第08章 溢洪道开挖与支护
08.1不分类料及岩石开挖
08.1.1概述
一、溢洪道紧邻右坝端布置，包括进口段、闸室段、泄槽段及挑流鼻坎，本标承担SP.0+290以前EL857m高程以下及SP.0+290以后EL775m高程以下的开挖及支护，施工对开挖与支护的工序衔接应全面考虑、合理安排。
二、工程地质
溢洪道岩质由含煤中、细粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩以及煤质页岩组成，沿线有一些厚3～20m块碎石分布，尤其是煤质页岩受层间剪切错动形成破碎带，较大的有L9、L10、L11、L12，由此构成的地基和边坡需要采取妥善的加固保护措施。溢洪道开挖中可能会遇到废旧煤硐，应引起高度重视。
开挖过程中会使溢洪道内边坡(SW侧)的L12层间剪切破碎带出露，位于下部坡脚，且向斜轴向坡外(NE向)的倾伏角达25°～35°，易使上部坡体沿差软弱的L12产生滑坡失稳，施工中应及时采取可靠的结构支护措施。
三、主要工程量
溢洪道开挖总量504850 m3，其中不分类料130150 m3，石方374700 m3，根据工程地质特点，施工规划采取10 m分层开挖，各梯段工程量见表08-1-1。
溢洪道开挖工程量表
表08-1-1
| 序 号 | 部 位 | 单位 | 工 程 量 | ||
| 不分类料开挖 | 石方开挖 | ||||
| SP.0+290以前 | 1 | EL857m~EL847m | m3 | 22180 | 54930 |
| 2 | EL847m~EL837m | m3 | 22610 | 75780 | |
| 3 | EL837m~EL823.5m | m3 | 25830 | 68350 | |
| SP.0+290以后 | 4 | EL775m~EL765m | m3 | 28250 | 53910 |
| 5 | EL765m~EL755m | m3 | 26680 | 50100 | |
| 6 | EL755m~EL745m | m3 | 2740 | 46280 | |
| 7 | EL745m~EL738m | m3 | 1860 | 25350 | |
| 合计 | m3 | 130150 | 374700 | ||
08.1.2施工布置
一、主要施工道路布置
EL857 m施工道路：利用已形成的5#公路延伸至EL800 m处为起点，沿溢洪道首部山坡以10％ 纵坡“之”字形盘升至溢洪道首部EL857 m高程，该道路负担完成SP.0+290以前的开挖运输任务。开挖料经5#公路到压重体填筑或弃碴场。
EL857 m ～EL823.50 m施工道路：以溢洪道SP.0-006.50桩号处为起点以10％左右的纵坡在开挖区内降至EL823.50 m高程。在该道路下降过程中逐层完成SP.0+290以前各梯段的开挖，开挖料经EL857 m施工道路运往压重体填筑或弃碴场。
EL775m～EL738m施工道路：拟从老213国道EL765m高程处直接进入溢洪道尾部完成EL775m～EL765m高程的开挖。再从1#公路EL755m高程处直接进入溢洪道挑流鼻坎EL755m、EL745m、EL738m高程，分别完成溢洪道SP.0+290以后各梯段的开挖。开挖料经老213国道及紫下大桥运往大坝填筑或水文站1#、2#堆碴(料)场。
以上道路路面宽9m。平面布置详见（ZPP/IC1-01）及总平面布置。
- 二、风、水、电布置
供风：根据工作面变化频繁的特点，采用17m3/min、20m3/min、9m3/min移动式压风机就近供风。
供水：初期施工，各工作面由水泵直供，待右岸EL910m的高位水池形成后，由水管直接接至工作面供水。
供电：主要是工作面照明所用。
具体布置详见第02章“施工总平面布置”。
三、开挖区布置
开挖严格按照“自上而下，分层开挖”的顺序进行，上一层的支护应保证下层开挖安全顺利进行,未完成上一层的支护,严禁进行下一层的开挖,开挖区梯段划分详见图(ZPP/IC1-18)。
