2018浅析升船机下游引航道辅助闸室\闸首基础开挖施工技术
摘 要:向家坝水电站闸室、辅助闸首土石方干地开挖和该部位二期纵向混凝土围堰拆除采用常规开挖支护施工方法，不能满足施工进度及安全需要，为确保安全施工，根据不良地质体特性，合理优化施工方法，采取了低梯段、跟进支护、液压钻机造锚杆孔等施工方法。通过实践证明，此施工方法即保证了安全施工，又加快施工进度，同时降低了施工成本。http://
关键词:升船机；辅助闸室；辅助闸首；开挖；围堰拆除；爆破
Abstract: Xiangjiaba hydropower chamber, the auxiliary gate in the first dry excavation of earth and the removal of parts of two longitudinal concrete cofferdam excavation and support the use of conventional construction methods can not meet the construction schedule and safety requirements, to ensure the safety of construction, according to the adverse geological features, optimize the construction method, to take a low bench, up supporting, making bolt-hole hydraulic drilling and other construction methods. Proved through practice, this construction method is to ensure the safety of construction, but also to speed up the construction schedule, while reducing construction costs.
Key Words: ship lift; auxiliary chamber; auxiliary gate first; excavation; cofferdam removed; blasting
中图分类号：U642文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
向家坝水电站通航建筑物型式采用一级全平衡垂直升船机，左、右分别与冲沙孔坝段和厂房坝段相邻，由上游引航道、上闸首（包括挡水坝段和渡槽段）、船厢室段、下闸首和下游引航道（含辅助闸室和辅助闸首）等五部分组成，全长约1530m。此次开挖部位主要涉及辅助闸室、辅助闸首、引航道及靠船墩，包括辅助闸室、辅助闸首土石方干地开挖和该部位二期纵向混凝土围堰的切割拆除，以及引航道和靠船墩水下土石方开挖等项目。
2、施工布置
2.1 施工道路及通道
施工道路利用二期下游土石围堰下基坑道路，进场施工道路1#公路、5#公路、8#公路、9#公路、金沙江大桥，以及新田湾渣场道路。施工场内道路由施工部位经高程260m平台与二期下游土石围堰下基坑道路相连。
2.2 风、水、电及照明布置
2.2.1 施工供风
由于土石方开挖部位工程量小，主要采用移动式空压机供风。在二期下游横向砼围堰堰内坡脚，高程260m平台布置2台9m/min空压机供风，总供风量约18m/min，供风管道沿辅助闸首右侧边线布置，到达施工部位；用风部位主要集中在下游引航道辅助闸首石方开挖，空压机根据进度安排及开挖强度灵活调配。
2.2.2 施工用水
施工用水从二期基坑内至消力池施工区域采用φ50mm钢管引接管道，主要供施工区域内钻爆除尘、清基交面施工。
2.2.3 施工供电、照明
施工用电主要供施工设备及施工照明。施工区布置有35KV变电站10KV开关柜，引接高压裸线架空铺设至二期纵向围堰下游段顶部，布置一台315kVA的变压器供应引航道辅助闸首地基土石方开挖项目施工。工作面附近布置移动金卤灯加强照明，照明配电箱采用带漏电保护产品。
2.3 渣场
前期已规划好的新田湾渣场。
3、开挖施工程序
3.1 开挖分层
根据现场情况，首先将高程260m以上遗留浮渣利用反铲挖装，20t自卸汽车托运至指定渣场；高程260m至高程258m之间为石方开挖，作为单独一层开挖。
3.2 开挖程序
（1）土方明挖 从上至下依次进行，用1.2～1.6m反铲直接开挖、装车（15t～20t），装载机集料，人工辅助开挖和边坡修整。
（2）对于钻孔深度≤4.0m的开挖梯段，采用手风钻浅孔爆破；钻孔深度大于4.0m的开挖梯段或岩层，采取中孔梯段微差爆破，采用QZJ-100B型潜孔钻机钻孔。
（3）爆破开挖施工前，根据所开挖地段的地质情况，在类似地段先进行爆破试验，确定各项爆破参数；开挖施工过程中，不断修正爆破参数，以达到预期的爆破开挖效果。
（4）人工配合反铲处理边坡表面的松动或破碎岩石，以确保临时边坡稳定和施工安全。
