水庫工程壩基開挖施工技術(shù)難點的探究

【摘要】本文以某工程施工作為實際案例，針對復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下水庫壩基開挖施工的難點問題進行分析，并給出具體的應(yīng)對方案，望能起到拋磚引玉的作用。

【關(guān)鍵詞】水庫壩基開挖；施工難點；應(yīng)對措施

一、工程概況

某水庫修建工程，正常蓄水位49.4m，總庫容4018萬m3，主要由一座主壩、兩座副壩、溢洪道及輸水隧洞組成，壩型均為土石分區(qū)壩，主壩最大壩高66m。大壩基坑總開挖量170萬m3，壩體總填筑量700萬m3。其中主壩基坑淤泥開挖量120萬m3，淤泥層平均含水量62.38%，最高達92.8%，顯軟塑一流塑狀，地質(zhì)情況復(fù)雜；開挖面積136000m2，土方量130萬m3，最大開挖深度達-14.7m，主壩壩體填筑量430萬m3。本文主要對該大壩基坑開挖施工的難點與應(yīng)對措施進行探討，以供類似工程參考。

二、基坑開挖施工的難點及應(yīng)對措施

1 施工難點

施工難點大致包括：其一，基坑河谷形似“U”，開挖出渣工作面的安設(shè)難度大，工作出渣有多個，出渣道路車流量相當(dāng)大；其二，淤泥層開挖深度最大達16m，局部帶有貝殼粉細砂層，因淤泥層含水量大，在開挖過程中存在巨大的安全隱患；其三，河床基坑淤泥層深槽的走向為從上游到下游，基坑開挖之后的上下游的邊坡最大值是16m，基坑開挖施工工作是否到位在一定程度上會對基坑上下游邊坡的穩(wěn)定性與安全性產(chǎn)生影響；其四，施工工期短、緊張，主壩基坑開挖是核心線路工期，也是該工程進度控制中控制難度最高的一道工序。

2 應(yīng)對措施

1）下基坑道路的設(shè)置：大壩基坑開挖比較深，深度值最大區(qū)域達到了16m，怎樣設(shè)置排水設(shè)施、建立通暢的開挖道路是基坑施工的重要所在。依照前期施工狀況與施工經(jīng)驗，施工道路布置可參考下圖1、圖2。

①大壩基坑地表高程一般在0.5m一1.0m之間，根據(jù)施工現(xiàn)場情況，考慮在大壩左、右岸靠近山邊布置2條主干道，路寬12m，高程1.0m左右，滿足基坑開挖機械運行，為大壩上下游交通提供有力保證。

②利用上、下游圍堰及左、右岸主干道將基坑施工區(qū)形成閉合區(qū)域，沿上、下游圍堰及左、右岸施工道路交匯的四個點布置四條下基坑道路，路寬9.0m路基必須為原始土層，坡度按照9%考慮，根據(jù)開挖深度逐步加長，方向基本平行于左、右岸主干道。開挖至-9.0m深度時，左、右兩條道路各自聯(lián)通，與左、右岸主干道形成兩條環(huán)狀閉合施工道路，為下一步大面積開挖提供便利。

③結(jié)合設(shè)計圖紙與前期開挖工作過程中所積累的施工經(jīng)驗，采取分層開挖的方式針對大壩基坑開展施工工作，依據(jù)-2.5m、-6.0m、-9.5m進行分層開挖，有效保證在下一層開挖前此層之上的淤泥能開挖完畢，同時，將開挖層高控制到大概3m，同時，從-2.5m、-6.0m、-9.5m逐步降低基坑開挖面貌，禁止違背施工方案胡亂施工的情況發(fā)生。

④將臨時道路安設(shè)于-2.5m、-6.0m、-9.5m層面，臨時道路分別和下基坑中的四條道路相連，其之間的艱巨也應(yīng)嚴格遵守施工設(shè)備高效出渣的原則，兩個臨時道路中心間距應(yīng)以24m為宜，路面寬度是9m，石渣鋪筑的厚度可考慮設(shè)置成1.5m。

⑤基坑采用自上而下開挖形成一9.5m高程基面后，基坑護腳支護河堤采用“拋石擠淤法”進行施工，先從左右岸拋“堅硬塊石”于上下游坡腳處，鋪填厚度根據(jù)實際情況可控制在1-2m范圍，鋪填寬度按10m考慮，垂直下擠并采用20t以上振動碾逐層碾壓，當(dāng)填筑體下的淤泥被強制擠向兩側(cè)，向上翻涌和隆起時及時清運翻涌淤泥至棄渣場。

2）施工排水

①在開挖區(qū)域附近安設(shè)截排水溝或者排水槽，尤其是在下游面與上游面，以免外來水轉(zhuǎn)入到開挖作業(yè)面。

②在主要施工道路開展排水工作，順著出渣主干道路內(nèi)側(cè)安設(shè)排水溝，排水溝產(chǎn)生健全的排水系統(tǒng)，分層安設(shè)積水坑，集中抽排水。

