水利工程导流明渠开挖方案

　导流明渠 开挖施工方案

　1

　工程概况

　红岭水利枢纽为大(2)型工程，位于海南省琼中黎族苗族自治县境内万泉河支流大边河中游，距离琼中县城约45km，是一座以灌溉和城乡供水为主，结合防洪，兼顾发电等综合利用的水利枢纽工程。是《海南省万泉河流域综合治理开发规划报告》确定近期建设的重点工程。

　万泉河流域位于海南省东部，是台风入侵的通道，素有台风走廊之称，是海南省年雨量最大的地区，也是全省的暴雨中心之一；暴雨以台风雨为主，其次是锋面雨和热雷雨，在北方强冷空气作用下也可产生较大的暴雨。暴雨主要集中在5月～10月；一次洪水过程1d～3d，连续洪水可达5d，单峰多于复峰，涨洪历时0.5d ～ 1d，退水历时1d～3d，与洪水的大小、峰形有关。1d洪量平均占3d洪量的55.7%，3d洪量平均占7d洪量的72.4%。万泉河洪水来自短期降水的汇集，多发生在4月～11月，以9、10月最多。

　红岭水利枢纽大坝坝顶高程 173.7m，河床坝基建基面高程 78m，坝顶轴线长528.00m。两岸山体不对称，河谷呈“V”型发育；两岸地形不对称，左岸地形坡角20°～30°，右岸地形坡角30°～40°，河谷底宽约55m。河床面高程86.96m～88.10m。

　导流明渠布置在河床右侧，全长 558.2m，底宽 40m，底高程 89.0m。其右侧边坡开口线最大高程为 128m，最大开挖高度 39m。在 104.0m、119.0m 高程分别设 2m 宽马道，120.0m 高程以上边坡坡度 1：1.0；120.0m～104.0m 段边坡坡度 1：0.75；104.0m 高程以下边坡坡度 1：0.5。

　一期纵向混凝土围堰轴线长 310.49m，堰顶高程由上游 97.00m 渐变至下游95.7m，建基面高程由上游 88.00m 渐变至下游 87.0m，堰顶宽度 2.0m，迎水面为铅垂面，背水面坡度为 1：0.6。

　业主要求在一期基坑截流前完成导流明渠及一期纵向混凝土围堰基础开挖。主要工作内容包括植被清理，截排水沟开挖，土方明挖，石方明挖及边坡支护等。经估算的主要工程量包括土方开挖 11.98 万 m3 、 石方开挖 9.76 万 m 3 。详细情况见表-1。

　表-1

　明渠土石方开挖工程量表 项

　 目 土方开挖 （万 m3 ）

　石方开挖 （万 m3 ）

　合计 （万 m3 ）

　备注 上游段 A 区 7.52 4.56 12.08 靠河侧 C 区 靠山侧 下游段 B 区 4.05 3.85

　7.9

　靠河侧 D 区 靠山侧 纵向围堰基础 0.4 1.35 1.75

　2

　施工特点、难点及主要对策

　2.1

　施工特点和难点

　⑴ 导流明渠土石方开挖方量约 21.74 万 m3 ，与右坝肩同步开挖，工期 3 个月，工期紧、强度大； ⑵ 施工高峰期还处于雨季，对正常组织施工造成很大困难； ⑶ 施工主干道尚未全部形成，路面亦未硬化，不利于大规模出渣运输。

　2.2

　主要对策措施

　充分认识本工程施工的特点、重点和难点，制定合理的方案和计划，选择合理的施工程序和施工方法，强化现场施工组织管理，选派施工经验丰富的施工管理人员和施工队伍，配备充足的施工设备，精心组织、精心施工，实现预期的工期目标。

