大坝开挖施工方案

大坝开挖施工方案

1、 概述

渡口坝水电站混凝土拱坝为3级建筑物。建基面高程470.00m，坝顶高程578.50m，最大坝高108.5m。体型采用抛物线型变厚双曲拱坝，顶拱中心角980，最大半中心角46.76°，最小半中心角26.88°，拱冠梁处拱圈中心线最大曲率半径120.6m，最小曲率半径53.4m，坝轴线长284.123m，共分16个坝段。坝顶厚4.5m，底厚20.0m，厚高比0.18。坝体内设灌浆廊道、交通廊道、集水井、抽水泵和放空管等，坝外设灌浆平洞、排水洞、交通桥、坝后桥和电梯井等。

渡口坝水电站大坝基础土石方开挖主要为左右岸坝肩及基坑开挖，截流后开挖大坝基础部分。左右岸坝肩开挖从650m高程到470m高程，开挖高度约为180m。边坡开挖高度约180m，坝基底宽约70m。 大坝开挖主要工程量为：土方明挖5800方，石方明挖50.24万方。

大坝开挖施工时段：

左右岸坝肩开挖：2007年10月1日~2008年1月28日； 坝基开挖：2008年1月28日~2008年2月28日。 2、施工布置

（1）供风

工程主体石方开挖共计72.37万m3，在右岸设立1#、2#空压站，在左岸设立3#、4#空压站。每座空压站内集中布置1台20m3/min的固定式电动空压机集中供风，并由5台12m3/min的移动式柴油空压机辅助供风，总供风能力140m3/min。供左右岸坝肩、进水口及引水隧洞、水垫塘供风。

（2）供水

土石方施工用水采用系统供水，由主供水管接支管至各施工部位。 （3）供电

接系统电源供电。 （4）施工道路

左右岸分别修建4条土方机械行走临时施工道路，延伸至边坡开口，坡度和宽度满足土方机械行走即可，具体如下：

左岸高程578.5m施工道路：为新建左岸上坝公路，起点为左岸乡村公路，高程约520m，至终点左坝肩，高程578.5m。道路全长约535.3m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸缆机平台开挖、左坝肩开挖和坝顶砼运输道路。

左岸高程558.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，高程约515m，至终点左岸边坡，高程558.5m。道路全长约411.2m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸558.5m高程以下土石方开挖和取水口及引水隧洞施工用道路。

左岸高程538.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，高程约510m，至终点左岸边坡，高程538.5m。道路全长约295.5m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸538.5m高程以下土石方开挖施工用道路。

左岸高程518.5m施工道路：为新建左岸开挖道路，起点为左岸2#乡村公路，

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高程约505m，至终点左岸边坡，高程518.5m。道路全长约138.3m，最大纵坡比为10%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为左岸518.5m高程以下土石方开挖施工用道路。

右岸高程578.5m施工道路：为新建右岸上坝道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约578.5m，至终点右坝肩，高程578.5m。道路全长约108.6m，最大纵坡比为3%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸坝顶土石方开挖和右坝肩砼及灌浆等施工道路。

右岸高程558.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约550m，至终点右边坡，高程558.5m。道路全长约275.6m，最大纵坡比为5%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡558.5m高程以下土石方开挖等施工道路。

右岸高程538.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约535m，至终点右边坡，高程538.5m。道路全长约193.2m，最大纵坡比为3%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡538.5m高程以下土石方开挖等施工道路。

右岸高程518.5m施工道路：为新建右岸开挖道路，起点为右岸2#乡村公路，高程约518.5m，至终点右边坡，高程518.5m。道路全长约115.6m，最大纵坡比为2%，路面宽5m，为泥结石路面，此道路石方开挖需用控制爆破。此道路主要为右岸边坡518.5m高程以下土石方开挖等施工道路。

