水电站大坝基坑开挖施工技术

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【摘要】以某水电站大坝基坑开挖施工为例，详细说明了基坑开挖的过程。结合实际的土质和环境，用先进的机器和技术更好的完成水电站大坝的整体工程。

【关键词】水电站；大坝；基坑开挖

中图分类号：TV7 文献标识码： A

一、前言

我国水力资源丰富，水电站除了有发电的功能也有防洪的作用。本文主要从某水电站大坝基坑开挖施工的工程概况、工程的特点、基坑开挖的技术等方面进行了详细的说明。

二、工程具体情况

1.工程概况

某水电站位于某县境内的河流上，坝址距县城15km。大坝基坑开挖长度约330m，宽度约为170~180m，最大开挖高度61.3m，河床平均开挖高度18m，土石方开挖量110万m3。

2.工程特点

（一）工期紧、强度高

大坝基坑开挖施工工期只有7个月，最高月开挖强度达到20余万m3。为了确保大坝基础开挖工期节点目标的实现，联营体本着先进高效的原则，在钻爆、挖装、运输等设备能力的配置上均大于30万m3/月，高于进度指标，确保了大坝基坑开挖的按期完工。

（二）施工干扰大

碾压混凝土围堰施工与坝基开挖平行作业，距离近，坝基开挖爆破作业对混凝土浇筑的影响大。为了减轻爆破振动对混凝土浇筑的影响，在上游围堰混凝土施工前，将大坝基础上游侧20m宽的范围预先钻爆完毕，并达到初验水平，以此形成减震槽，在临近减震槽部位采用弱爆破技术，保证围堰碾压混凝土施工时爆破质点震动速度满足规范要求。

（三）施工难度大

大坝基坑开挖边坡高、陡、险，施工难度大，且现有的主干道均在高程245.00m以上，而下基坑的施工道路布置较困难，出碴道路较远，平均运距为4.5km，而且都是重载上坡、效率低。在大坝基坑开挖施工中，联营体合理规划施工道路以及优化施工方案，切实做好设备的维修与保养，加强施工道路的维护修整，在各交叉路口、道路陡坡段等设立安全行车指挥哨，并在边坡的陡峭段及险段设立路缘石和警示牌，确保施工安全。

三、基坑开挖

岩基开挖就是按照设计要求，将风化、破碎和有缺陷的岩层挖除，使水工建筑物建在完整坚实的岩石面上。开挖的工程量往往很大，从几万立方米到几十万立方米，甚至上千万立方米，需要投入大量的人力、资金和设备，占用很长的式期。

岩基开挖前应做好以下工作：

1.熟悉基本资料。详细坝址区的工程地质和水文地质资料，了解岩性，掌握各种地质缺陷的分布及发育情况。

2.明确水工建筑物设计对地基的具体要求。

3.熟知工程的施工条件和施工技术水平及装备力量。

4.与业主、地质、设计、监理等人员共同研究，确定适宜的地基开挖范围、深度和形态。

四、选择合理的施工方法

基坑开挖的施工方法很多,本工程最合理方法是:

1.根据基坑工程设计所选定的主要施工参数,按基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条牛,提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参数。按分层、分步、对称、平衡的原则制定开挖与支撑的施工工序和施工参数。最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度,以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后、挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。大面积不规则形状的高层建筑深基坑中,基坑挡墙被动区土体在基坑中间部分地层先开挖的过程中,被保留成支承挡墙的土堤,此土堤断面尺寸按其能抵住挡墙的要求而定,亦为主要设计参数。

2.严格按选定的施工程序和施工参数施工,就使复杂多变的施工因素变为较明确而有规律性的施工因素,其引发的时空效应也能较符合设计预期的要求。基坑开挖和支撑的施工技术要点是:按一定长度分段开挖和浇筑结构,在每段开挖中;再分层、每层分小段地开挖和支撑,随挖随撑,施加支撑预应力,完成每小段的开挖和支撑的施工时间限制在一定范围之内。各种形式的基坑均优先考虑以井点降水法改善土性,减小土的流变变形。