　⑴ 工程所需设备和人员在短期内组织到位，迅速形成规模生产局面； ⑵ 针对雨季施工设备效率降低的特点，在正常配置的基础上加大设备数量投入，保证设备的数量及维修力量，以晴天产量弥补雨天损失；雨天道路不通时，土石方设备采用转渣方式进行开挖，待天气晴好时集中运输出渣； ⑶ 采用走访老人与现场踏勘相结合的方式，摸清坝址目前和 11 月两年一遇的水位，填筑合适的围堰，合理布置集水井，安排适当的排水设施，确保明渠能够在雨季晴好天气实施干地开挖施工； ⑷ 加大道路修筑和维护力度，前期采用外购石料铺路，为大规模出渣运输提供条件；施工主干道由专业队伍 24 小时实施维护，确保主干道晴雨无阻、平整畅通。

　3 3

　施工布置

　3 3 .1 料场规划

　与导流明渠（含一期纵向混凝土围堰基础）开挖有关联的弃渣场有三处，有用料堆场一处。

　3# 弃渣场（也即右岸弃渣场）布置于坝址下游右岸进场公路与 1 # 路交汇口低洼处，面积约 3.0 万 m2 ，堆渣高程 140m，可容渣 25.90 万 m 3 。

　3# 路延伸至坝上游土石副坝下方，沿线有三处低洼地带，按业主要求，自下游起依次为腐殖土堆存场，土石夹杂堆料场及有用料场，有用料场即土石副坝转料场，三处低洼地带容渣量满足施工要求。

　3 3 .2 施工道路布置

　明渠（含一期纵向混凝土围堰基础）开挖拟布置四条出渣线路。

　第一条修建右岸上游渣场至导流明渠（上游段）EL104 高程处临时道路，确保导流明渠上游段 EL127 至 EL100 开挖区出渣。

　第二条修建右岸上游渣场至导流明渠（上游段）EL92 高程处临时道路，确保导流明渠上游段 EL100 至 EL89 开挖区出渣。

　第三条经 4# 路及其延伸段、1 # 路至 3 # 弃渣场，确保导流明渠下游段 EL97 以上开挖区出渣。

　第四条经下游下基坑路、4# 路、1 # 路至 3 # 弃渣场，确保导流明渠下游段 EL89以上开挖区出渣。

　3.3

　供风系统

　本工程岩石钻爆周边预裂孔采用 100 型潜孔钻造孔，中部梯段爆破孔采用CM-351 钻机造孔，零星钻爆采用手风钻（以 3m3 /min 移动式柴油空压机供风）造孔，不另设空压站。

　4 3.4 炸药库

　现场不设炸药库，爆破器材由琼中合安爆破服务有限公司按需配送。

　4

　开挖分区及施工程序

　导流明渠布置在河床右侧，明渠全长 558.2m，依坝轴线和明渠中轴线分 4

　个作业区组织施工。靠河侧两个区(含纵向围堰基础)为 A、B 区，靠山侧两个区为 C、D 区。开挖 C、D 区 EL97m 高程以上渣料的同时，完成左岸河道疏浚和右岸临时土石围堰填筑；右岸临时基坑初期排水完成后，抢挖纵向围堰基础，尽早提供砼纵向围堰浇筑部位，同时由明渠两端向其中部开挖 A、B 区至 89m 高程，最后由明渠中部向其两端开挖 C、D 两区剩余土石方至 89m 高程。

　 5

　临时土石围堰 设计 、 施工

　5 5. .1 1

　临时土石围堰设计

　红岭水利枢纽工程采用分期导流方式进行施工，一枯前利用原河床过流，完成右岸一期导流明渠开挖及一期混凝土纵向围堰浇筑，同时完成左右坝肩土石方开挖。为满足导流明渠及一期纵向围堰干地施工需要，需沿河侧修筑临时围堰。

　资料显示，坝址 10 月份 5 年一遇平均流量 161 m3 /s，11 月份 5 年一遇平均流量 75m3 /s，12 月份 5 年一遇平均流量 33m 3 /s，分别对应原河床水位 90.4m、89.3m、88.6m。