08.1.3施工程序
施工应自上而下、分层、分块依序进行，各层开挖前应首先做好永久及临时的排截水措施，必要时增设坑槽，使用机械排除，以确保工作面及边坡安全，具体施工程序见下图：
机械出碴
层次验收
进入下层开挖循环
结束
开挖区坡面危石处理
山坡剥离、排截水沟施工
进场施工道路开挖
测量放样定线
预裂、梯段钻孔
边坡预裂爆破、梯段爆破
建基面及边坡处理、放样验收
各种支护及安全处理
测量放样
08.1.4 开挖施工方法
一、开挖技术要求
1. 开挖应自上而下进行，高度较大的边坡应分梯段（分层）开挖，严禁采取自下而上的开挖方式。
2. 对于开挖出露的软弱岩层和构造破碎带区域以及煤窑煤洞、探洞，必须按施工图纸和监理人的指示进行处理，并采取排水或堵水等措施。
3. 开挖边坡的支护应在分层开挖过程中遂层完成，上层的支护应保证下层的开挖安全顺利进行，未完成上层的支护，严禁进行下一层的开挖。
4. 邻近水平建基面，应预留岩体保护层，其保护层厚度及开挖方法应经试验，监理人批准方可进行。
5. 开挖后的基础岩石应干净、粗糙，建基面不得有反坡，侧悬坡、陡坎尖角，开挖面不充许欠挖，严格控制平整度。
6. 为保证开挖面符合设计要求，保持开挖后基岩的完整性和开挖面的平整度，应采用预裂爆破或光面爆破技术。
7. 严格控制爆破震动。
二、不分类料开挖
溢洪道不分类料含量较大,约130150m3,需在各梯段开挖前提早清除,以确保石方开挖及支护的顺利进行,采用PC-200反铲剥土，手风钻松动配合,自上而下分层进行,出碴利用TY220推土机集料，PC-400正铲挖土机上料配以20t自卸车,利用各层施工道路运往堆碴场。
三、石方开挖
1. 溢洪道整个开挖区划分为SP.0+290以前、SP.0+290以后两大部分，两部分开挖互不影响，同时进行。开挖分层、分块详见图(ZPP/IC1-18)。
整个开挖区开挖自上而下分层进行。
①SP.0+290以前首先进行EL857m～EL847m高程的开挖，一次性完成，抢出工作面供支护使用。在EL857m～EL847m支护的同时，进行EL847m～EL837m高程的不分类料开挖，待EL857m～EL847m高程的支护完成后，集中力量一次性完成EL847m~EL837m高程的石方开挖，然后及时进行该层的支护。如此循环，逐层完成各梯段开挖。
SP.0+290以后的开挖施工方法与此类同。
②梯段爆破采用“自上而下，分层分块”微差爆破方法施工，选用潜孔钻造孔，梅花型布孔，临近边坡时增设缓冲孔，保护预裂面，各梯段不分类料采用反铲和手风钻配合提前开挖。
③边坡预裂造孔，所有坡面边界经测量定线后进行预裂造孔，采用潜孔钻造孔，造孔时钻机样架定位必须满足边坡设计要求确保钻孔精度，各级预裂面应按设计要求一次成型，且需在每层支护前完成。垂直于最终开挖面5m距离内所有爆破钻孔的直径应小于75mm。
④建基面采用预留岩体保护层的开挖方法，保护层厚度2～2.5m，手风钻多层(至少三层)、浅孔、光面爆破。在保护层开挖的过程中，采用分层、控制的方法完成地下连续墙的开挖，即对L12破碎带的挖除处理。其中地下连续墙窄且深，采用人工和机械相结合的方法开挖，施工中要加强支护确保施工及中间薄壁安全，同时及时进行混凝土浇筑。
⑤开挖石碴采用PC-400正铲挖土机装车，CAT966E装载机、TY220推土机配合，20t自卸车运输的方式进行，石碴经各层施工道路运往堆碴场，完成一层进入下一层开挖之前，需进行工作面机械、人工清底。
⑥各梯段开挖前需做好排截水工作，永久边坡开挖前按施工图纸在山坡上部做好截水沟，以防雨水漫流冲刷山坡；坡脚及施工场地周边、堆碴场做好排水设施，及时排除积水，确保施工安全，同时注意防止施工排水污染河流。
⑦施工中遇煤层和废煤洞采空区时，需加强检测和通风措施，预防瓦斯爆炸事故的发生。
2．不良地质地段开挖
紫坪铺水利工程坝区地质条件复杂，施工中会遇到软弱，破碎的不良地质情况，故在施工中应严格按照“勤观测、弱爆破、强支护”的原则进行。
