淺析引綽濟遼輸水工程隧洞段一標明挖施工方案

張永生

(遼寧燕東土木建筑工程咨詢有限公司，遼寧 本溪 117100)

1 工程概況

引綽濟遼工程是一項從嫩江支流綽爾河引水到西遼河，向沿線城市及工業(yè)園區(qū)供水的大型引水工程，設計最大年調水量4.88×108m3。工程由文得根水利樞紐和輸水工程組成。

輸水工程隧洞施工一標土石方明挖包括輸水洞進口段、支洞洞臉、特默河暗涵、施工道路、施工營地、施工輔助等工程土石方明挖。其開挖工作內(nèi)容包括：準備工作、場地清理、施工期排水、鉆孔爆破、土、石渣的運輸和堆存、施工地質工作、邊坡監(jiān)測和防護以及完工驗收前的維護等工作。工程有輸水洞進口段樁號0-668-0+000，出口特默河無壓暗涵樁號9+035-10+300，#1-1支洞0-065.05-0+000，#1-2支洞0-083.08-0+000，#1-3支洞0-063.31-0+000，#4公路樁號K0+000-K6+138.26，等多處明挖段，特點是長度大、坡度陡，巖層以全風化巖層為主。

2 施工準備

2.1 平面布置

#1-1、#1-2、#1-3支洞渣場均設置在洞口附近位置，從各支洞口分別修筑寬度7m的出渣道路，路面采用洞挖石渣填筑，長度分別為#1-1出渣道路1270m、#1-2出渣道路534m、#1-3出渣道路1330m。#4公路渣料部分運至路基作為回填利用料，部分通過#4公路棄至#1-1渣場。進水口明挖棄渣至#1-1渣場，特默河暗涵明挖渣料大部分做為后期回填料，部分通過#1-3支洞施工區(qū)進場路棄渣至#1-3渣場。例如#1-1施工區(qū)施工道路布置見圖1。

圖1 #1-1施工區(qū)施工道路布置見圖

2.2 施工用風

明挖用風在每個開挖區(qū)各布置2臺23.6m3/min移動式電動空壓機，總供風量47.2m3/min。主要供應明挖石方爆破鉆孔、錨桿支護鉆孔和高邊坡噴護施工用風，主管路采用Ф150mm供風鋼管供至各集中開挖支護工作面，支管采用橡膠軟管接到各工作面用風設備。

供風設備及材料配置表見表1。

表1 設備及材料配置表

2.3 施工供水

各支洞、進水口采取自打深水井抽水至洞頂?shù)母呶凰?；特默河暗涵采取從河道抽水至高位水箱，從高位水箱用管道輸送至各個用水工作面；#4公路開挖用水采用10t灑水車拉水運至作業(yè)面，施工作業(yè)面臨時配備10m3鋼制可移動水箱。生產(chǎn)供水設施配置見表2。

表2 生產(chǎn)供水設施配置表

2.4 施工供電

施工供電在3個洞口和進水口位置采用在固定位置架設變壓器供電，在特默河暗涵和#4公路位置采用柴油發(fā)電機供電，在施工前時外部電源未解決前，均采用柴油發(fā)電機臨時供電臨時電源配置見表3。

表3 臨時電源配置表

2.5 棄渣規(guī)劃及渣場維護

工程分別在#1-1、#1-2和#1-3支洞附近規(guī)劃3處棄渣場，能滿足棄渣需求。渣場管理建立專門渣場管理機構，派專人負責渣場的管理。渣場負責人嚴格按照渣場堆存方案指揮機械進行堆存。配備專門施工機械負責渣場道路和渣場邊坡的修整、排水設施的建設，同時在渣場坡腳結合水土保持和防護設施的設計及時進行施工。渣場堆存自下而上分層堆存，嚴格控制堆存范圍，保證不多占、亂占并及時做好堆存面的清理、保護工作。及時完善渣場被雨水沖刷破壞的邊坡，防止水土流失，保持邊坡穩(wěn)定和保護周圍自然環(huán)境。各施工區(qū)棄渣場占地面積見表4。

表4 棄渣場占地面積

2.6 施工排水

施工排水采用明排法。明挖施工前在各施工區(qū)開口線外按設計圖紙位置開挖排水渠、截水溝，防止雨水沖刷破壞邊坡，保持邊坡穩(wěn)定和保護周圍自然環(huán)境。在地下水位以下進行開挖時按2m進行分層施工，分層排水，在每一層開挖施工前先在工作面兩側挖排水溝，開挖至建基面時，在坡腳開挖排水溝(B×H=1.0m×0.5-1.0m)，排水溝開挖成一定坡比，以保證集水效果。地下水主要集中在特默河暗涵施工面和進水口施工面，其中特默河暗涵平均抽水高度15m左右，進水口施工面平均開挖深度20m左右，根據(jù)出水量和控制距離開挖集水井，地下水由排水溝引至集水井，將水抽排至廢水處理池經(jīng)處理后回用或排放。排水設備材料配置表見表5[1-2]。