　考虑到缩窄河床壅水和安全加高因素，设计临时土石围堰堰顶高程 91.5m，堰顶宽度 4.0m，最大堰高 5.0m。围堰为土石混合围堰，背水坡 1:2.0，迎水坡比 1:1.5，迎水面抛投块石护坡。围堰长 600m，上游与 4# 临时路延伸段相接，下游与 4# 临时路相接，主要工程量见表-2。

　表-2

　 围堰施工主要工程量 项

　目 土石混合料 护坡块石 土石方拆除 备 注 工程量（m3 ）

　20562 1750 22312

　 5 5. .2 2

　临时土石围堰填筑施工 围堰采用进占法施工。土石料采用 1.2～1.6m3反铲就近在明渠右侧装车，15t 自卸车运输。出水面后采用 D85 推土机平踩、振动碾分层碾压压实。随后，跟进在迎水面抛投块石并再次理坡。

　5 5. .3 3 基坑施工排水

　围堰合龙后，视情况对基坑内的初期积水选定 2～3 台 55kw 抽水机抽排，计划 0.5 天排完。后期纵向围堰基础及明渠开挖时，基坑内的经常积水挖集水井采

　用 2～3 台 5.5kw 潜水泵进行抽排。

　5.4

　 防汛度汛措施

　导流明渠及一期纵向围堰施工过程中，注意加强天气预报和水文资料的收集和分析工作，在雨天应停止施工，将人员和设备、材料提前撤离施工部位，并安排人员进行防汛值班，确保围堰安全。

　6

　 施工组织

　为确保 2010 年 2 月 10 日前完成导流明渠（含一期纵向混凝土围堰基础）开挖，项目部抓重点，统筹兼顾；定目标，责任到人，具体安排见表-3。

　表-3

　导流明渠开挖目标责任一览表 序号 项

　目

　完成日期 项目部责任人 作业队及负责人 备注 1 导流明渠 2010.02.05 胡兴龙 综合三队/林建利 上游段 2 导流明渠 2010.02.10 胡兴龙 综合三队/林建利 下游段 3 纵向围堰基础 2010.02.05 胡兴龙 综合三队/林建利

　 7 7

　土石方明挖施工工艺

　7 71 .1 土石方明挖施工工艺流程

　土石方明挖施工工艺流程见图-1。

　下一个台阶开挖 图-1

　土石方明挖工艺流程图

　石渣挖运 边坡支护 石方松动爆破 测量放样 植被清理 坡面预裂爆破 截、排水沟开挖 覆盖层开挖 钻孔验孔

　7 72 .2 施工准备

　⑴ 首先，根据发包方提供的测量网点，采用全站仪进行现场测控网加密，并依据加密测控网对开挖部位的原始地形进行复测，将复测结果报监理人审核备案。

　⑵ 按照施工图纸进行开挖部位的测量，标记开挖开口线、高程、坡度等施工参数，并设置明显的标识牌。

　⑶ 人工清理开挖区域内的树木和有碍杂物，清理范围延伸至开挖线外侧 3米的距离，并在开挖区以外边坡上按设计图纸要求设置截、排水沟，防止雨水或坡面水流入开挖工作面影响施工。

　⑷ 根据开挖部位岩性和拟采用的开挖方法，在现场进行爆破试验，选用合理的爆破参数，报业主及监理工程师审批后用于指导开挖施工。

　7 73 .3 土方开挖

　⑴ 土方开挖采用 1.2m3 ～1.6m 3 液压反铲直接挖装，20t 自卸汽车运输出渣。覆盖层较薄的部位，采用推土机松土集渣。

　⑵ 土方开挖应根据地形分层特点逐层开挖，土方边坡开挖接近设计坡面时，按设计边坡预留 20～30cm 厚度的保护层，由人工配合反铲修整至设计坡面，削坡渣料集料后采用反铲或装载机挖装，自卸汽车运输至弃渣场。