具体布置见附图：坝肩开挖施工道路布置图 3、爆破试验

3、1爆破方法选择及参数的确定

（1）爆破方法选择

在筛拌系统场地选取与坝肩岩层相似地段作为试验部位，采用梯段台阶爆破，潜孔钻机钻孔，孔径为φ100。根据理论和经验数据参考，确定爆破方法——台阶高度、孔间微差以及孔内全偶合连续装药，孔内下部全偶合连续装药，中上部不偶合间隔装药，V型起爆网络等。使用卷状乳化炸药和散装乳化混合炸药，卷状炸药由人工装孔。

（2）爆破参数的确定

依据现场实际情况，拟定了爆破试验的方法和基本钻孔参数（孔径为φ100mm）。通过现场试验确定基本孔网布置格式和起爆方式。爆破试验所选参数见表1-1。

表1-1 爆破试验使用参数表 项 目 实际使用参数 台阶高度 10m 孔距a/抵抗线w a/w=1(设计值) a/w=1—1.4(使用值) 单耗q q =0.5—0.6kg/m3 试验使用值 堵塞长度L L=1.0w 3、2 试验施工方法

由试验人员在现场按布孔设计图放样，并在炮孔位置做上明显的标记。用YQ-100型钻机钻孔，孔径为φ100mm。钻孔结束后，由施工和试验人员检查测量孔深、孔距、排距、孔斜、抵抗线等，并逐孔编号填表登记。根据选用的单耗参

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数，逐孔计算装药量。填写装药单，并注明连续装药或者是分段装药，每孔一张表。

炸药选用卷装乳化炸药，孔内用导爆索，孔外联毫秒电雷管，用起爆器起爆。装药一律由炮工进行操作，施工、质检和试验人员在现场检查验收。 3、3 爆破振动观测

在做爆破试验时，专业技术人员进行振动观测试验。每一次爆破之前，在距离爆破中心10m、20m、50m处放置振动数字观测仪。 3、4 试验结果及分析

爆破之后读取结果值，将单段起爆药量、距离与质点振动速度进行分析，量化本工程地质与爆破有关的参数。并根据实测结果值与有关规范规定值进行比较，观测和检查爆破对周围建筑物及工程本身的振动危害，适当调整爆破参数。将试验结果及分析，选定的爆破参数上报给监理工程师审批，然后才能实施。 4、坝肩开挖方法 4、1施工程序

4、1、1 开挖施工程序

高边坡开挖按照自上而下的施工顺序，分层进行开挖，梯段高度10.0m，大坝坝肩和坝基遵循自上游至下游的施工顺序（详见：坝肩开挖分层分区图）。其工作面开挖施工工艺流程见图1-1。

测量放样 植被清理 喷锚支护 人工清渣 截水沟开挖 测量放样 边坡削土方开边坡预裂 石方钻爆 喷锚支土石方挖、装、运 验 收 图1-1 土石方开挖程序图

4、1、2 支护施工程序

边坡支护遵循从上至下分层分区跟进施工的原则，上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。随机锚杆与开挖工作面、喷护与开挖工作面及排水孔与开挖工作面高差不大于18m，并满足边坡稳定和限制卸荷松弛的要求。

在边坡开挖前，应首先进行周边截、排水沟的施工。周边截、排水沟施工完毕后，才能进行相应部位的边坡开挖施工。支护施工随边坡开挖及时跟进。边坡支护工序流程如下：

周边截、排水沟施工→边坡开挖→锚喷施工→排水孔施工。

在一级边坡及马道开挖形成且满足设计要求后，即可进行锚喷施工，下一级

3

边坡开挖继续进行。对于开挖揭露出的不稳定岩体，应随着坡面层间开挖及时进行随机锚杆锚固；系统锚杆及喷射混凝土作业利用在马道上分区搭设施工脚手架进行。 4、2开挖方法

4、2、1 土方开挖施工说明 正式开工之前，安排人工清理开挖区域内的树木和有碍杂物，并将所清理物按监理指定方式进行处理。同时，将开挖区域上部孤石、险石排除，较大块石用小炮清除。清理完毕后，开挖边坡上部截水沟，截水沟距边坡开口水平距不大于3m，梯形断面，开挖料转运至开挖范围内，或就近洼地回填。排水沟开挖顺序自边坡顶部开始，顺地形向下，保证水流畅通即可。