（5）施工部位排水采取小型潜水泵抽排至转水泵站集水坑外排。
（6）施工场地、临时道路的施工可以同时进行，尽可能将可利用碴料，就近回填施工场地，满足施工场地高程要求，余碴运至弃渣场。
3.3 施工工艺
3.3.1 施工工艺流程
土石方明挖施工工艺流程详见图3-1。
3.3.2 施工工艺要点
（1）测量放样
导线控制网和施工测量采用LeicaTCR1102全站仪进行。测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行设计规格线测量放样，并检查上一循环超欠挖情况，检测结果及时向现场施工技术人员进行交底。放样内容包括：底板高程、掌子面桩号、设计轮廓线、并按钻爆图破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。
（2）钻孔
风钻手严格按照标定的孔位进行钻孔作业。周边孔需根据测量方向点调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。钻孔过程中要保证各炮孔相互平行，孔位偏差不大于5cm。炮孔造完以后，按“平、直、齐”的要求进行检查，对不符合要求的钻孔重新造孔。
（3）装药爆破
在装药工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工、炮孔堵塞物加工成型，各种规格药卷以及各种段别雷管的准备。炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联接，由经考核合格的炮工，严格按监理工程师批准的钻爆设计成果进行施作。装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前用风水冲洗钻孔。装药严格按照爆破设计图进行，爆破参数在实施过程中不断调整优化。爆破孔装药要密实，堵塞良好。药装完后，由炮工和值班技术员复核检查，确认无误后，撤离人员和设备并放好警戒，炮工负责引爆。炮响30分钟后炮工先检查是否有瞎炮，若有则迅速排除，然后才能进入下一道工序。
（4）安全处理
每循环钻孔前由人工对边坡手持钢钎撬挖排除松动岩块，确保钻孔安全。
4、开挖施工方法
4.1 覆盖层开挖
辅助闸首地基高程260m以上的石渣覆盖层，采用反铲挖装，20t自卸汽车运输至指定渣场。覆盖层开挖中揭露的孤石和大崩块石用反铲挑出集中，采用手风钻浅孔解炮后挖装。
4.2 一般岩石钻爆开挖
辅助闸首地基高程260m-高程258m开挖采用采用YTP-28气腿钻钻孔，孔径φ42mm。钻爆方式为先钻爆拉槽，再扩挖。
钻孔爆破按爆破设计进行，现场指派专人对钻孔参数进行检查，要求孔位偏差不大于5%孔距（或排距），钻孔倾角与方向偏差不大于±2.5%孔深，终孔高程偏差小于20cm。如发现钻孔质量不合格及孔网参数不符合要求，立即进行返工，直到满足爆破设计要求。
岩石爆破设计采用宽孔距、小排距梅花形布孔，装混装炸药或岩石乳化炸药，毫秒雷管分段微差起爆。主爆孔连续不偶合装药。紧邻设计边坡的2～3排梯段炮孔作为缓冲炮孔，采用柱状分段不耦合装药，其孔距和每孔装药量较梯段炮孔减少1/3～1/2，起爆时间迟于前排主爆孔，以减轻对边坡的振动影响。岩石乳化炸药单耗暂按0.40～0.50kg/m3考虑，最终单耗根据爆破试验确定。
梯段爆破采用毫秒微差起爆网络，非电毫秒雷管联网，电雷管起爆。爆破最大一段起爆药量通过试验确定，取得爆破试验成果之前，根据招标文件要求进行控制：距建基面30m以外单响药量不大于250kg，30m～15m不大于150kg，15m以内不大于75kg；并满足质点振动速度的要求。
4.3 保护层开挖
建基面保护层开挖，采用手风钻水平光爆和垂直爆破相结合的爆破方法施工。垂直爆破的部位预留0.5m的保护层。
水平光爆和垂直爆破主要采用YTP-28气腿钻钻孔，孔径φ42mm，孔间距1.0～1.2m，线装药密度为100～120g/m，孔深2～3m；保护层上部垂直孔采用手风钻造孔，孔径42mm，孔底距轮廓面50cm。
水平光爆的装药结构均采用φ25mm乳化炸药不耦合装药。起爆网络采用非电导爆系统、导爆索传爆、电雷管起爆方式。起爆时水平预裂炮孔先于爆破孔起爆的时间不小于75～100ms。水平预裂孔的最大单响药量通过试验确定，在取得爆破试验成果之前，建基面预裂孔最大单响药量按不大于20kg控制。当药量超过规定时，根据预裂部位的具体情况进行串联分段起爆。
4.4混凝土围堰拆除爆破
4.4.1主要爆破范围
二期纵向围堰下游段右辅助闸室第1～5段占压区（坝左0+163.400m以右、桩号0+455.950m以上游区域）拆除施工。鉴于该部位砼高度和室后部较小，且与帷幕线距离相对较大，因此拟采取爆破方法进行拆除施工。
4.4.2主要施工方法
二期纵向围堰下游段占压区混凝土拆除爆破作业施工主要工艺流程为：部位清理→测量放样→钻机就位→造孔验收→装药联网→安全防护→起爆、检查→开挖出渣。
（1）部位清理