　⑶ 雨天进行土方施工时，作业面上施工台阶略向外倾斜，以利部位排水。

　7 7 .4 石方开挖

　坝肩及明渠石方明挖由上至下分层进行，保护层以上采取深孔梯段微差爆破，坡面采取预裂爆破开挖。其施工程序为：测量放样→场地清理→钻机就位、钻孔→验孔→装药、联网爆破→排险、出渣→转入下一循环。具体方法如下。

　⑴ 石方开挖前，将实测地形图和开挖放样图报送监理人复核，并对设计开挖线外对施工有影响的坡面和岸坡、设计开挖线以内有不安全因素的边坡，进行处理和采取相应的防护措施。

　⑵ 测量人员根据施工图纸测放出开挖开口线，技术人员根据现场生产性试验结果和施工部位实际地形，确定爆破参数并绘制布孔图，然后由施工人员在现场按设计放出孔位，并设置醒目标识。

　⑶ 孔位确定后，施工人员组织钻机就位造孔。边坡预裂孔采用 YQ-100 潜孔

　钻机造孔，水平预裂孔选用 YT-28 手风钻造孔，梯段爆破孔主要采用 CM-351 高风压钻机和 YQ-100 造孔。

　⑷ 邻近水平建基面预留 2m 厚的保护层，采用手风钻机造孔，垂直浅孔爆破。

　⑸ 造孔完毕并验孔后，由专业爆破人员装药，采用非电雷管联网、电雷管引爆、毫秒微差爆破。主爆破孔采取全耦合柱状连续装药，缓冲爆破孔采取柱状分段不耦合装药，预裂爆破采用不耦合空气间隔装药结构。

　⑹ 基础开挖后表面因爆破震松（裂）的岩石，表面呈薄片状和尖角状突出的岩石，以及裂隙发育或具有水平裂隙的岩石，均采用人工清理，如单块过大，采用单孔小炮或火雷管爆破。

　⑺ 爆破石渣采用 D85 推土机集料，1.2m3 ～1.6m 3挖掘机和 3.1m3装载机配15～20t 自卸车运输爆破后的石渣。

　7 7. . 5 边坡支护

　边坡支护方案另报，见 GZB/HDZX/003 /2009。

　 8 8

　石方 爆破设计

　坝肩石方明挖由上至下分层进行，保护层以上采取深孔梯段微差爆破，坡面采取预裂爆破开挖，边坡预裂孔采用 YQ-100潜孔钻机造孔，水平光爆孔选用 Y-28手风钻造孔。爆破孔主要采用 CM-351 高风压钻机和 YQ-100 造孔。主爆破孔采取全耦合柱状连续装药，缓冲爆破孔采取柱状分段不耦合装药，预裂爆破采用不耦合空气间隔装药结构。

　坝肩石方爆破台阶高度依设计开挖台阶高度而定，炮孔布置和单位炸药用量通过爆破试验情况确定，初拟钻爆参数表-4。

　表-4

　初拟钻爆参数表 项目 孔径(mm) 孔深 (m) 钻孔倾角 孔距(m) 排距 (m) 单耗药量(kg/m3 ) 备注 预裂爆破

　80～90 坡面斜长

　平行坡面 0.8

　280～320g/m

　边坡缓冲爆破 80～90 坡面斜长

　平行坡面 1.5 1.2～1.5 0.45 排距为距预裂面的距离 边坡梯段爆破 105 11 73°18′ 3.0～3.5 2.0～2.5 0.45～0.7 超深 1. 0m

　9 9

　施工进度 安排及强度分析

　导流明渠及一期土石方开挖工程量合计 21.74 万 m3 ，其中，土方量约 11.98万 m3 ，石方量 9.76 万 m 3 。计划于 2009 年 12 月 04 日前完成左岸河道疏浚和右岸临时土石围堰施工，12 月 5 日至 6 日完成基坑抽水，2010 年 2 月 5 日完成砼纵向围堰基础开挖和导流明渠上游段开挖， 10 日完成导流明渠下游段开挖。