开挖土料运至上游右岸弃渣场，平均运距1.0km。弃渣用D85推土机推平，平面略向河床倾斜，保持良好的排水，并保证弃渣场边坡稳定。

4、2、2 石方开挖施工方法

采用深孔梯段爆破、浅孔梯段爆破、预裂爆破、光面爆破结合的综合爆破方案，确保建基面的完整、稳定。爆破石碴大部分抛入河道，少量松动块石采用手风钻打孔小炮爆破后人工清除。爆破顺序自上而下，梯段高度不大于10米。主要采用多排孔“V”形微差爆破起爆方案，加强岩块的碰撞和挤压。

爆破材料选用乳化炸药，爆速≥3600m/s，猛度≥13mm，殉爆距离≥4cm。起爆器材选用1～20段的导爆管，1～10段电雷管，高爆速导爆索，少量火雷管、导火索。

钻孔设备：用CM351液压钻或YQ-100型钻机钻孔，孔径为φ100mm。 (1)深孔梯段爆破 a、梯段要素

梯段要素见图1－2

BL2LHWW1hbL1图1－2 梯段要素示意图

H－梯段高度 W1－底盘抵抗线 h－超深 L－孔深 L1－装药长度 L2－堵塞长度 α－梯段坡面角 b－排距 B－梯段上肩线至前排孔的距离 W－炮孔的最小抵抗线 b、 钻孔形式

α 4

图1－3 钻孔形式示意图

c、

布孔方式

布孔方式采用梅花形布孔，见图1－4：

预裂孔减震孔主爆孔主爆孔主爆孔主爆孔1m1m1m3m3m3m3m3m图1-4 布孔方式图

d、

爆破参数

1. 孔径d＝100mm，钻孔倾角α＝73°； 2. 梯段高度H＝10m;

3. 超深h＝0.7m，孔深l斜＝11.1m；

5

2.5m2.5m2.5m2m2m73°1m1m1m1m1m1m1m

4. 堵塞长度l堵＝2.5m;

5. 装药系数τ＝1－l堵／l＝0.78;

6. 炸药单耗q＝0.4+0.02(f-2)=0.64kg/m3; 7. 减震孔采用乳化炸药，药卷直径dc＝70mm， 8. 主爆孔采用乳化炸药，药卷直径dc＝80mm。

e、 爆破方案和起爆顺序

孔内采用塑料非电雷管微差起爆网路起爆，主爆孔内使用MS1段，孔间采用MS2段，排间使用MS4段雷管；预裂孔双导爆索下孔，导爆索直接用孔外传爆雷管复式引爆，如图1－5：

预裂孔0ms减震孔主爆孔主爆孔主爆孔主爆孔75ms250ms325ms225ms300ms275ms275ms200ms300ms225ms150ms75ms325ms250ms0ms200ms175ms100ms150ms50ms125ms25ms100ms125ms25ms50ms0ms图1－5 起爆网路

（2） 浅孔梯段爆破

保护层开挖、高边坡清刷、部分孤石悬石采用浅孔梯段爆破。 a、爆破参数

1. 钻孔直径d=42mm,钻孔倾角依据现场具体情况定； 2. 梯段高度H≤3m;

3. 超深h=（8～12）d＝0.336～0.604m，取h＝0.4m，孔深

h=H+0.4m;

4. 堵塞长度l堵＝（20～30）d，取l堵＝1.0m； 5. 装药系数τ＝1－l堵／l； 6. 炸药单耗q＝0.64kg/m3；

7. 采用乳化炸药，药卷直径dc=0.032m，单节炸药150g/节；

b、 爆破方案和起爆顺序

大面积位置网路布置依照深孔梯段爆破设计，小面积个别孤石破碎利用非电雷管直接孔内微差起爆。 （3） 预裂爆破

a、爆破参数见表1-2

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实际梯段钻孔超深孔径孔深高度倾角 （m） (mm) （m） （m） 10 73° 0.6 11m 100 孔距(m) 线装药密度（g/m） 药包间隔长度（cm） 3.2 底部堵塞炸药长度增量（m） （kg） 3.4 1.5 1.0 849 b、爆破方案和起爆顺序 采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用 复式导爆索起爆，提前主爆孔25MS起爆。 （4） 光面爆破

a、爆破参数见表1-3 不耦合系数 2.0 钻孔炮孔密最小抵倾角 集系数 抗线（m） 73° 1.0 0．75 孔径(mm) 42 孔距(m) 0．60 线装药密度（kg/m） 0.25 b、爆破方案和起爆顺序 光面爆破采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用导爆索单独起爆或滞后于主爆孔起爆。 5、坝基开挖方法 5、1施工程序

