還包括混凝土澆筑等其他工程，且混凝土澆筑計(jì)劃時(shí)段與石方開挖作業(yè)時(shí)段存在交叉，需要考慮石方開挖不應(yīng)對(duì)混凝土澆筑產(chǎn)生較大影響和對(duì)周邊環(huán)境造成影響。

3.1 開挖效率及施工進(jìn)度對(duì)比

在本段工程中，作業(yè)面積及周邊環(huán)境對(duì)兩種開挖方式的開挖效率均產(chǎn)生一定影響。工程機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))施工中，受場(chǎng)地所限，機(jī)械無法往返作業(yè)，只能采用荷載前進(jìn)，空行后退的開挖方式，對(duì)開挖效率影響較大。爆破開挖考慮到周邊居民的生產(chǎn)生活、施工場(chǎng)地的開挖范圍等因素，單次爆破開挖僅可局限于一定面積的施工，且爆破后，需二次破碎，此類因素皆對(duì)爆破中和爆破后的渣料運(yùn)輸效率有一定影響?，F(xiàn)僅對(duì)經(jīng)過實(shí)際施工情況糾偏的開挖效率進(jìn)行對(duì)比。數(shù)據(jù)來源見表2，工程機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))單臺(tái)月開挖效率約為272000m3，爆破施工一個(gè)作業(yè)面月開挖效率約為180000m3。實(shí)際開挖過程中，卡特彼勒D11推土機(jī)開挖施工可以通過增加開挖時(shí)間及增加臺(tái)數(shù)提高工作效率，作業(yè)基本不受外界因素影響，加快施工進(jìn)度相對(duì)容易。爆破開挖過程中，只有通過增加爆破作業(yè)面來提高工作效率，但存在不確定性因素較多，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生設(shè)備人員窩工。施工進(jìn)度受阻，最長(zhǎng)一次阻工長(zhǎng)達(dá)60d，嚴(yán)重影響開挖進(jìn)度及工期。

由此得出結(jié)論，在本工程中，機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))開挖效率及施工進(jìn)度略高于爆破開挖。 3.2 開挖綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比

爆破開挖方式中，所需材料及其單價(jià)、單位用量均來源于實(shí)際工序施工成本，單價(jià)為9.167元/m3。本工程使用機(jī)械工序施工成本，單價(jià)為8.034元/m3。綜合經(jīng)濟(jì)比較，在本工程中，施工機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))的施工費(fèi)用略優(yōu)于爆破開挖。

3.3 開挖作業(yè)難度對(duì)比

本工程石方開挖為次堅(jiān)石巖石開挖，卡特彼勒D11推土機(jī)及爆破均能滿足開挖需求。其中，卡特彼勒D11推土機(jī)每天僅需進(jìn)行保養(yǎng)、加油、維修等簡(jiǎn)單操作即可完成作業(yè)任務(wù)，受地形、作業(yè)范圍等因素的影響較小。而在爆破開挖中，布孔、鉆孔、驗(yàn)孔、裝藥、填塞、聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、警戒、起爆、爆后檢查、二次破碎等一系列爆破流程，決定了爆破方案過程的復(fù)雜性、施工的危險(xiǎn)性、破碎的不完整性等，且由于爆破作業(yè)的特殊危險(xiǎn)性，導(dǎo)致爆破無法在惡劣天氣(如大霧、降雨、降雪等)及夜間施工，因此也使作業(yè)時(shí)間與作業(yè)效率受到限制。反觀卡特施工機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))，則可以靈活處理。

綜上可得出結(jié)論，在本工程中，工程機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))作業(yè)難度小于爆破開挖。

3.4 開挖施工安全對(duì)比

采用爆破施工時(shí)，擾動(dòng)及飛石存在較大安全隱患。本工程周邊有兩處人員聚集區(qū)，安全爆破施工范圍受到限制；爆破時(shí)，施工場(chǎng)地內(nèi)機(jī)械、人員均需撤離其影響范圍。爆破施工人員，尤其是爆破員，在爆破裝藥、填塞、起爆、爆后檢查等一系列危險(xiǎn)操作過程均需在警戒區(qū)內(nèi)進(jìn)行，一旦遇到意外情況，將會(huì)給施工人員造成巨大人身傷害。

