12基坑淤泥开挖施工工法1

基坑淤泥开挖施工工法前言水电站多建于深山峡谷之内的河流之上，河流流水冲刷携带形成的各类物质沉积，并随时间的推移，多数覆盖层厚度达十几米甚至数十米。水电站大坝施工前需将河床覆盖层全部挖除，而淤积形成的淤泥层因其呈流体状态，开挖难度极大，是多数水电站基坑开挖能否顺利进行的关键点。江坪河水电站大坝基坑位于上下游围堰及左右岸山体围成的深“V”形山谷内，开挖作业面狭窄，工期紧、开挖难度高、工程量巨大。基坑开挖沿水流方向长800m，宽27m-50m，开挖总深度19m~32m，其下部为堰塞湖沉积相灰黑色粘土夹砂或为砂砾石、块石夹黑色含腐植质砂质粘土（淤泥质粘土），层厚14~20m;上部为现代河流冲积物，由砂砾石及漂石组成，层厚为5m~12m。另外，基坑岩石裂隙发育，地下溶洞深水严重（4000m3h）,顺断层、层面、节理裂隙及其交汇带均可能有溶洞、溶缝、溶沟、溶槽等岩溶现象发生。针对江坪河水电站基坑深厚覆盖淤泥层，我公司进行了深入探索和研究，施工过程中采用了淤泥斜面分层开挖技术，并通过采用机械挖装、挖掘机接力挖装、长臂挖掘机掏挖、水力冲淤等开挖方法的配合使用，成功完成了电站大坝基础的开挖施工，近年来该技术已在本公司承建的各类水电项目中广泛应用。工法特点2.1根据深厚淤泥层地下水丰富且易滑陷的特点，对淤泥的开挖提出了斜面分层开挖、挖掘机接力、长臂挖掘机掏挖以及水力冲淤相结合的施工方式，解决了淤泥开挖施工中不易排水、大型机械设备在淤泥中作业易滑陷等一系列问题。2.2使用该技术，可取消繁琐的井点降水等项目，仅此一项的成本节约较为可观。2.3通过现场工艺试验，对淤泥开挖边坡按“二次成坡”（即第一次开挖放缓边坡开挖、在地下水下降后再修成设计边坡）的方式进行。在保证淤泥开挖边坡安全稳定的同时，实现了围堰上游侧的同时填筑。本工法适用于淤泥层较厚、基础地质条件较差、地下溶洞渗水量较大的基坑开挖工程，其他恶劣地质条件的基坑开挖工程可参照使用。工艺原理施工前应做好规划，可将基坑沿水流方向进行斜面分层，由上到下分别为一、二、三层。首先进行第一层开挖并以第二层层面为施工道路，然后进行第二层开挖并以第三层层面为施工道路，依次类推。在进行围堰堰脚部位开挖时应放缓边坡坡度，待围堰堰体内水位下降并稳定后再进行“二次成坡”开挖。基坑开挖前在上游围堰下游侧坡脚、下游围堰上游侧坡脚及基坑适当位置分别开挖集水坑；通过开挖排水沟的方式将地表水引入集水坑内，并在集水坑内布置水泵抽排积水，以此达到提前降水，保证施工机械干地施工的目的。随着基坑开挖面高程的下降，集水坑及排水沟也随之下降，集水坑底部高程应尽可能低于开挖面。淤泥层开挖可采用机械挖装、挖掘机接力挖装、长臂挖掘机掏挖、水力冲淤等方法相结合的方式进行，通过上述方法的结合使用，可解决单台挖掘机臂长不足、大型施工机械易湿陷、加快开挖速度等问题。施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程。基坑淤泥开挖施工工艺流程如图5-1。图5-1淤泥开挖施工流程图5.2施工操作要点5.2.1施工规划基坑开挖前应编制施工方案，方案中应将基坑开挖分层、集水坑及排水渠的布置等进行统筹规划，并制定相应防范措施。可将基坑沿水流方向进行斜面分层，由上到下分别为1、11、111・・区，层数根据基坑深度及顺水流方向长度确定，一般以三~四层为宜，斜面坡度不大于10%（如图5-2所示）。开挖过程中|、||区分区线与||、|||区分区线分别兼作I区、II区开挖的区域内施工道路。各区可进一步进行分层，上部分层厚度以5~6m为宜，下部分层厚度以3~4m为宜。集水坑及排水渠的布置应根据现场实际需要进行布置，集水坑一般布置于上游围堰下游坡脚、下游围堰上游坡脚处，为防止对基坑开挖施工造成影响，集水坑布置数量不宜过多（一般以2~4个为宜），可根据实际需要于基坑中部适当位置增设集水坑。排水渠应布置于基坑施工道路一侧或两侧，也可在两岸山体坡脚处沿山体走向布置排水渠，以截除山体基岩渗水。5.2.2排水设施施工排水设施开挖应先于基坑开挖施工，基坑开挖前先进行集水坑、排水渠的开挖，并保证集水坑底部高程低于开挖作业面高程3~5m,排水渠底部高程低于开挖作业面高程1~2m,将开挖面表面积水引入集水坑内，采取潜水泵或泥浆泵将积水抽排出基坑范围。随着基坑开挖面高程的下降，提前开挖集水坑排水渠，始终保持开挖面相对干燥或无积水状态，保证施工机械干地施工，防止施工机械湿陷等情况的发生。5.2.3基坑开挖1机械挖装基坑上部地质条件较好部位，可采用施工机械直接挖装的方式进行；遇地质情况较差部位，可采用机械垫渣铺路的方式进行开挖，为保证道路平整，必要时采用振动碾进行碾压。挖装第一层时，反铲座落在开挖层的上方，汽车在已开挖后的面上行驶，如图5-3。为保证自卸车不陷车，自卸车除在向外拉运淤泥外，还需从其它开挖区装石渣拉运回来（比如在开挖I区时，可以利用II区尚未开挖的石渣）垫置路面。