表5 設備及材料配置表

2.7 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

為滿足標段內(nèi)各施工區(qū)混凝土工程施工，擬在3個支洞施工區(qū)各布置1套HZS60(強制式)混凝土拌合樓，銘牌生產(chǎn)能力60m3/h。其中1-3施工區(qū)攪拌站負責#1-3支洞施工區(qū)和特默河暗涵施工區(qū)的混凝土拌制任務；1-1施工區(qū)攪拌站負責#1-1支洞施工區(qū)、取水口和#4公路施工區(qū)的混凝土拌制任務。攪拌站配置成套高效、可強制式拌和設備，配置由工業(yè)計算機控制的供料、儲料、配料、攪拌、出料控制等系統(tǒng)及結構部件組成。計算機控制具有顯示被稱物料約定值和顯示值(需要投入量和實際投入量)的功能、顯示方式可以用刻度值，或在顯示器上動態(tài)模擬顯示。所有數(shù)據(jù)應能隨時隨時打印或存儲在計算機內(nèi)，以備隨時查閱。

拌合系統(tǒng)設在保溫棚內(nèi)，建筑面積1400m2，冬季施工采取保溫棚取暖措施，拌合系統(tǒng)保溫棚內(nèi)骨料儲量滿足≥4d使用量且骨料總儲量≥500m3，骨料倉個數(shù)不少于4個，其中兩個為細骨料倉。保溫棚內(nèi)具備骨料和拌合用水加溫、降溫能力，冬季保溫棚內(nèi)環(huán)境溫度不低于10℃,外加劑也儲存保溫棚內(nèi)。

混凝土拌和系統(tǒng)主要設備配置見表6。

表 6 混凝土拌和系統(tǒng)主要機械設備配置表

3 施工總體方案及明挖安排

項目土石方明挖分為輸水洞進水口、三個支洞進口、特默河暗涵、道路等工作面。各工作面可根據(jù)總體進度計劃要求和土地交付情況進行土石方明挖施工。

3.1 輸水洞進水口土石方明挖

輸水洞進水口總體開挖順序為自上而下，自上游向下游，進行進水渠段、引水涵管段、進口前池段、進口閘室段的土石方明挖。

土方明挖采用2m3挖掘機分層挖裝，分層高度按2m控制， 220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸至指定棄渣場，1m3挖掘機按照設計坡比削坡成型，開挖一層立即防護一層。石方明挖主要采用梯段爆破，邊坡采用預裂爆破，梯段高度6-10m。石方采用CM351鉆機造孔，個別部位采用YT-28手風鉆作為輔助鉆孔。臨近建基面和馬道部位預留1.5m厚保護層，人工用YT-28手風鉆造水平孔，光面爆破。爆破石渣采用2m3挖掘機挖裝，220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸?shù)街付壴鼒觥?/p>

3.2 暗涵土石方明挖

暗涵開挖分二期進行，一期進行左岸9+035-9+920段的開挖，二期進行右岸9+920-10+300段的開挖。

土方明挖采用2m3挖掘機分層挖裝，分層高度按2m控制， 220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸至指定棄渣場，1m3挖掘機按照設計坡比削坡成型，開挖一層立即防護一層。石方明挖主要采用梯段爆破，邊坡采用預裂爆破，梯段高度6-10m。石方采用CM351鉆機造孔，個別部位采用YT-28手風鉆作為輔助鉆孔。臨近建基面和馬道部位預留1.5m厚保護層，人工用YT-28手風鉆造水平孔，光面爆破。爆破石渣采用2m3挖掘機挖裝，220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸?shù)交靥盍隙汛鎴龅鼗蛑付壴鼒觥?/p>

3.3 支洞洞口土石方明挖

施工時先按設計開挖截排水溝，開挖后盡早完成排水系統(tǒng)，土方明挖采用2.0m3挖掘機自上而下分層開挖、裝車，20t自卸汽車運輸至指定棄渣場,1.0m3挖掘機按照設計坡比刷坡成型；石方眀挖采用淺孔臺階鉆爆法自上而下分層開挖，明挖梯段邊坡采用預裂爆破。鉆孔采用YT28手風鉆鉆孔，20m3/min電動空壓機供風。2.0m3挖掘機裝車，20t自卸汽車運輸至指定棄渣場。

3.4 道路土石方明挖

道路開挖按500m為一段分段進行，盡量結合路基回填施工，方便開挖料的利用。

土石方明挖采用自上而下分層開挖，土方采用2m3挖掘機挖裝，220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸至回填部位或指定棄渣場，1.0m3挖掘機按照設計坡比刷坡成型。石方明挖主要采用梯段爆破，邊坡采用預裂爆破，梯段高度6-10m。石方采用CM351鉆機造孔，個別部位采用YT28手風鉆作為輔助鉆孔。臨近建基面和馬道部位預留1.5m厚保護層，人工用YT-28手風鉆造水平孔，光面爆破。爆破石渣采用2m3挖掘機挖裝，220HP推土機配合集渣，20t自卸汽車運輸?shù)交靥畈课换蛑付壴鼒觥?/p>