利用工程機(jī)械(卡特彼勒D11)作業(yè)，開挖影響范圍較小，在本工程工區(qū)開挖范圍內(nèi)，幾乎可以完全避免開挖過程中的安全隱患。

對(duì)比兩種方案的施工安全情況，卡特彼勒D11推土機(jī)明顯優(yōu)于爆破開挖。

3.5 開挖施工質(zhì)量控制對(duì)比

本工程為尾水渠工程，除包含石方開挖工程外，還包括混凝土澆筑等其他工程，且混凝土澆筑計(jì)劃時(shí)段與石方開挖作業(yè)時(shí)段存在較長(zhǎng)交叉。尾水渠底部寬度為91m，面板澆筑完成后，依然在爆破影響范圍內(nèi)，不僅要受到飛石影響，還要受到爆破時(shí)的震動(dòng)影響，飛石擊中面板會(huì)破壞面板的表觀質(zhì)量，而震動(dòng)則會(huì)嚴(yán)重降低面板混凝土的強(qiáng)度，對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量十分不利。機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))開挖在尾水渠內(nèi)施工時(shí)，對(duì)其他工程無任何影響，開挖工程進(jìn)行收尾階段，基礎(chǔ)面接近設(shè)計(jì)高程時(shí)，機(jī)械開挖可以有效控制開挖深度，將超欠挖程度控制在合理范圍內(nèi)。在對(duì)施工質(zhì)量、施工程序的影響方面，機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))開挖均優(yōu)于爆破開挖。

3.6 故障、意外事故影響對(duì)比

卡特彼勒D11推土機(jī)為國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，機(jī)械配件均需國(guó)外進(jìn)口，而本工程雖為次堅(jiān)石開挖，但施工區(qū)滲水情況較嚴(yán)重，由于開挖區(qū)為砂巖，積水沖刷浸泡后會(huì)產(chǎn)生大量淤泥，機(jī)械開挖時(shí)，會(huì)對(duì)配件造成較大損耗，機(jī)械一旦出現(xiàn)故障，維修時(shí)間及維修費(fèi)用均很大，即機(jī)械故障是影響開挖效率的因素之一。爆破開挖一旦出現(xiàn)故障，所造成的人身、經(jīng)濟(jì)、工程損失難以估量，其不僅僅影響工程的施工進(jìn)度，嚴(yán)重的將會(huì)威脅到周邊施工人員、居民的生命安全。在對(duì)爆破流程進(jìn)行嚴(yán)格控制的情況下，此種重大事故出現(xiàn)的幾率很低，但仍不可忽略。4 免爆破石方開挖施工優(yōu)勢(shì)分析

結(jié)合以上對(duì)比研究，免爆破石方開挖施工的綜合優(yōu)劣情況參見表4。

表4 機(jī)械開挖和爆破開挖優(yōu)劣對(duì)比匯總

綜合以上研究成果，用于本工程中，機(jī)械(卡特彼勒D11推土機(jī))開挖方式遠(yuǎn)優(yōu)于爆破開挖。無論從施工進(jìn)度及效率對(duì)比、經(jīng)濟(jì)對(duì)比、質(zhì)量對(duì)比，還是施工安全、難度的對(duì)比，施工機(jī)械均優(yōu)于爆破方式。

雖然在實(shí)際施工中，卡特彼勒D11推土機(jī)尚有幾方面存在難以普及的限制，如機(jī)械配件的購買調(diào)換、機(jī)械故障比較頻繁、作業(yè)局限較大等，但仍不能掩蓋其在石方開挖等工程作業(yè)中的優(yōu)越性。無論是超欠挖控制，還是施工安全程度等，卡特彼勒D11推土機(jī)均顯示出他出眾的一面。同時(shí)爆破方式雖然不適用于本工程石方開挖，但以其系統(tǒng)、全面的爆破理論、豐富的爆破案例以及對(duì)地質(zhì)環(huán)境的普遍適用范圍，其在工程施工中依然有廣闊的應(yīng)用空間。

梁 勇(1977.7-)，四川彭州人，分局工程部主任，高級(jí)工程師，從事水利水電工程施工和管理工作。

肖燦明(1984.7-)，四川資陽人，項(xiàng)目總工，工程師，從事水利水電工程施工和管理工作。

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