水电站工程土石方开挖及填筑施工方案

水电站工程土石方开挖及填筑施工方案一、工程概述（一）工程基本信息本水电站工程标段涵盖多项核心土建工程，主要包括左岸新建厂房、升压站、溢流坝、进厂公路、开关站及围堰的基础开挖、边坡支护、回填与填筑施工。工程地理位置位于河流左岸区域，施工区域地形复杂，需在围堰保护下开展基坑作业，整体施工与河道水文条件、地质状况密切相关，对施工组织和安全质量控制要求较高。（二）土石方开挖及填筑核心特点施工环境特殊：土石方开挖以围堰为防护屏障，基坑占地面积广，为施工道路规划和多作业面同步施工创造了有利条件，可有效提升施工效率。工期约束严格：根据工程总进度计划，土石方开挖需优先完成，为后续泄洪闸、厂房混凝土浇筑等关键工序提供作业面，确保整体工程按节点推进。资源利用要求高：需强化土石方平衡管理，将开挖弃渣进行分类筛选，合理用于围堰填筑、坝体回填等部位，实现资源循环利用，降低工程成本和环境影响。地质条件复杂：施工区域涉及多种土层及岩层，部分区域存在软弱夹层、断层等地质构造，对开挖方式选择、边坡稳定性控制及爆破参数设计提出严格要求。（三）编制依据本工程施工招标文件、中标通知书及设计施工图纸（含地质勘察报告）。《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SL47-2020）（替代原SL47-94，按最新规范更新）。《水利水电工程土石方施工规范》（SL176-2007）。《爆破安全规程》（GB6722-2014）。《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL176-2007）。施工现场实际勘察资料及周边环境调查结果。施工单位现有技术实力、机械设备配置及类似工程施工经验。二、施工总体布置（一）施工道路布置结合现场地形地貌、施工范围及作业流程，共规划6条施工道路及交通设施，形成“两岸贯通、分区覆盖”的场内交通网络，确保施工材料、设备及渣土运输通畅。具体布置如下：编号公路名称公路等级路面宽度（m）长度（m）功能定位使用阶段1左岸上游下基坑公路Ⅳ级8500上游主干线一枯期2至砼拌和系统公路Ⅳ级6.5450材料运输专线全施工期3左岸下游下基坑公路Ⅳ级7.5700下游主干线一枯期4至砂卵石料场公路Ⅳ级4.55000原料运输专线全施工期5左、右岸跨河桥钢桁架桥63×20两岸交通枢纽二期施工6轮渡码头---汛期应急交通汛期道路施工要求：所有临时施工道路路面采用C20混凝土硬化处理，厚度不小于20cm，路面横坡设置为2%，两侧设置50cm宽排水沟，确保排水通畅；道路转弯半径不小于15m，纵坡控制在8%以内，满足大型施工机械通行要求。交通保障措施：跨河钢桁架桥施工前需进行专项设计验算，确保承载能力满足20t级车辆通行；轮渡码头选址于河床稳定区域，清理河道确保水深不小于1.5m，配备2艘专用渡轮，制定汛期通航应急预案。（二）风、水、电及排水系统布置1.供风系统供风需求：主要为石方开挖中的CM-351钻机、YQ80B型潜孔钻及YT-28手风钻提供动力，总供风量需达到82m³/min。设备布置：在枢纽左岸设置集中供风站，配置2台VHP760移动式空压机和2台4L-20/8型固定空压机，采用Φ150mm高压风管向各作业面输送压缩空气，风管埋深不小于50cm，避免碾压损坏。运行保障：空压机配备自动压力控制系统，确保供风压力稳定在0.7-0.8MPa；设置专人负责设备日常维护，定期检查风管密封性，减少风压损失。2.供水系统用水需求：开挖施工用水强度为20m³/h，主要用于钻孔冷却、爆破降尘、边坡养护及混凝土施工配套。供水方案：从临建供水系统接引Φ80mm镀锌钢管至各作业面，管线总长约100m，在主要作业区域设置分水阀，便于就近取水；在高处设置50m³蓄水池，保障供水稳定性。水质要求：施工用水需经过过滤处理，pH值控制在6.5-8.5之间，悬浮物含量不大于100mg/L，满足钻孔、混凝土养护等工艺要求。3.供电系统供电需求：涵盖开挖施工、排水、供风、支护用电及现场照明，总用电负荷约800kW。供电方案：从附近变电站接引10kV高压线路，在施工现场设置临时配电房，配置2台500kVA变压器，采用“三级配电、二级保护”模式，配电线路采用架空或埋地敷设，架空高度不小于4.5m，埋地深度不小于0.7m。应急保障：配备1台200kW柴油发电机作为备用电源，确保突发停电时关键设备（如排水泵、通风设备）正常运行；所有电气设备均安装漏电保护器，动作电流不大于30mA，动作时间不大于0.1s。4.排水系统边坡排水：边坡开挖前，在坡顶外侧5m处设置截水沟，截面尺寸为50cm×50cm，采用M7.5水泥砂浆砌筑，将坡顶汇水引至场外排水系统；在边坡分级平台设置排水沟，与截水沟连通，形成排水网络。基坑排水：基坑开挖采用“分层排水、集水抽排”模式，各开挖层领先设置30cm×30cm排水沟，每隔30m设置一座集水井，集水井深度比开挖面低1m，采用6″水泵集中抽排至围堰外河道；施工面局部积水采用2″-3″潜水泵导入集水井，确保基坑干燥作业。