二期纵向围堰下游段混凝土表层清理，采取人工打扫清理；第二层钻爆作业面采取吊车吊小型反铲或行走到部位进行清理，然后人工打扫清理。
（2）测量放样
根据爆破设计，对每排孔或特殊孔位进行放样，并对斜孔需放出后视点，孔位需采取红色油漆标识。周边孔按照间距0.3m布置，主爆破孔按照0.5m×0.45m。
（3）钻机就位
钻机主要采取YP28型手风钻进行造孔。
（4）钻孔验收
手风钻造孔孔径为42mm，孔位偏差不大于5cm，孔斜不大于1%，孔深不得小于设计孔深，超深不得大于30cm。
（5）装药联网
严格按照审批合格的爆破设计进行装药、孔口堵塞和联网，以及安全防护作业，确保爆破最大炸药量、最大段单响、爆破方向符合爆破设计要求，爆破作业安全。
（6）开挖出渣
爆破渣料配置配置1台反铲、配3台20t自卸汽车进行开挖出渣，将渣料运至新田湾渣场。
4.5清基交面施工
混凝土浇筑前，对建基面进行基岩整修，将基础表面上的松动岩石、裂隙发育部位岩石采用人工撬挖清理干净，岩石尖角采用人工凿成钝角或园弧，对光滑平直的中缓倾角结构面凿毛或布插筋加糙。采用高压水枪或高压风枪将基岩面清洗干净，在基础建基面上布置潜水泵将施工废水排至建基面以外，终验合格后移方可进行混凝土浇筑。
5、爆破方法
5.1 爆破设计
升船机下游引航道辅助闸首石方开挖钻爆按建基面保护层开挖方法进行，采用手风钻水平预裂和垂直预裂相结合的爆破方法施工，水平预裂和垂直预裂钻孔直径ф42mm，孔距40～50cm,线装药密度80～100g/m，采用ф25药卷间隔不耦合装药，每次循环进尺约3.0m。水平预裂上部用手风钻钻垂直孔，垂直孔孔底距建基面0.5m，孔距1.0～1.2m,排距0.7～0.9m，单耗0.28～0.30kg/m。采用微差爆破，按先爆垂直预裂，后爆爆破孔最后进行水平预裂的顺序进行爆破作业；并严格控制爆破震动和爆破飞石。
施工时严格控制钻孔精度和预裂孔施工工艺，严格控制爆破震动，确保底板平整和不受大的破坏。
5.2 爆破振动和超欠挖控制措施
① 设计轮廓线均采取光面爆破，对地质弱面采取预留保护层，再实施弱爆破开挖。
② 采用红外激光定位技术精确放样，准确标出周边光爆孔的孔位及方向。
③ 所有的孔均在设计轮廓线上开孔，各钻孔之间保持平行，孔底落在同一高程上。
④ 对地质弱面，适当缩短钻孔深度，采用密孔、浅孔、短循环掘进，减小终孔偏差，将光爆岩面误差控制在允许范围内。
⑤ 选用经验丰富，技术熟练的操作手进行钻孔，严格控制钻孔质量。
⑥ 不断在施工中优化爆破设计，确保光爆半孔率满足规范要求。
6、安全保证措施
（1）加强爆破安全防护工作，在爆破部位使用沙袋，钢丝网控制爆破飞石。
（2）对施工人员进行长期安全知识教育，强化安全生产意识，对特种工还须进行专项安全培训，定期考核，持证上岗，以确保施工安全。
（3）加强对爆破材料领用的管理，实行专人专管，定量领用，余量退回的制度，并由安全员监督执行。
（4）设置爆破指挥所，制定完善的爆破规章制度，严格按规定时间爆破，加强爆破警戒，加强开挖爆破作业管理，并加强与航运部门的联系和沟通，保证航运船只的安全。
（5）建立安全警戒、警报系统，在爆破安全警戒区边线（350m范围）由安全人员手持红旗站岗进行警戒，爆破警戒系统采取预报（撤离）、爆破、解除三种警报信号形式。
（6）严格按《爆破安全规程》执行爆破安全管理，采用控制爆破技术，调整爆破方向，控制爆破飞石。
（7）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，严禁人、机械设备入内；爆破后进行安全性评价，确认安全后方可开放交通。
（8）对于爆破或开挖落至河道的石渣，及时用反铲、汽车清除，确保河道畅通，防止洪水汛期造成损失。
（9）加强施工期边坡安全监测，用于指导施工；做好边坡坡面清理，及时撬除危岩和不稳定块体。
（10）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。严格汽驾人员的安全教育与培训，严禁酒后架车和疲劳连续作业。施工部位高差大、道路陡、变道多、车辆行驶要注意安全，严格控制车速，严禁有刹车和转向故障的车辆作业。
（11）施工现场的布置符合防火、防爆等规定和文明施工要求，现场道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置醒目的标识牌，同时禁止非生产人员及车辆进入施工现场。
（12）加强对运输车辆司机的教育，要求对运输车辆定期勤维护保养，保证其完好车况，严禁酒后驾车和疲劳连续作业。
（11）加强爆破振动监测，确保建筑物开挖安全及对已建建筑物的影响。边坡开挖严格按自上而下通层开挖，边坡预裂。
（13）施工现场的布置符合防火、防爆等规定和文明施工要求，现场道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置标识牌，加强夜间照明。对高陡边坡道路和转弯等危险路段，设置防撞墩和警示标识。
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