土石方开挖及边坡处理设计大纲范本

FCD72060 FCD水利水电工程 初步设计阶段土石方开挖及边坡处理设计大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网1998年6月水利水电勘测设计技术文件范本编审签名表WJGL9207()签名表总编号：WJQM签名表分表号：WJQMF文件题名水利水电工程初步设计阶段土石方开挖及边坡处理设计大纲范本文件编号文件分类号：FCD72060电子版号：F019立项日期 年 月 日版本号第1版主编单位广西电力工业勘察设计研究院参编单位软件开发单位 主、参编单位总工(签字)： 谢德浚 1996年6月 日 审 定 人(签字)： 吴林森 1996年6月 日 主 审 人(签字)： 凌温源 1996年5月 日 编 写 人 员(签字)： 刘维雍 1996年4月 日 软 件 编 写 人员(签字)： 年 月 日主编单位项目负责人张家琼结项日期1996年9月 日信息网编制工作组组长吴 明验收日期1998年5月31日注：本表随项目合同下发，主编单位可根据独立编制文件的数量复制若干“分表”，并编分表号； 本表应随文件编制过程流动、签字，并与手稿一起由主编单位归档；文件编制完毕向信息网提交成果时，应附本表复制件一份。前 言1 本范本由广西电力工业勘察设计研究院施工室高级工程师刘维雍同志编写，该同志先后参加过西津、合面狮、岩滩、恶滩、援布隆迪穆杰雷等水利水电工程的施工设计工作。2 本范本适用于大、中型水利水电工程初步设计阶段常规水上土石方明挖及边坡处理的设计。特大型工程或有特殊问题需要研究的工程，可参照使用，并视需要增加内容；对小型工程可适当简化。3 本范本仅提供编写水利水电工程初步设计大纲的模式。编写具体工程的初步设计大纲时，在范本的基础上其内容与深度，应根据具体情况，按水利水电工程初步设计报告编制规程(DL 502193)的要求，进行调整、补充和完善，本范本不能替代具体工程的设计大纲。4 本范本印刷版用“北大方正排版软件(7.21)”排版。汇编本电子版名称：FHB13.ARJ；单行本电子版名称：F019.ARJ。插图电子软件名称：F019T1石方开挖程序图。水利水电勘测设计标准化信息网 1998年6月 后缀“ARJ”标识范本用ARJ压缩软件压缩。 工程 初步设计阶段土石方开挖及边坡处理设计大纲1 引言 工程位于，是以 为主， 、 等综合利用的水利水电枢纽工。正常蓄水位 m，最大坝高 m。总库容 108 m3，电站总装机容量 MW，保证出力 MW，年发电量 104 kWh。灌溉面积 104 km2。改善航道 km，通航 t级船队(舶)。本工程可行性研究报告于 年 月审查通过，选定坝址为。主要工程量：土方开挖 104m3，石方开挖 104m3，混凝土浇筑 104m3。工程总投资 亿元。2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程的主要文件(1)可行性研究报告： ；(2)可行性研究报告审批文件： ；(3)专题研究报告和审批文件： ；2.2 主要设计规范(1)DL 5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程；(2)SDJ 12-78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(试行)及补充 SDJ 217-87 规定；(3)SDJ 338-89 水利水电工程施工组织设计规范(试行)；(4)SL 47-94 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范；(5)(88)水规设字第8号文 水利水电工程设计工程量计算规定(试行)；(6)GB 13349-92 大爆破安全规程。3 基本资料3.1 气象、水文资料3.1.1 多年平均气温，见表1 表1 多年平均气温表 单位： 月 份123456789101112全年多年平均气温历年最高气温 ( 年 月 日)历年最低气温 ( 年 月 日)3.1.2 多年平均降雨量、雨日统计，见表2表2 多年平均降雨量、雨日统计表月 份123456789101112全年多年平均降雨量，mm10mm的降雨日数，d年最大降雨量 mm( 年)；年最小降雨量 mm( 年)。3.1.3 施工区内河流(包括主河道、支流、河沟，也可分别列表)洪水成果(1)全年洪水成果，见表3。