小型水電站建筑物砂礫石基礎(chǔ)開挖施工

1、小型水電站建筑物砂礫石基礎(chǔ)開挖施工甘肅省水利水電工程局 易德軍摘要：本人先后參加了疏勒河昌馬水庫發(fā)電廠房和舟曲縣虎家崖水電站樞紐工程的施工，從廠房砂礫石基礎(chǔ)和樞紐泄沖閘砂礫石基礎(chǔ)開挖中，吸取了一定的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，對小型水電站建筑物砂礫石基礎(chǔ)開挖施工有了一定的認(rèn)識和體會，在同類工程的施工中以供參考。關(guān)鍵詞：砂礫石 開挖 施工小型水電站建筑物砂礫石基礎(chǔ)由于開挖量小，為土方開挖，引不起施工技術(shù)人員重視，但往往在開挖施工中出現(xiàn)許多問題，影響了開挖的進(jìn)度。因此，必須引起重視，要充分認(rèn)識到開挖是建筑物施工中的關(guān)鍵工序之一，開挖進(jìn)度直接影響到工程的總體工期。為此要從開挖邊線的確定、開挖方式的選擇、施工排水、開

2、挖控制等幾個(gè)方面著手，重點(diǎn)控制好開挖邊線和施工排水。1.開挖邊線的確定在基礎(chǔ)開挖測量放線中，應(yīng)布設(shè)足夠數(shù)量的高程控制點(diǎn)和軸線控制點(diǎn)，以防在開挖施工中個(gè)別控制點(diǎn)遭到破壞后控制點(diǎn)無法恢復(fù)。在開挖邊線的測放中，應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)開挖成型后留有施工作業(yè)面、排水溝和集水井，工作面一般留1.0m左右，排水溝占用位置按基坑滲水量大小確定，一般不小于1.5m。若不考慮上述因素，按設(shè)計(jì)圖紙測放開挖邊線，往往會造成基礎(chǔ)按設(shè)計(jì)邊坡開挖成型后無地方布置排水溝和集水井，為了布置排水溝和集水井，導(dǎo)致二次開挖。二次開挖不但施工難度增大，而且費(fèi)用增加，開挖工期也會拖后。2.開挖方式的確定小型水電站建筑物基礎(chǔ)，不論是廠房基礎(chǔ)還是取

3、水樞紐泄沖閘、進(jìn)水閘、溢流壩基礎(chǔ)，開挖面積不大，宜采用全斷面分層開挖，分層厚度以3m為宜。若采用分段開挖，由于開挖面積較小，開挖出碴施工道路難以布置，排水溝也不好布置，會增加施工難度，并不利于基礎(chǔ)開挖驗(yàn)收。在昌馬水庫發(fā)電廠房的基礎(chǔ)開挖施工中，起初采用了全斷面分層開挖，開挖最大深度達(dá)11m,每一層的開挖從副廠房向尾水渠推進(jìn)，尾水渠位置布設(shè)出碴道路。當(dāng)?shù)谝粚油谕旰?，副廠房部位出現(xiàn)了巖石，現(xiàn)場設(shè)計(jì)代表要求暫停副廠房巖石基礎(chǔ)的開挖，待設(shè)計(jì)確定后再開挖副廠房巖石基礎(chǔ)。主廠房開挖成型后開始開挖副廠房巖石基礎(chǔ)，此時(shí)已無處布設(shè)出碴施工道路，石碴只好利用挖掘機(jī)多次挖轉(zhuǎn)，運(yùn)出基坑，部分保護(hù)層開挖采用人工背運(yùn)。主副

4、廠房基礎(chǔ)分段開挖，造成施工成本加大，開挖工期滯后。在虎家崖水電站樞紐泄沖閘基礎(chǔ)開挖中，采用了全斷面分層開挖，開挖基本順利。3.施工排水小型水電站由于投資較小，若采用專門的防滲措施，費(fèi)用很高，一般在設(shè)計(jì)上不考慮專門的防滲，滲水主要采用抽排法。通常情況下砂礫石滲透系數(shù)較大，基坑滲水量也很大，除了在圍堰上采取防滲措施外，滲水主要靠抽排。在基坑開挖過程中，排水總是走在開挖的前面，成為制約開挖進(jìn)度的關(guān)鍵所在，必須引起足夠的重視，主要從防滲措施和抽排措施兩個(gè)方面著手。3.1防滲措施（1）粘土心墻防滲粘土心墻雖然受開挖深度的限制，最大超不過3.5m，但能夠有效阻止河床表層的滲水，河床表層為強(qiáng)透水層，能起到一