遇不良地质地段施工时，应首先加强观测，注意边坡岩体的变动，及时采取相应的技术措施，确保安全。
开挖过程中应采取“浅孔、少药、多循环”及预留保护层的施工方法，施工中一旦遇到不良地质地段，应马上改变施工方法，采取小孔径机具钻浅孔，而且多打孔，少装药，多次循环的方法进行保护层开挖，同时采取“梯段内进行多次梯段分层开挖”的措施，以确保边坡稳定。
随着开挖的进行及时支护，而且应采取加强支护手段，随着梯段内梯段的完成，就及时进行支护，以确保施工安全。
如遇不良地质地段，施工前做详细的“开挖施工方案及支护措施”，并报监理批准方可施工。
3、爆破参数选择
(1)梯段爆破参数选择
钻孔机具: YQ-100B潜孔钻
孔 径: D=75～100mm
梯段高度: H=10m
钻孔角度: 75°～90°
炮孔孔距: a=3-3.5m
炮孔排距: b=2.5～3.0m
单 耗: q=0.35～0.40kg/m3
炮孔堵塞长度: L=2.5～3.0m
超 深: 0.5～0.8m（临近建基面的上层钻孔不得超深）
(2)预裂爆破参数选择
钻孔机具: YQ-100B潜孔钻
孔 径: D=75mm
孔 距: a=80～100cm
药卷直径: d=32mm
不隅合系数: δ=2.2
线装药密度: 250～300g/m
以上爆破参数均为初步设计，在实际施工中应首先进行爆破试验，使各参数均调整到最为合理，以确保工程质量和边坡稳定。
08.1.5 爆破试验
为保证火工材料的使用安全及工程质量，必须进行一系列的爆破试验，所有各项试验均需工程师审核后，进行现场实地试验。
1. 火工材料性能检验
对于新入库的火工材料必须进行常规抽样性能检验，确保火工材料的使用安全，现场开挖爆破不得使用不合格材料。
2. 梯段、预裂爆破参数试验
根据施工要求，必须在开挖前期施工过程中进行生产性爆破试验，为规模性的梯段、预裂爆破提供合理的参数，试验前应根据实际情况进行专题设计，以保证最佳的预裂效果。
08.1.6 溢洪道土石方明挖施工进度计划
溢洪道施工边坡支护工作量较大，故开挖应及时完成，以供坡面支护所用，其具体进度按排见下表：(表08-1-2)
| 序号 | 工程项目 | 单位 | 工程量 | 2002 | 2003 | 2004 | |||||||||||||||||||||||||
| 不分类 料开挖 | 岩石 开挖 | 小计 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||||
| 1 | 施工道路 | 项 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | SP.0+290以前 | EL857m~EL847m | m3 | 22180 | 54930 | 77110 | |||||||||||||||||||||||||
| 3 | EL847m~EL837m | m3 | 22610 | 75780 | 98390 | ||||||||||||||||||||||||||
| 4 | EL837m~EL823.5m | m3 | 25830 | 68350 | 94180 | ||||||||||||||||||||||||||
| 5 | SP.0+290以后 | EL775m~EL765m | m3 | 28250 | 53910 | 82160 | |||||||||||||||||||||||||
| 6 | EL765m~EL755m | m3 | 26680 | 50100 | 76780 | ||||||||||||||||||||||||||
| 7 | EL755m~EL745m | m3 | 2740 | 46280 | 49020 | ||||||||||||||||||||||||||
| 8 | EL745m~EL738m | m3 | 1860 | 25350 | 27210 | ||||||||||||||||||||||||||