3.开挖施工将根据现场的具体条件，采取分区分块自上而下的原则施工，每一区块采取深孔梯段控制预裂爆破方法进行，以潜孔钻钻孔为主，手风钻辅助，采用1.6 m3反铲装碴，用15T自卸汽车运至弃料场。结合本工程实践，笔者总结如下：

（一）边坡预裂孔钻孔：坡面经测量定线后，进行预裂爆破钻孔，造孔时钻机的机架定位符合边坡设计线要求，保证钻孔精度。

（二）爆破孔钻孔：边坡预裂完成后，采用“自上而下、分层分块”梯段微差挤压爆破方法进行梯段造孔。考虑到开挖料的利用，爆破孔的参数根据各时段填筑料的类别、地质因素等条件随时调整。

（三）土方开挖将采取人工配合D85推土机集料，1.6m3反铲装车，15T自卸汽车运输出渣；石渣采取挖掘机装车，15T自卸汽车运到弃料场。

五、质量控制

1.基础面质量控制

为确保边坡开挖质量, 开挖施工时对钻孔、装药和连网爆破各个环节均应严格控制, 尽量减少超挖量, 杜绝欠挖等情况。主要控制措施为:

（一）坝建基面实际开挖轮廊必须符合设计文件所示或监理工程师指定的开口线、坡比、水平尺寸、高程和控制点坐标的要求。

（二）凡与结构接触的界面不得欠挖; 超挖量不应超过15 cm, 开挖面应严格控制平整度, 建基面起伏差不大于20 cm; 为确保坝体的稳定, 建基面不允许开挖成向下游倾斜的顺坡。

（三）开挖后的建基面应干净、粗糙; 建基面上不得有积水或流水, 不得有反坡、倒悬坡、陡坎尖角; 结构面上的泥土、锈斑、粉尘、破碎和松动岩块以及不符合质量要求的岩体等, 均要求采用人工清除或处理。

（四）为保持开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度,要求采用预裂或光面爆破技术; 开挖施工前, 要详细了解坝肩工程地质结构、地形地貌和水文地质情况, 要根据岩体条件严格控制爆破参数,确保岩体的稳定和安全; 对不良地质地段应采取有效的预防性保护措施。

2.爆破质量的控制措施

爆破质量的主要控制措施有:

（一）严格控制钻孔的孔径、孔位、孔深、方向和角度。梯段爆破孔孔径不得大于90mm,预裂爆破孔孔径不得大于90mm,保护层爆破孔孔径不得大于50 mm; 钻孔偏差不大于1度; 开孔误差不应大于15cm。

（二）施工预裂爆破钻孔不得进入预留保护层内;预裂爆破时,在预裂面两端各布置1个导向孔,避免预裂裂缝进入两侧保护岩体内;任何爆破孔不得进入建基面内。

（三）采用间隔装药和不偶合装药, 降低对岩石的挤压破坏作用。

（四）严格控制爆破规模和最大段单响药量。

3.坝基质量评价

（一）簿层灰岩及左岸完整性较差的中厚层灰岩部分地段的起伏差及松驰层厚度偏大，加强基础整修也可满足要求。

（二）基础地质缺陷断（夹）层的开挖按照设计要求和专家建议进行了凿槽置换回填混凝土和深孔固结灌浆加固处理，经固结灌浆后坝基测区岩体纵波波速平均值均在4000m/s以上。低波速区段提高18%左右，灌浆效果明显。

（三）坝基开挖属隐蔽性工程，在坝基开挖轮廓线完成后进行了初验，基础整修处理完毕混凝土开仓浇筑前均已经设计、地质、施工、监理共同现场验收签证，无遗留问题和保留意见，验收合格。

六、结束语

本文由一个例子总结了水电站大坝基坑开挖具体施工过程，也对基坑的质量控制进行了说明，希望对该领域的研究具有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]董彬,侯先廷,王裕彪.拉西瓦水电站混凝土双曲高拱坝坝基开挖[J].水力发电,2007,27(11):31-33.

[2]公路养护工程常见病害及防治[M],北京,人民交通出版社,2006.

[3]市政工程质量通病及防治[M],北京,中国建筑出版社,1998.