4 施工過程

土石方明挖工程的總體施工順序為：清表→放開挖線→覆蓋層開挖→布孔→鉆孔→鉆孔檢查→裝藥聯(lián)網(wǎng)→起爆→危石清除→梯段層支護→裝、運石渣→下一循環(huán)開挖。具體實施可參照以下細節(jié)：

4.1 植被清理

開挖前清理開挖區(qū)域內(nèi)的雜草、樹根、垃圾、廢渣等，清表同土方開挖施工同步進行。清理由人工配合3m3裝載機進行。清理區(qū)域延伸至施工圖紙所示最大開挖邊線外側至少5m的距離，樹根清理延伸至離施工圖所示最大開挖邊線、填筑線或建筑物基礎外側至少3m的距離。地形坡度較陡部位，清理范圍按監(jiān)理工程師批準的實施。開挖邊界附近如有大樹或名貴樹木我單位將加以保護，并專門研究確定清理范圍。以上均由3m3裝載機裝車，20t自卸汽車運至進指定棄渣場。

4.2 測量放樣

利用全站儀實地放樣開挖坡口線，打樁并用白灰線標識，將成果報監(jiān)理工程師批準后進行施工。

4.3 覆蓋層開挖

土方開挖從上至下分層進行，且必須先于同層石方開挖。施工中開挖層面保持里高外低，以利于排水和出渣。開挖前先作好排水溝，以防地表水沖刷。邊坡開挖按照測量放樣開口線自上而下分層進行，層高2-3m。用2m3挖掘機挖裝，20t自卸汽車運輸?shù)綏壴鼒觥Ｍ粚用骈_挖施工按照“先土方開挖，后石方開挖”的順序進行。對堆積層中的塊石，則采用手風鉆淺孔小炮清除。對挖方料進行利用或棄方處理，運送到指定地點。在棄方任務完成后，棄土場必須認真按照設計和監(jiān)理工程師批準的方案妥善整治處理，保持土石整齊、穩(wěn)定，排水暢通，并有一定的美化綠化措施。經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格，并得到當?shù)丨h(huán)保、水土保持等有關管理部門的認可后，辦理必要的手續(xù)。

4.4 爆破

為了確保開挖質量，加快施工進度，降低爆破成本，在開挖前期和整個開挖過程中，將持續(xù)進行現(xiàn)場爆破試驗和爆破監(jiān)測，通過現(xiàn)場試驗和監(jiān)測，確定并及時調整各種爆破參數(shù)和爆破效應的有關數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化爆破設計，改進施工方法和安全防護措施。爆破設計有爆破公司專業(yè)設計人員進行參數(shù)設計。測量放線：測量放線依據(jù)由監(jiān)理人批準的鉆爆設計進行，由測量隊使用TRC802全站儀精確測放鉆孔孔位和方向控制點(距離盡量>10m)，放點時，在放樣單上寫明測量人、記錄人、跑點人。鉆孔：開鉆前由開挖施工隊每班負責向現(xiàn)場技術員，鉆孔組帶班人進行技術交底，包括孔位的移交，施工機械的選擇，開鉆前準備的事項、鉆孔技術要求等。裝藥：現(xiàn)場裝藥前由安全員和技術員聯(lián)合驗收，到場火工材料數(shù)量、品種，并在爆破器材領用單上如實簽寫到場火工材料數(shù)量、品種，并簽名。封堵、聯(lián)網(wǎng)：按監(jiān)理人審核的爆破設計，封堵人員用黏土等封堵爆破孔并分層搗實，預裂孔先用紙或編織袋塞堵，再用巖粉堵塞，不搗實。爆破：爆破前30min由現(xiàn)場安全員通知警戒區(qū)的人員、設備等撤離現(xiàn)場，確認撤離后，按時起爆。

4.5 安全處理

爆破完畢后，由開挖施工隊帶領爆破公司專業(yè)炮工進入爆破區(qū)進行安全檢查，確認無啞炮、瞎炮和拒爆等現(xiàn)象后方解除警戒，允許施工人員和設備進入施工現(xiàn)場；若發(fā)現(xiàn)存在上述現(xiàn)象，及時通知安全環(huán)保部、監(jiān)理人，確定處理措施進行處理。

4.6 出渣

爆破結束后，機械隊及時安排設備，裝運爆渣。出渣時根據(jù)臺階高度的不同增修臨時與主要施工道路相接的施工便道。爆破后的石渣采用220HP推土機集料、2.0m3液壓挖掘機配20t自卸汽車裝運至棄渣場[3-5]。

5 結 語

綜上所述，引綽濟遼工程輸水工程隧洞段施工一標明挖施工是一項危險性較大的工程，關系到工程的質量和安全，以及人民群眾生命財產(chǎn)的安全，在實際施工中只有控制好這一過程，才有利于水利工程的整體的安全與穩(wěn)固。為了達到設計規(guī)范要求，我們必須對土石方明挖施工有非常深刻和系統(tǒng)的了解，并根據(jù)各種不同的地理環(huán)境和因素制定與之相應的計劃與措施，在實際施工中，防范于未然以保證工程的質量和安全。