| 9 | 合 计 | m3 | 130150 | 374700 | 504850 | ||||||||||||||||||||||||||
| 10 | 备 注 | ||||||||||||||||||||||||||||||
溢 洪 道 开 挖 施 工 进 度 表
表08-1-2
08.1.7 主要施工设备
主 要 施 工 设 备 表
表08-1-3
| 序号 | 名 称 | 数量 | 规 格 | 备 注 |
| 1 | 空压机 | 6 | 20m3/min | 移动式 |
| 2 | 空压机 | 2 | 17m3/min | 移动式 |
| 3 | 空压机 | 2 | 9m3/min | 移动式 |
| 4 | 潜孔钻机 | 12 | YQ-100B | |
| 5 | 手风钻机 | 5 | YTP-26 | |
| 6 | 装载机 | 2 | CAT966E | |
| 7 | 液压挖掘机 | 2 | PC-200 | 反铲 |
| 8 | 液压挖掘机 | 2 | PC-400 | 正铲 |
| 9 | 交流电焊机 | 2 | AX-300 | 潜孔钻样架焊接用 |
| 10 | 推土机 | 2 | TY220 | |
| 11 | 自卸汽车 | 12 | 20T | |
| 12 | 测量仪器1套 | 1 | T2经纬仪、S3水准仪、PCH-2测距仪各一件 |
08.1.8 主要劳动力人员配备（二班制十二小时）
主 要 劳 动 力 人 员 配 备 表
表08-1-4
| 序号 | 工 种 | 人 员 | 工 作 内 容 |
| 1 | 压风工 | 12 | 压风机运转操作 |
| 2 | 风钻工 | 50 | 钻机操作 |
| 3 | 修理工 | 8 | 各种机械修理、维护 |
| 4 | 炮工 | 6 | 爆破作业 |
| 5 | 电工 | 2 | 用电维护 |
| 6 | 测量工 | 5 | 系统测量 |
| 7 | 挖掘机驾驶员 | 8 | 机械操作 |
| 8 | 自卸车驾驶员 | 24 | 机械操作 |
| 9 | 推土机驾驶员 | 4 | 工作面清理 |
| 10 | 装载机驾驶员 | 4 | 局部出碴 |
| 11 | 电焊工 | 4 | 样架焊接等 |
| 12 | 普工 | 15 | 工作面道路维护等 |
| 13 | 合计 | 142 |
08.1.9主要材料消耗
主 要 材 料 消 耗 表
表08-1-5
| 名 称 | 单 位 | 数 量 | 说 明 |
| 炸药 | T | 150 | 药卷直径分别为φ32mm、φ60mm、φ70mm |
| 导爆索 | 米 | 10000 | 防水型普通导火索 |
| 毫秒非电雷管 | 发 | 20000 | 1-15段系列导爆管长度不短于4.5m |
| 火雷管 | 发 | 1500 | |
| 导火线 | m | 3000 |
08.1.10 安全保证措施及爆破监控
一、爆破作业安全
1. 制立严格的安全检查制度，（尤其是对装药量的控制检查），设立 专职安全检查人员，一切爆破作业应经安检员签认后才准进行爆破。
2. 参加爆破作业的有关人员，按国家和行业的有关规定，进行考试 和现场操作考试，合格者方能上岗。
3. 加强对爆破材料使用的监管，对爆破材料的采购，验收入库，提领发放，现场使用以及每次爆破后剩余材料回库等进行全面监管和清点登记，防止爆破材料丢失。
4. 施工需确保各梯段之间、开挖区与开挖区之间、开挖区与213国道之间、开挖与支护之间的安全，下一层的开挖需在上一层的支护完成后方可进行，施工中首先应严格控制爆破规模，调整最为合理的爆破方向，施工中在5#公路EL800m高程设置必要的挡碴墙，采取严格的安全措施，确保工程安全。
5. 爆破作业必须严格执行爆破操作安全规程（GB6722-86）中的有关 规定，进行爆破警戒区，安全区划分，设置警戒系统、标志系统等，统一作业时间，统一指挥管理。
二、边坡作业安全