大坝基坑施工开挖程序如下：

基坑抽水→下基坑道路修建→高程478m以上弃渣及浮渣开挖→高程471~478m范围砾岩浅孔梯段爆破开挖→470~471m保护层光面爆破开挖→人工清理、出渣→ 建基面验收 5、2施工方法

5、2、1 高程490m高程以下弃渣及浮渣开挖：

河床基坑弃渣及浮渣主要来源于左右岸坝肩490m高程以上开挖石渣约40万方及取水引水工程开挖弃渣约1.5万方，采用4台1.6m3和4台1.3 M3反铲各陪备20吨自卸汽车4台从四个工作面同时开挖运输出渣，其中一部分用于上游围堰填筑，对于多余石渣运到左岸上游弃渣场。

5、2、2 高程471~478砾岩开挖 爆破参数：

（1） 钻孔直径d=42mm,钻孔倾角依据现场具体情况定； （2） 梯段高度H≤3m; （3） 超深h=（8～12）d＝0.336～0.604m，取h＝0.4m，孔深h=H+0.4m; （4） 堵塞长度l堵＝（20～30）d，取l堵＝1.0m； （5） 装药系数τ＝1－l堵／l； （6） 炸药单耗q＝0.64kg/m3；

（7） 采用乳化炸药，药卷直径dc=0.032m，单节重200g/节； 5、2、3保护层光面爆破开挖

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（1） 爆破参数：1-4 不耦合系数 2.0 钻孔炮孔密最小抵倾角 集系数 抗线（m） 73° 1.0 0．75 孔径(mm) 42 孔距(m) 0．60 线装药密度（kg/m） 0.25 （2）爆破方案和起爆顺序 光面爆破采用高爆速导爆索孔内传爆，长竹条固定药包，孔外采用导爆索单独起爆或滞后于主爆孔起爆。 6、爆破质量与安全控制 6、1爆破安全距离

a、爆破安全距离验算 冲击波安全距离 Rk=KkQ1/3

Rk----空气冲击波最小安全距离，m

Kk----系数，作业人员取25，居民或其他人区60 Q----装药量，暂按250kg计算 Rk=KkQ1/3=60×2501/3=377 m Rk=KkQ1/3=25×2501/3=157 m 个别飞石安全距离

根据相关规定，飞石安全距离一般为300m以内。

根据以上验算，爆破警戒距离控制约400m，安全能有保障。 采用以下方式控制爆破空气冲击波

a、 利用峡谷地形控制起爆方向，避炮人员离开峡谷纵

深方向和峡谷出口处；

b、 采用合理爆破参数，保证堵塞长度和质量，选择合

理的微差爆破时差，减少地面导爆索网络，采用孔底方向起爆方式，减小空气冲击的强度。 6、2安全警戒

本工程施工场面狭小，为避免安全事故，拟采取以下主要安全措施： （1）、爆破作业人员一律持证上岗，严格按爆破规程作业，对辅助作业人员加强安全教；

（2）、钻孔施工时，由测量人员放线，施工人员现场布炮孔并予以标记，向操作人员进行技术交底，包括各项爆破参数；

（3）、钻孔施工时，由爆破工程师现场督促检查钻孔施工质量，严格按设计施工；

（4）、钻孔施工完毕，经验收合格后，由爆破工程师现场组织装药联网作业， （5）、严格爆破器材的管理，由专人负责发放及回收爆破器材，爆破器材在运输过程中，由爆破人员负责押运，运输过程中不得抛掷、撞击；现场由专人负责管理，严防明火接近；