　导流明渠上游段土石方量约 12.08 万 m3 ，其中，土方量约 7.52 万 m 3 ，石方量 4.56 万 m3 ，计划于 2009 年 11 月初至 2010 月 2 月 5 日开挖完成，历时 97 天，考虑雨天影响，有效施工期按 48 天计，月开挖平均强度为 4.0 万 m3 ，日均开挖强度为 0.25 万 m3 。

　导流明渠下游段土石方量约 8.20 万 m3 ，其中，土方量约 4.05 万 m 3 ，石方量4.15 万 m3 ，计划于 2009 年 12 月初至 2010 月 2 月 10 日开挖完成，历时 82 天，考虑雨天影响，有效施工期按 42 天计，月开挖平均强度为 8.2 万 m3 ，日均开挖强度为 0.20 万 m3 。

　砼纵向围堰基础土石方量约 1.45 万 m3 ，其中，土方量约 0.40 万 m 3 ，石方量1.05 万 m3 ，计划于 2009 年 12 月 7 日至 2010 月 2 月 5 日开挖完成，历时 61 天，考虑雨天影响，有效施工期按 30 天计，日均开挖强度为 0.05 万 m3 。

　 10

　主要资源配置

　1 10.1 主要机械设备配置

　为确保工期目标，根据施工进度安排及强度分析，拟投入明渠开挖的土石方施工机械包括 2 台 CM-351 钻机、4 台 YQ-100 型潜孔钻、12 台 Y T-28 手风钻、4台 1.2m3 ～1.6m 3 反铲、2 台 D85 推土机、12 台 15～20t 自卸汽车。具体配置情况见表-5。

　表-5

　明渠开挖主要机械设备配置表

　施工部位 导流明渠上游段 导流明渠下游段 纵向围堰基础 小

　计 1.2～1.6m3 反铲 3 2 1 6 15～20t自卸汽车 9 6 3 18 CM-351钻机 1 1 0 2 YQ-100型潜孔钻 2 2 共用 6 YT-28手风钻 4 4 4 12 D85推土机 1 1 共用 2

　 另配置 55kw 抽水机 2～3 台、5.5kw 潜水泵 2～3 台，振动碾 1 台以确保基坑抽水和围堰填筑。

　2 10.2 主要 劳动力 备配置

　为确保工期目标，根据施工进度安排及强度分析，拟投入明渠开挖的主要劳动力配置见表-6。

　表-6

　明渠开挖主要机械设备配置表

　施工部位 导流明渠上游段 导流明渠下游段 纵向围堰基础 小

　计 挖掘机工 6 4 2 12 15～20t自卸汽车 18 12 6 36 CM-351钻机 2 2 0 4 YQ-100型潜孔钻 4 4 共用 12 YT-28手风钻 8 8 8 24 D85推土机 2 2 共用 4