每个梯段开挖结束后，必须进行坡面危石处理，坡面清理撬挖；在进行边坡支护、人工修坡时应根据需要增设安全防护网或保护网，配戴安全绳等，以保证设备和作业人员的安全。同时按要求设置观测点及时观测边坡变化。
三、钻孔施工安全
在钻孔施工过程中严格执行操作规程,严禁打干钻,建立完善的安全防护制度，确保施工人员的人身安全。
四、爆破监控
施工中监控所有爆破作业,用地震仪确定地面震动的大小和强度,使用能测量重直、横向和纵向波形的三维型设备进行质点速度测量，建立爆区振动速度衰减规律的关系式：
V=k(Q1/3/R)α
式中:V;质点振动速度 (cm/s)。
Q：单响药量 （kg）。
R：测点至爆区中心的距离。
K、α:爆区与地质、地形、爆破方法等有关的系数和衰减指数。
寻找质点的衰减规律就是要通过试验求出爆区的K、α值建立衰减关系式
严格按照爆破的震动在离爆破点30m处最大质点速度不超过100mm/s，60m处不得过50mm/s进行爆破控制。
同时，建筑物近区内，每一建筑物最近点的60m半径处最大质点速度不应超过100mm/s，30m处不超过50mm/s。
30m范围内，喷混凝土和混凝土浇筑、灌浆后24h内不得进行爆破，喷混凝土或混凝土浇筑后60h内，其表面最大质点震动速度不得超过25mm/s。
通过检测及时调整爆破方法及装药量，确保施工安全和工程质量。
08.2支护
08.2.1支护工程主要工程量
溢洪道支护主要包括注浆锚杆、挂网喷混凝土、C2类混凝土护坡、贴坡、D1类混凝土护面。
主要工程量有：
1. 注浆锚杆（φ40, φ32），钻孔210582m/18011根；
2. 喷C25、C20混凝土 15093m2
3. 焊接钢筋网（φ6.5、＠15） 15093m2
4. C2类混凝土护坡 1450m3
5. C2类混凝土贴坡 15420m3
6. D1类混凝土 1673m3
08.2.2注浆锚杆施工
溢洪道注浆锚杆分为φ40、 φ32两种规格,共18011根，钻孔210582m，沿溢洪道边坡整体分布。
一、锚杆加工，选用Ⅱ级螺纹钢筋在工厂内加工,锚杆接长采用对焊。
二、施工前的注浆密实度试验，选取与现场锚杆直径、长度、孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管（或钢管），采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7 天后剖管检查其密实度。
三、注浆锚杆的施工程序，采用“先安装锚杆后注浆”的程序施工，其施工流程如下：
孔位布置 钻孔 冲洗钻孔 排干孔内余水 安装锚杆 注浆 养护 锚固力测试。
四、钻孔，钻孔孔径选取φ65mm，拟选用国产MB-150Z型锚杆钻机造孔，钻机耗气量为11m3/min。钻孔在开挖台阶上或钢脚手架上操作。按自上而下分层进行，同层自下而上进行锚杆的钻孔、安装。采用移动空压机供风，在同一开挖台阶上就近布置风机。钻孔的技术质量要求与趾板区锚杆类同。
五、安装、人工安插。
六、注浆，通过试验选定水泥砂浆的配合比，用高速搅拌机拌制水泥砂浆，挤压式注浆泵（UB-3型）泵送水泥砂浆，注浆时，将注浆管伸至孔底，随注浆随上提注浆管，直至全孔注满封孔，封孔后应将孔口锁定锚杆，以免松动。在开挖台阶上，选择适当位置布置搅拌机、砂浆泵及堆存水泥、黄砂等。 同样，锚杆施工尾随溢洪道边坡开挖工序后紧接施工，施工分层也与开挖相同。
七、配备的主要施工设备有：
MB-150Z型锚杆钻机 6台；
注浆泵（UB-3型） 4台；
高速搅拌机 ZJ-200 2台；
移动式空压机（17m3/min） 6台；
八、锚杆施工的质量控制
1. 施工前做好锚杆的材质检验和注浆密实度试验；
施工中，认真做好钻孔（孔位、孔径、洗孔等）和注浆饱满度的检查工作，并做好记录。
锚杆安装、养护结束后，做好锚杆的抗拔试验，确保锚杆抗拔力满足要求。
08.2.3喷混凝土施工
溢洪道喷混凝土为挂网混凝土，分为C20喷混凝土挂钢筋网(φ6.5@15δ=8cm)、C25喷混凝土挂钢筋网(φ10@15δ=10cm)两种，共15093m2，沿溢洪道整体分布。