表3 各频率洪水流量及洪水位表频率，%12102033.350流量，m3/s111111水位，m111111 (2)枯水时段洪水成果，见表4。表4枯水时段各频率洪水流量及洪水位表时 段频 率，%5033.3201052 月 日 月 日Q，m3/sH，m 月 日 月 日Q，m3/sH，m 月 日 月 日Q，m3/sH，m3.1.4 冰情(北方地区)施工区河流开始流冰时间： ；封冻至解冻时间： 至 ；冰块尺寸： m；冰层厚度： m。3.1.5 施工期平均最大风速 m/s，风向 。3.2 地形、地质资料3.2.1 地形图：(1/10001/2000)3.2.2 地质资料(1)地质纵、横剖面图；(2)岩、土的主要物理力学指标，见表5、表6。(3)地下水位： m，渗透系数 ；(4)地质报告或文字说明资料。表5 土的主要物理力学指标土的名称级别地区含水量 %湿容重kN/m3干容重kN/m3质量密度kg/m3内摩擦角()凝聚力Mpa开挖边坡永久临时表6岩石主要物理力学指标岩石名称级别地区干容重kN/m3湿容重kN/m3质量密度kg/m3干抗压强度Mpa湿抗压强度Mpa开挖边坡永久临时3.3 工程特性枢纽、建筑物的平面布置图、剖面图、分部位工程量、对开挖的技术要求。3.4 施工条件导流方案、施工进度、施工总布置、有关部门对施工的要求等有关资料。3.5 有关各种施工机械设备的特性和生产能力，工程概算定额等。4 设计原则(1)在满足施工总进度要求的前提下，施工期短，能保证工程质量和施工安全，施工成本低，整体效益好。(2)先后作业之间，开挖与其它土建工程、安装工程之间、各道工序之间协调均衡，干扰少。(3)施工技术先进、可靠，有利于岩体的完整和边坡稳定。(4)施工强度和施工设备、材料、劳动力等资源需求较均衡。5 土方开挖提示：简述本工程的土方开挖特点、工程量、分布部位、工期要求、开挖深度、边坡高度、开挖分层、马道高程以及水文、气象、地质条件的影响。工程对开挖的技术要求，如规格尺寸、基础保护和边坡的稳定等。5.1 土方开挖的特点和技术要求5.2 土方开挖施工方法提示：拟定方案时，应遵循设计原则自上而下进行。一般可采取如下几种方案：(1)采用正铲挖掘机、配以装载机和堆土机、自卸汽车运输联合作业。此种方法生产效率高，能适应不同的施工条件，且设备都是通用机械，利用率高，因此得到广泛采用。(2)采用铲运机开挖。此方法适用于地形平缓、挖深小于5 m、运距不超过800 m的场合，其优点是挖运作业一次完成，工序简单，施工机械单一。(3)采用拉铲挖掘开挖。此法适合大型河渠开挖，其特点是可以开挖水下部分土方。(4)在大中型水利工程中，很多渠系工程的土方开挖，可采用专用机械，如多斗挖沟机、犁铧式开渠机等，以提高生产效率。(5)特殊开挖方法，如遇到淤泥、流沙、膨胀土、冻土层等，需专门研究开挖方法和技术措施。根据土方开挖的特点、技术要求、弃土场位置、道路布置等，拟定开挖方案进行比较，选定最优施工方案。5.3 土方开挖分层厚度提示：对于14 m3斗容的挖掘机分层厚度一般为415 m。主要根据开挖机械和出碴道路决定土方开挖分层厚度。5.4 施工进度应满足工程施工总进度的要求。施工强度应尽量均衡。提示：开挖方案确定后，基本就选定了主要设备的类型。其主要工作是计算挖、装、运等各工序的配套设备型号和数量。选择原则是满足施工强度的要求和最大发挥设备的效率。提出所需设备的数量、规格和型号、材料数量，编制材料、设备、人员的供应计划。具体计算方法和资料，可参考水利水电工程施工组织设计手册第二卷有关内容。5.5 土方开挖机械设备选择与配套6 石方开挖提示：简述石方开挖的施工特性：工程量和分布部位，施工强度，开挖最大深度和边坡高度，水文、气象、地质条件对开挖的影响，施工总进度要求，工程对开挖的技术要求，如建基面的保护、开挖边坡的稳定性、基坑轮廓尺寸及基础处理要求提出施工设备、材料供应计划。6.1 石方开挖的施工特性、设计内容和技术要求6.2 石方开挖程序石方开挖程序的拟定可参照以下框图：从工程施工整体角度安排施工程序按开挖项目安排细部开挖程序拟定开挖方式布设工作面提示:安排开挖程序的原则：(1)根据地形条件、枢纽建筑物的布置、导流方式和施工条件等情况合理安排。(2)按照施工导流、截流、拦洪渡汛、蓄水发电、施工期通航等项工程进度要求，分期、分阶段安排，并注意施工开挖的连续性和后续工程的要求。