（6）、严格爆破警戒，每次爆破前划出安全范围，由专职安全小组于警戒区内负责警戒，经确认人员、设备疏散完毕后，方可进行引爆作业。

（7）、爆破以后，安全检查人员提前到场进行检查，发现瞎炮后立即设明显

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标记，由炮工进场当场处理，如情况复杂，应仔细研究制定处理方案。经确认无安全隐患后，方可鸣笛解除警报，恢复正常施工。

（8）、应用微差爆破控制单响药量，合理制定分段间隔时间，避免应力波叠加以减少爆破振动，控制飞石距离，确保爆破安全。

（9）、具体警戒安排如下：

a、每日6：00～7：15，11：30～12：15；17：30～18：15 为三次爆破时间，警戒信号为手摇式音响信号，表示如下：

b、预告信号：间断鸣三次长声，如图示： 30秒 30秒 30秒

（停） （停）

c、准备信号：在预告信号20分钟后发布，间断鸣一长一

短，三次，如图示：

20秒 10秒 20秒 10秒 20秒 10秒 （停） （停）

d、起爆信号：准备信号10分钟后发出，连续三短声，如

图示：

10秒 10秒 10秒 （停） （停） e、解除信号：炮响20分钟后，检查人员方可进入现场进

行检查。确认安全后，由爆破作业负责人通知警报房发出解除警报。一声长声，如图示： 60秒

f安全警戒人员持对讲机，戴红袖章，拿小红旗，按每次爆破安全警戒通知单进入指定的区域进行警戒任务。 6、3开挖质量保证措施

（1）控制单响起爆药量在50Kg以内，雷管分段延期时间大于10毫秒，一次爆破最大药量在250Kg以内。

（2）开挖钻斜孔，并在孔底设5—10cm厚柔性垫层。 （3）、装药前，由专业人员逐一检查孔深、孔距、孔位等造孔质量，检查合格后方能进行装药施工。

（4）、装药时，派专人现场监督装药量等关键工序，确保按设计装药。 （5）、钻孔前，由专业测量人员放线（包括开口线、底口线及开挖深度等），并向具体操作人员现场交底。 6、4 开挖施工质量目标

（1）光面爆破孔炮孔残留率大于80%，径向平均超挖小于20cm，相领两炮孔不平整度小于15cm。

（2）控制开挖平面尺寸误差不超过20cm；最大超挖深度不超过20cm。 （3）钻爆时尽量控制碴料的块度，以利于出碴。 7、施工资源配置 劳动力配置见表1-6 机械设备配置见表1-7

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年度 工种（人） 管服人员 测量工 电工 钻爆工 电焊工 空压工 司机 钢筋工 普工 合计 年度 设备（台） 推土机 反铲（1.3方） 反铲（1.6方） 装载机（3.1方） 自卸汽车（20t） 洒水车 CM351液压钻机 潜孔钻 手风钻 风镐 固定空压机（20立方） 移动空压机（12立方） 测量仪器（全站、水准、径维） 爆破震动监测仪 年表1-6 机械设备配置表 2007年度 2007年下半年度 4 4 6 1 30 1 2 10 30 4 4 5 1 1 4 6 2 40 1 2 12 40 4 4 5 1 1 2008年度 2008年上半年度 4 2007年下半年度 12 4 3 50 6 20 80 3 15 193 2008年上半年度 15 4 3 50 8 20 80 8 20 208 表1-5 劳动力配置表 2007年度 2008年度 度10

平板车 混凝土喷射机 气腿钻（YTP-26） 锚杆注浆机 3.0 m 3注浆机 5.0 m 3注浆机 穿心千斤顶（YCD120） 穿心千斤顶（YCD200） 穿心千斤顶（YCD350） 张拉机（YCW350） 锚具挤压机（GYJ） 锚杆拉拔器 锚杆注浆机（MZ-1） 张拉机 1 2 8 2 2 2 3 3 3 3 2 1 1 3

1 2 8 2 2 2 3 3 3 3 2 1 1 3 11