一、喷混凝土前的准备工作
1. 施工设备及材料需准备就绪并经检查试验符合要求，施工设备和材料仓库及堆场主要布置在▽857平台上及溢洪道尾部与老213国道相接空旷场地上。
2. 岩坡面冲洗干净，松动浮石清除完毕
3. 钢筋网按设计间距安装并与锚杆连接。
4. 岩面渗水点引导集中外排处理完毕。
5. 安设喷层厚度标志。
二、喷射混凝土
喷射混凝土尾随注浆锚杆进行，采用湿喷法施工，喷射工艺、施工设备、质量控制等均与大坝喷混凝土施工类同见07章。
08.2.4 C2类混凝土护坡、贴坡及D1类混凝土施工
溢洪道 C2类混凝土护坡共1450m3， C2类混凝土贴护共15420 m3， D1类混凝土护面共1673 m3，沿溢洪道SP.0+290以前边坡整体分布。具体施工工艺、施工设备、质量安全控制详见第14章。
08.2.5施工进度与劳动力安排
一、施工进度
采用分层开挖分层支护的施工程序，同一层开挖坡面支护完毕后，才能进行下一层施工，故每层必须将支护项目（包括锚杆、挂网、喷混凝土及C2类、D1类混凝土等）全部完成，方能进行下一层的开挖。施工进度安排见表08-2-1。
溢 洪 道 支 护 施 工 进 度 表
表08-1-2
| 序号 | 工 程 项 目 | 单
位 |
工程量 | 2002 | 2003 | 2004 | |||||||||||||||||||||||||
| 锚杆 | 喷砼(m3) | 类砼护坡贴坡、D1类砼（m3） | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||||
| 1 | SP.0+290以前 | EL857m~EL847m | 根/米 | 2460/28782 | 2530 | 4980 | |||||||||||||||||||||||||
| 2 | EL847m~EL837m | 根/米 | 3425/40072 | 3250 | 7590 | ||||||||||||||||||||||||||
| 3 | EL837m~EL823.5m | 根/米 | 3110/36387 | 2875 | 6974 | ||||||||||||||||||||||||||
| 4 | SP.0+290以后 | EL775m~EL765m | 根/米 | 2545/29776 | 2240 | ||||||||||||||||||||||||||
| 5 | EL765m~EL755m | 根/米 | 2485/29074 | 1820 | |||||||||||||||||||||||||||
| 6 | EL755m~EL745m | 根/米 | 2270/26559 | 1390 | |||||||||||||||||||||||||||
| 7 | EL745m~EL738m | 根/米 | 1716/19932 | 988 | |||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 合 计 | 18011/210582 | 15093 | 18544 | |||||||||||||||||||||||||||
| 9 | 备 注 | ||||||||||||||||||||||||||||||
二、主要劳动人员配备(二班制十二小时)
主 要 劳 动 力 人 员 配 备表
表08-2-2
| 序 号 | 工 种 | 人 员 | 备 注 |
| 1 | 压风工 | 12 | 压风机运转操作 |
| 2 | 风钻工 | 24 | 锚杆钻孔 |
| 3 | 喷射工 | 8 | 混凝土喷射操作 |
| 4 | 注浆工 | 8 | 锚杆注浆 |
| 5 | 运转工 | 4 | 机械运转操作 |
| 6 | 架子工 | 14 | 支护架搭建 |
| 7 | 普工 | 30 | |
| 合计 | 100 |
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