(3)受洪水威胁和与导、截流有关部位，应优先安排；受气候条件影响的工程部位，应避开对施工不利气候的季节。(4)对不良地质的地段或不稳定岩体的岸(边)坡的开挖，要合理安排其施工程序，以保障施工安全。一般石方开挖程序的适用条件：(1)开挖施工应遵循自上而下分层进行，岸坡滩地基础开挖应在截流前完成水上部分开挖，截流后开挖水下基础。尤其适用于场地窄小、开挖量大且集中的工程。(2)自下而上开挖：先挖下部后挖上部，仅适用于施工场地较大、岸(边)坡较缓或局部关键部位岩石基础、并有可靠安全技术措施的工程部位。(3)上下结合开挖：岸坡与基坑或边坡与底板上下结合开挖，适合于有宽阔的施工场地、可以避开施工干扰、并有可靠的安全技术措施的工程部位。(4)分期分段开挖：按照施工时段或开挖部位、高程进行安排，适合于分期导流的基坑开挖或有临时过水要求的工程项目(同(1)。6.3 石方开挖方式提示：岩石开挖方式主要有钻爆开挖和直接应用机械开挖两种。(1)钻爆开挖。是当前广泛采用的岩石开挖方法。其开挖方法又分为：薄层开挖、全断面分层开挖和特高梯段开挖。薄层开挖爆破规模小，适用于一般开挖深度小于4 m，施工布置简便、钻爆灵活、不受地形限制，但生产能力低。全断面分层梯级开挖，边坡坡面预裂爆破，开挖断面一次成型。一般采用深孔爆破，分层开挖，单一作业，集中钻爆，施工干扰小。特高梯段开挖，梯段高20 m以上，用于高陡岸坡开挖，一次开挖量大，生产能力高，集中出碴，辅助工程量小，需要相应的配套机械设备。(2)直接用机械开挖。使用带有松土器的重型推土机破碎岩石，一次破碎深度约0.6 m1.0 m。该法适用于施工场地宽阔，大方量的软岩石方工程。不需要风、水、电辅助设施，简化了施工布置，生产能力高，国内过去受设备限制，采用不多。现在大中型水利水电工程开挖设备逐步向大型化发展，有条件的地方，应研究利用这种方法的可能性。根据本工程石方开挖的特性、分层厚度和以上设计原则，选用开挖方式。提示：石方开挖分层厚度应根据地质条件，工程部位，爆破方式，钻孔直径，挖掘机械，出碴道路等因素确定。 对于各种不同情况的石方开挖分层厚度，可参考“水利水电工程施工组织设计规范(SDJ 33889)”附录3-2-3采用或类比有关工程经验和资料拟定。6.4 石方开挖分层厚度6.5 钻爆设计提示：设计要求：(1)爆破方案必须满足水工设计、有关规程规范和施工总进度要求。技术可行，安全经济合理；(2)严格控制因爆破引起的振动、冲击波、飞石、有害气体的危害，防止发生安全事故；(3)力求选用高效率的钻孔机械，积极推广使用技术可靠、经济合理的新技术、新材料；(4)根据工程的地形地质条件、工作环境和结构特点，作出试验和观测设计。6.5.1 设计要求6.5.2 一般钻爆设计。根据本工程的开挖特点和施工技术的具体条件，按不同部位和施工阶段、选择合适的钻爆方式并进行设计。提示：一般钻爆有以下几种方式：(1)浅孔爆破，通常指孔深小于4 m，孔径小于75 mm的爆破，适用于基础保护层开挖、平整场地和无法用大型机械的部位；(2)药壶爆破，在钻孔内先用小量炸药，多次把底孔炸胀成壶状，再装入设计用量炸药进行爆破，适用于缺乏大直径钻孔机械、造孔力量薄弱，爆量大的中等坚硬岩石，但不易控制爆破对建基面和保留岩体破坏的影响，一般只用于采石场和对爆破要求不高的工程部位；(3)深孔爆破，指钻孔深度大于4 m，钻孔直径大于75 mm的爆破，适用于大量石方开挖，对基岩和边坡影响较小。如配合预裂或光面爆破技术，可以避免超挖、使边坡平整稳定；(4)微差爆破，指相邻炮孔中的炸药在极短的时间内(以毫秒计)按预先设计好的次序顺次起爆的爆破方法。可显著减小地震效应，增大一次爆破量；(5)掏槽爆破，是通过一次爆破形成先锋槽的爆破方法，给下一次爆破创造自由面，提高爆破效果；(6)扇形爆破，又称辐射孔爆破，先开挖导洞(竖井或平洞)，然后在导洞内向需要爆破的方向辐射钻孔、待条件具备(如坝基开挖、基坑抽水)后，即可进行爆破，有利争取工期，加快进度，此种方法适用于工期紧迫、岩坡陡峻无工作面，且由于交通、水位或气候条件限制而一时又不能露天开挖的工程部位或某些地下工程。但技术要求高，要深入研究。以上各种爆破的设计计算，具体可参考水利水电工程施工设计手册第三卷有关内容或其他资料和试验成果。6.6 石方开挖施工机械设备选择提示：一般原则有：(1)选用机械设备的性能应和工程的施工条件、拟定的施工方案、开挖地段地形地质条件相适应，并与配套设备之间彼此相调协。