③基于各層開挖時逐步產(chǎn)生的開挖面，安設(shè)積水坑，有效確保工作面滲透水或者雨水可自動地流入至積水坑中，在坑內(nèi)安設(shè)泥漿泵或者潛水泵抽水。

3）開挖施工作業(yè)流程

開挖施工作業(yè)按如下流程進行：主干出渣道路形成～臨時施工道路（馬道）填石渣～工作面淤泥開挖～裝渣、出渣～臨時道路（馬道）進占～石渣鋪筑～工作面淤泥開挖出渣～下一工作循環(huán)臨時道路進占且石渣沉降穩(wěn)定后，挖掘機開始左右及前方三個工作面的淤泥開挖工作，邊開挖出渣邊進行前方石渣鋪筑，必須保證道路寬度9m，雙車道要求。

由于淤泥的含水率相當(dāng)高，在施工工作面進占時容易出現(xiàn)因淤泥被擾動而引起的坡面整體順層滑動，為保證工作面的人員、設(shè)備的安全，在每個施工作業(yè)面安排專人進行安全巡查，防止安全發(fā)生事故。

4）-9.5m高程基坑護腳支護河堤施工

①上游基坑坡腳開挖支護施工。在形成-9.5m高程基面后，采用擠淤法進行開挖，先拋填大于0.5m的塊石于上游坡腳處，鋪填厚度根據(jù)實際情況在1一2m左右，鋪填寬度為10m，采用20t振動碾垂直下擠，當(dāng)碾壓層面沉降穩(wěn)定后，從拋石邊緣開挖淤泥，開挖深度2.0m，寬大于80m，再拋填塊石（10m寬）并采用振動碾碾壓至沉降穩(wěn)定后，開挖至-13.3m高程，寬度大于30m，并盡快填風(fēng)化石至-9.5m高程，形成寬30m的堆（拋）石河堤支護。

②下游基坑坡腳開挖支護施工。在形成-9.5m高程基面后，采用擠淤法進行開挖，先拋填大于0.5m的塊石于下游坡腳處，鋪填厚度根據(jù)實際情況在1一2m左右，鋪填寬度為10m，采用20t振動碾垂直下擠，當(dāng)碾壓層面沉降穩(wěn)定后，從拋石邊緣開挖淤泥，開挖深度2.0m，完成-11.5m高程以上淤泥開挖；再在-11.5m平臺分2次拋填塊石（10m寬）并采用振動碾碾壓至沉降穩(wěn)定后，爭取一次擠淤至設(shè)計持力層，然后開挖至-14.7m高程，寬度大于30m，并盡快填風(fēng)化石至-9.5m高程，形成寬30m的堆（拋）石河堤支護。

5）低于-9.5m高程的淤泥開挖施工

在形成-9.5m高程河堤以后，可考慮運用封閉式開挖手段開挖出-9.5m高程內(nèi)基坑淤泥，并同步應(yīng)用風(fēng)化石促使基坑護腳支護河堤加固，堤中淤泥可考慮運用分層開挖曾，確保分層的厚度不超過3m。由-9.5m到基坑設(shè)計基底開挖高程，深度值處于3至5.2m的范圍內(nèi)，上游結(jié)合具體起情況可分兩層進行開挖，依據(jù)實際情況下層可分三層進行開挖，從-9.5至11.5m為一層開挖，從-11.5m至-13.3m為一層開挖，從13.3m至14.7m為一層開挖。

6）主要設(shè)備配置分析

根據(jù)工程進度計劃和開挖強度的要求，布置基坑開挖臨時道路，考慮一個出渣點布置一臺挖掘機，共安排14臺挖掘機用于基坑淤泥出渣，型號為PC200/8臺、CAT330/4臺、CAT330BL/2臺。另外考慮安排2臺PC200挖掘機挖裝石渣及塊石用于工作面鋪筑。挖掘機總量16臺?？紤]安排振動碾和推土機各兩臺用于道路及馬道鋪設(shè)和碾壓施工。

大壩下游棄碴場是主壩淤泥棄渣的主渣場，其與大壩基坑之間相距1.1公里，基坑的所有出渣點每臺挖掘機配置4至5輛20噸的自卸汽車，總共配備了70臺自卸汽車。

結(jié)語

在該工程施工階段，由于寒潮的影響，降雨頻繁，汽車出渣難度大，因高含水量壩基會增加淤泥開挖施工難度，因此在此方面展開了具體地研究，運用拋石擠淤固坡、抽槽降水、河堤固坡腳等諸多開挖新工藝，促使施工過程中出現(xiàn)的難題得到妥善地處理，給壩體填筑、壩基處理預(yù)留出充足的時間，從而有效確保工程主壩的安全施工。

參考文獻：

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