　 11

　雨季施工技术措施

　1 11 1. .1 1

　一般措施

　⑴ 雨季施工前，对施工场地原有排水系统进行检查，必要时增设排水设施，保证水流畅通；在施工场地周围结合永久结构物加设截水沟，防止地表水流入场内。

　⑵ 受洪水威胁的地段，增设专职值班人员，随时掌握周围水情和汛情，并配备必要的防洪抢险的物资及抽、排水设备等。

　⑶ 及时了解天气预报，观察天气变化情况，合理规划作业区间及机动工程。

　⑷ 雨季施工时，特别是雷暴天气，加强对供、配电设施及用电器材等的维护管理，防止因雷击，漏电等发生人员伤亡或设备损坏等事故。

　1 11 1 .2

　专项措施

　⑴ 雨期开挖注意边坡稳定，加强对边坡的监测。

　⑵ 坝肩开挖施工时，及时排出工作场地内的积水，采取设截水沟、修挡水埂等方法解决。

　⑶ 采用防水爆破材料。

　⑷ 雷暴天气一般不进行大爆破施工，中小型爆破采用非电起爆方式。

　 1 12 2

　开挖质量保证措施

　⑴ 实际施工中，根据现场施工条件，合理安排开挖施工程序，根据岩石地质情况，配备适用的足够数量的施工设备。

　⑵ 施工中严格按国家测绘标准和本工程精度要求进行施工测量，及时、准确测放出施工设计的开挖轮廓线。

　⑶ 加强施工人员技术培训，施工前由技术责任人员向施工人员详细进行技术交底，做到施工标准人人心中有数，施工时严格按照施工规范作业。

　⑷ 石方开挖前先进行爆破试验，在获得较理想的爆破参数的基础上，严格按照确定的爆破参数进行施工。

　⑸ 强化施工过程中工序间的“三检”制度，对所有施工部位的钻孔、装药、联网、爆破、挖装出渣等工序进行全过程的质量监控。

　⑹ 对开挖过程中暴露出的地质缺陷，严格按监理工程师的要求及时处理。

　⑺ 合理安排施工顺序，减少交叉干扰。各项施工环节严格按设计及规范技术要求进行。

　 1 1 3 开挖安全措施

　⑴ 认真作好爆破设计和生产性试验，严格按确定的爆破参数进行爆破作业；爆破时设置安全警戒区，爆破后进行安全性评价，确认安全后方可开放交通。

　⑵ 边坡开挖时支护施工及时跟进，同时加强施工期边坡变形观测和爆破振动监测，并根据观测结果调整开挖支护方案，确保边坡开挖施工安全。

　⑶ 高边坡开挖采用控制爆破技术，使爆渣大块率控制在 5%以内，以便于设置集渣平台进行转渣。

　⑷ 上下同时出渣时，其工作面在平面上错开布置，尽量减少交叉施工干扰。并指派专人负责信息沟通及联络工作，协调各作业面在爆破、开挖等方面的矛盾，指挥出渣运输车辆有序交通。

　⑸ 安排专门人员进行施工道路的维护保养，保证道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置标识牌。

　⑹ 施工现场配备专职安全员监督检查安全措施的落实情况；保证安全必要

　的投入。所有机械操作人员、炮工等均持证上岗，做到定人定机，保持设备完好率。

　 1 1 4 职业健康措施

　⑴ 造孔作业人员配戴防尘口罩，减少尘肺病的产生。

　⑵ 爆破作业采用对环境污染较小的乳化炸药，这种炸药具有密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好，小直径情况下具有雷管敏感度，它通常不采用火炸药为敏化剂，因此生产安全，污染少。

　⑶ 安排专人进行道路维护，晴天洒水降尘、雨天铲土除泥。这样不仅减少了粉尘的产生，还减少了交通压力，防止事故的发生。

　⑷ 合理布局，修建洗澡室、公共卫生间和三级化粪池，生活废水及粪便经三级沉淀池厌氧处理后才排放。

　 1 15 5

　环保 水保措施

　⑴ 项目部设置垃圾桶、泔水桶，确保垃圾、泔水集中处理。

　⑵ 车辆定点有序停放，进入生活区减速行驶和禁鸣喇叭，杜绝噪声扰民。

　⑶ 定点修车，废油、废水集中处理，以免污染环境。

　⑷ 弃渣场安排专人指挥，以免形成陡直坡、造成水土流失。

　⑸ 与设计协商放缓开挖边坡，同时对已挖边坡进行支护，以利边坡稳定和水土保持。

　⑹ 施工区截、排水系统经常有人疏通和修复，保证其截、排水功能，防止水土流失。

　⑺ 路边及生活营地种花、种草，既符合水土保持要求，又美化了生活、工作环境。