(2)先选定起主导、控制作用的机械，然后选定配套设备。配套设备生产能力应略大于主导机械的生产能力。(3)选用的机械设备、型号不宜太多，以利生产效率提高和维护管理。6.6.1 选型及配套原则6.6.2 选型及配套(1)依据开挖工程量、施工方法和施工期限，确定开挖强度。(2)根据施工强度和具体施工条件，初选主要机械设备型号、规格和配套设备的组合方案。提示：(1)设备需用量是根据开挖量和机械生产率确定。机械设备的生产率确定可遵照现行部颁定额和工程具体情况进行分析后综合选用。(2)设备需要数量根据机械生产率和计划时段内的开挖量确定。计划时段的选取，对大中型工程，年度间产量相对均衡，以年为时段。对小型工程，则可选用年度间高峰时段不少于三个月算术平均值为时段。(3)计算初选设备生产率(产量)和需要数量。(4)选定开挖机械设备组合方案后，计算所有设备，包括风、水、电等设备，材料需要量，并根据施工开挖进度要求，编制设备、材料、劳动力供应计划。6.7 施工规划布置6.7.1 弃碴场布置在施工总体布置和土石方平衡条件下，布置弃碴场。弃碴场应满足堆碴容量要求，并不能影响工程运行条件和环境的恶化。提示：出碴道路规划布置原则：(1)出碴道路的布置应根据开挖方式、施工进度、运输强度、车型和地形条件等统一规划布置。(2)道路等级可参照SDJ 338-89有关规定确定；进入基坑出碴道路受上、下游围堰高程及位置限制，且使用期短，按标准布置有困难时，最大纵坡可视具体情况酌情加大至12%15%。(3)尽可能结合永久公路和场内道路布置，且不占压建筑物部位。(4)力求短、平、直，减少平面交叉；行车大密度的道路应设置双车道或循环线或错车道。(5)汽车出碴道路参考指标：路面宽：依车辆大小采用，单车道3m5.5m，双车道：5.5m10m。路肩宽度：一般1m1.5m，特殊0.5m0.75m。最小平面曲率半径：一般15m，特殊12m。最大纵坡：一般10%，特殊12%15%。提示：(1)计算弃碴容量时，需按不同的岩土性质，考虑岩土的松散系数和沉降系数。(2)弃碴场应先近后远，尽量利用山沟河谷、荒滩，不占或少占农田，不得在靠近工程的下游河道堆碴，以免抬高尾水位，影响机组出力和建筑物的安全。6.7.2 出碴道路规划布置原则6.7.3 风、水、电供应(1)供风系统。提示：风管布置要短、平、直，应有0.050.01的顺坡，每隔200m300m设放水阀，超过1000m时设油水分离器，从风管叉头连接胶管到掌子面的距离，一般不超过30m。根据工作面同时工作的风动工具的耗风量计算所需风量和空压设备容量。空压机站应布置在开挖量最大的工区附近地势较高的地方。(2)供水管路布置。提示：湿式凿岩机需水压大于0.3MPa，一般设水箱，水头应高于用水点30m。寒冷地区水管应埋于冰冻层以下。管路沿山地敷设时，每隔6m12m设混凝土支墩承托固定。利用工地供水干管系统，联接分管、闸阀和枝叉，伸延到工作面。管路应满足工作面开挖机械设备用水量要求。需水量计算，管径计算及管路布置。(3)供电线路布置。供电容量和电压应满足开挖设备和施工照明用电要求。根据各工作面负荷大小，结合工地供电网路统一规划，分区设置变电站。对截流后基坑抽水、基坑开挖和沉箱施工等重点用户，应设双回路电源供电。提示：供电电压，一般高压使用6 kV、10 kV电源，低压用220 V、380 V电源。各级电压合理的输送半径及容量如下：额定电压，kV 输送容量，kW 输送半径，km0.38 100 0.6以下6 1001200 4510 2002000 62035 200010000 2050110 1000050000 50150220 1003006.7.4 排水规划按工程所在地区的气象条件、暴雨资料、地形和表土条件，估算地表径流，作为地表水排水规划的基本依据，同时考虑基坑开挖过程地下水的渗透情况研究特殊排水措施。进行排水系统设计及布置。提示：(1)炸药库规划布置原则：1)炸药库位置，应选择有天然屏障的山沟、山谷、窑洞、地下室等隐蔽的地方；2)库址对外交通、供水、供电条件方便，且远离施工地点和居民区，不受山洪、滑坡、危石和地下水的危害；3)炸药加工房除上述条件外，尚宜设置在开挖作业区附近。(2)炸药库和加工房的设置具体要求和规定，参看水利水电工程施工组织设计手册第二卷有关内容。6.7.5 炸药库和加工房规划布置7 土石方平衡提示：开挖出来的土石方，应尽量做