图5-3淤泥层机械挖装组合示意图挖装第二层时，反铲和自卸车均座落在已垫渣的路面上，反方向挖装，如图5-4。如此，一次垫渣，达到完成2层的挖装目的。以此重复以上程序，直到该区淤泥层开挖完成。图5-4反向挖装挖掘机直接挖装，必要时通过在施工道路路面铺筑石渣，可有效解决施工机械发生湿陷、侧滑等问题，如图5-5。图5-5路面垫渣2挖掘机接力开挖反铲接力开挖即在淤泥坑内通过回填块石，在不同高程处制作简易挖掘机停放平台，位于低高程处的挖掘机将基坑底部淤泥开挖至较高处，上部挖掘机再将淤泥开挖至较高处或直接装车，如图5-6。

图5-6反铲接力开挖为保证挖掘机使用效率，接力反铲的布置数量以2台为宜，且反铲布置高程应根据现场实际情况进行布置。3长臂反铲掏挖对于普通反铲无法到达的部位，可采用长臂反铲直接掏挖的方式进行，如图5-7。采用长臂反铲掏挖，可将长臂反铲布置于适当位置，掏挖后直接装车。5-7长臂挖掘机掏挖长臂反铲回转半径比一般反铲大，对工作面有一定要求，但其施工时可避免因掏挖过度造成边坡塌滑引起的安全事故。4水力冲淤若上述方法无法实施，且在基坑完全湿陷时可报请监理工程师批准后采用水力冲淤的方法进行施工。施工时在易湿陷区布置泥浆泵和吸泥装置，同时利用高压水枪将淤泥液化，然后通过泥浆泵将其抽排出基坑，如图5-8。

图5-8水力冲淤水力冲淤有施工操作简单，施工人员、设备投入量小等优点，但抽排的泥浆直接排至河流内对河水有一定程度的污染，该方案可作为一备用方案。5.5.4开挖验收机械挖装完成后进行人工基岩清理施工，完成后在自检合格的基础上报请业主、监理验收。具体施工时，基坑开挖、人工清理、基坑验收可分段、分批次进行，以此可保证下道工序提前插入，达到缩短工期的目的。6机械设备投入江坪河工程基坑淤泥开挖投入的施工机械设备情况见表6-1。表6-1基坑开挖施工设备统计表序号设备名称规格数量备注1挖掘机卡特235C6反铲（斗容2.0m3）2挖掘机PC4007反铲（斗容1.6m3）3挖掘机加长臂PC4001反铲（斗容0.5m3）4挖掘机PC32015自卸汽车20T546自卸汽车15T87水泵68泥浆泵49高压水枪310振动碾26T1质量控制7.1建立适合本工程特点的质量保证体系。实行三级质量检查制度，严格控制开挖施工各工序的质量。7.2测量放出开挖范围的边线、高程控制桩，控制开挖范围、边坡坡度。7.3开挖过程中对两岸山体松动岩石予以清撬，保证开挖过程中施工人员、设备的安全，并对基坑路面进行铺渣处理，防止车辆安全事故的发生。7.4施工过程中对参与施工的人员进行技术交底，大型施工机械操作人员必须持证上岗。7.5配备专职安全员进行对工区进行巡查。安全措施8.1加强对安全防护知识的学习，提高全体职工的施工安全意识，严格执行各种工种的操作规程。8.2在设备进场时，应该注意安全。到施工场地的道路狭窄，施工设备的运输过程中要注意因为地基不稳而发生事故。8.3保证施工现场的供用电网络完好无损，并按规定要求架设并安装漏电保护器及可靠安全的接地装置。加强用电管理和雷击防护，特别是对油库、变压器等重要设施和常落雷作业区，应采取切实有效的防雷措施。8.4在交通要道和交叉路口设置安全标志及各类警示牌。危险通道、变电器设施等危险部位都应设置防护栏和警示标志。8.5特种作业人员必须进行培训，持证上岗。8.6生活区要安全管理,同时统一规划、统一布置，还应合理设置足够数量的消防设备与器材。消防设备与器材应随时检查保养，使其始终处于良好的待命状态。同时，项目部每隔一定时间组织人员对生活区安全进行检查，发现隐患及时处理。环保与资源节约9.1严格遵守国家和地方颁布的有关环境保护的法律、法规及业主制定的有关本工程生态环境保护管理办法的规定；9.2采用先进的施工工艺和施工方法，选用性能良好的施工机械设备，并定期对其进行检修保养，尽量降低施工区域内的施工噪音；9.3对生活污水和生产废水、废弃的油料和化学药品等严格进行处理，经检测合格达标后才能排放至规定的地点；9.4干旱季节定期对施工区域内的施工场地、施工道路和弃碴场等进行洒水，以减少施工扬尘造成的大气污染，保障职工身体健康；9.5加强现场管理，增强施工人员节约材料意识，减少不必要材料浪费。效益分析江坪河水电站基坑淤泥层斜面分层开挖与水平分层开挖相比，可取消垫渣和井点降水等措施，此两项措施的取消，可节省费用约1100万元。江坪河工程使用淤泥开挖施工技术，加快了施工进度，按期完成了大坝基坑开挖