5、定的防滲效果。在昌馬水庫發(fā)電廠房施工中，采用了粘土防滲心墻，心墻深入原河床3m以下，起到了較好的防滲效果。（2）圍堰防滲采用土工膜若圍堰填筑時(shí)圍堰部位無水，圍堰填筑成型一段后可在迎水面鋪設(shè)一層土工膜，土工膜上碼草袋防護(hù)，圍堰根部挖槽，盡量使土工膜深入河床以下2m，達(dá)到堰體的防滲效果。虎家崖水電站樞紐一期縱向圍堰采用河床砂礫料填筑，堰體采用土工膜防滲。防滲效果比較明顯。堰體采用土工膜防滲，費(fèi)用低廉。（3）圍堰內(nèi)外側(cè)設(shè)粘土防滲墻，圍堰填筑合攏后，可在上下游圍堰的背水側(cè)設(shè)粘土防滲墻，以阻止表層強(qiáng)透水層的滲水。3.2抽排水措施（1）排水溝的布置在每一層的開挖中，先布置好排水溝，將基坑四周滲水引如排水溝

6、，滲水通過排水溝進(jìn)入集水井，集中抽排至基坑外，使開挖面基本無水，然后進(jìn)行開挖。排水溝沿基坑四周邊坡坡腳部位布置，斷面尺寸視滲水量大小而定，排水溝要有一定的坡降，能保證水流順暢的流向集水井?；娱_挖成型后，排水溝兩側(cè)用裝土的草袋加固，或用漿砌石砌筑，以防坍塌。（2）集水井的布置集水井的布置應(yīng)考慮砂礫石的顆粒成分和特性，對級配良好膠結(jié)比較緊密，滲透系數(shù)較小的砂礫石基礎(chǔ)，集水井可布置在坑底最低位置處。昌馬水庫發(fā)電廠房基礎(chǔ)砂礫石膠結(jié)較緊密，滲透系數(shù)小，集水井布置在主廠房與尾水反坡段相接的最低位置處，布設(shè)了一個(gè)，滿足了排水要求。對含有透鏡體、較松散和膠結(jié)性差的砂礫石基礎(chǔ)，集水井應(yīng)分散布置，要考慮水力坡降

7、對基礎(chǔ)的影響，以防止水力坡降過大，砂礫石中的透鏡體被水流帶走，造成基礎(chǔ)滑動，產(chǎn)生裂縫和沉陷。必要時(shí)在上游圍堰內(nèi)側(cè)設(shè)集水井抽排，或深挖截水槽，以降低上游滲水與基坑最低處的水位差，減小水力坡降。集水井布置以不影響結(jié)構(gòu)施工為宜，但不宜布置在含有淤泥和粉砂的部位，以防水泵上水管被堵塞?；幼畹吞幉贾玫募?，深度必須大于2m，要保證地下滲水經(jīng)抽排后降至建基面以下。（3）基坑滲水量的計(jì)算基坑滲水量隨著開挖深度的增加而加大，滲水量計(jì)算應(yīng)以開挖成型后的斷面計(jì)算，為最大滲水量，流入基坑的滲水量Q(m3/d)為從四周坑壁和坑底流入的水量之和，砂礫石基礎(chǔ)按下式計(jì)算比較接近。Q=1.366*k*s(2H-s)/(l

8、gR-lgr0)+6.28ksr0/(1.57+r0(1+1.85lg(R/4m0)m0k土的滲透系數(shù)（m/d），當(dāng)含水層為非均質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)采用各分層的滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，即：K=kihi/hiki、hi各土層的滲透系數(shù)（m/d）與厚度（m）s抽水時(shí)坑內(nèi)水位下降值H抽水前坑底以上的水位高度（m）R抽水影響半徑（m）r0假想半徑（m）,矩形基坑按其長、短邊的比值不大于10，可視為一個(gè)圓形大井，其假想半徑可按下式估算：r0=（a+b）/4a、b矩形基坑的邊長（m）m0從坑底到下臥不透水層的距離 虎家崖水電站樞紐一期基坑滲水量代入下列數(shù)據(jù)計(jì)算：k：75-150（m/d），取150, s:5.0m,

9、 H:4.5m, R：30m, r0:33m, m0:50m,經(jīng)計(jì)算一期基坑開挖成型后，四周邊坡滲水量和基礎(chǔ)面地下滲水量最大每天達(dá)53900m3. 每小時(shí)涌入基坑的水量達(dá)2245 m3。實(shí)際抽水高峰期運(yùn)轉(zhuǎn)8寸離心水泵8臺，每臺出水量280m3/h,效率80%，6寸離心水泵4臺，每臺出水量170m3/h,效率80%，計(jì)算結(jié)果與抽水高峰期排水量基本一致。(4)水泵配置水泵一般選用離心水泵，水泵揚(yáng)程要大于抽水位置基坑內(nèi)外高差，但差值不要過大，以避免造成資源浪費(fèi)。水泵數(shù)量按最大滲水量配備。4.開挖控制開挖施工中重點(diǎn)作好尺寸、邊坡和高程控制，以防超欠挖，能用機(jī)械開挖的盡量利用機(jī)械開挖，盡量避免人工開挖。每一層開挖前，要測放開挖線，在開挖過程中，當(dāng)開挖至建基面時(shí)，要有專人負(fù)責(zé)指