排水控制：排水过程中需监测河道水位变化，避免排水对周边水体造成污染；设置沉淀池对基坑排水进行处理，悬浮物含量达标后再排放。（三）渣场布置渣场选址：发包人指定左岸下游A、B渣场，本标段主要利用B渣场，渣场占地面积14.5亩，平均堆高9m，总堆渣容量约13.8万m³。渣场规划：渣场按“分区堆放、分层碾压”原则布置，划分有用料堆放区和弃渣区，有用料堆放区采用推土机平整，周边设置排水沟；弃渣区设置挡渣墙，墙高2m，采用M10水泥砂浆砌筑毛石，防止渣体流失。环保要求：渣场周边种植植被进行绿化防护，定期洒水降尘；设置沉砂池处理雨水径流，避免泥沙进入河道；弃渣堆放不得影响河道行洪及周边生态环境。三、土石方开挖程序及方式（一）开挖总体程序本合同土石方开挖主要集中在一枯期，结合工程结构形式、地形特点及混凝土施工交面要求，采用“分区开挖、自上而下、先岸后坑”的总体程序，具体分区如下：Ⅰ区：安装间区域Ⅱ区：主厂房区域Ⅲ区：一期左岸河道清理区域前期土石方开挖（2004年11月-12月）：开工后同步开展左岸河道清理与一枯围堰填筑，拓宽左岸河床，开挖左岸溢流坝常水位以上部分，弃渣全部用于围堰施工，实现资源就地利用。基坑土石方开挖（2004年12月-2005年2月）：一枯基坑抽水后启动基坑开挖，优先开挖Ⅱ-Ⅳ区，其中Ⅱ区以岸边机组段为主，提前与混凝土施工交面，为厂房集水井浇筑创造条件。其他部位开挖：分散部位的土石方开挖根据总进度要求穿插进行，确保按期向混凝土施工交面，开挖过程中需做好与支护、排水等工序的衔接。（二）开挖方式土方及覆盖层开挖：采用自上而下分层开挖，分层厚度3-5m，上层边坡剥离层较薄时，采用反铲削坡，翻渣至下部后装车运输；下部宽阔区域辅以推土机集渣，提高开挖效率。石方开挖：同样采用自上而下分层开挖，分层厚度6-10m，边坡采用预裂爆破，主体部位采用毫秒梯段微差爆破，保护层采用水平光面爆破，确保开挖质量和边坡稳定。特殊部位开挖：断层、软弱夹层等特殊部位采用人工挖撬为主、机械配合为辅的方式，严格按设计要求清除至规定深度，避免扰动周边岩体。四、土石方开挖施工方法（一）土方及覆盖层开挖1.水上部分开挖施工流程：施工准备→测量放样→修筑临时道路→边坡截排水施工→反铲削坡→推土机集渣→反铲装车→自卸车运输→边坡修整。关键技术要点：边坡开挖前先施工截水沟，确保雨天边坡稳定；开挖过程中及时修整边坡，坡度按设计要求控制，避免超挖或欠挖。边角部位采用人工削坡，确保边坡平顺，满足设计坡度要求；开挖弃渣优先用于围堰填筑，剩余部分运至指定渣场。2.水下部分开挖施工流程：施工准备→水下测量放样→推土机集渣→反铲/正铲挖装→自卸车运输→开挖面清理。关键技术要点：水下开挖前需探明水下地形及覆盖层厚度，采用GPS定位系统控制开挖范围；推土机集渣时需避免扰动基坑底部原状土。采用15-20t自卸车运输，运输路线避开施工主干道高峰时段，确保运输效率；开挖过程中定期测量开挖深度，避免超挖。（二）石方开挖1.钻孔与爆破钻孔施工：主爆孔：采用液压钻和CM-351钻机钻孔，孔径89mm，孔距2.5-3.0m，排距1.5-2.0m，钻孔深度按分层厚度确定，孔底偏差控制在10cm以内。预裂孔：采用CM-351钻机和YQ80B型潜孔钻沿设计边线钻孔，孔径105mm，孔距2-3m，倾角与设计边坡一致，孔深比主爆孔深0.5m，确保预裂效果。缓冲孔：在预裂孔与主爆孔之间布置1-2排缓冲孔，参数介于预裂孔和主爆孔之间，减少主爆孔爆破对边坡的影响。保护层钻孔：预留1.5-2.0m厚保护层，采用YT-28手风钻水平钻孔，孔径42mm，孔距1.0m，排距0.7m。爆破参数设计：主爆孔：采用70mm乳化炸药连续装药，单耗0.45-0.55kg/m³，堵塞长度1.5-1.8m。预裂孔：采用32mm乳化炸药间隔装药，线装药密度200-250g/m，堵塞长度1.5m。保护层水平光爆孔：采用32mm乳化炸药连续装药，线装药密度200-250g/m，最大单响药量小于50kg。爆破网络：采用毫秒非电雷管与导爆索串、并联微差爆破网络，火雷管或电雷管引爆，梯段爆破最大单响药量不超过200kg，邻近建基面和边坡时不超过100kg。爆破施工流程：施工准备→测量放样→钻孔→孔位检查→装药→堵塞→联网→安全警戒→起爆→爆破后检查→瞎炮处理→出渣。2.爆破安全控制爆破震速控制：根据《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》要求，建基面质点振动速度不得大于安全值，采用经验公式V=K(W¹/³/D)ᵃ进行预报（V为质点振动速度，W为装药量，D为爆破中心至观测点距离，K、a为场地常数，由试验确定）；若震速超标，需调整爆破参数或采取减震措施。飞石防护：合理选择爆破参数，控制最小抵抗线；爆破区域采用草袋、竹笆覆盖，重要建筑物及设备周边用木板防护；设置安全警戒区，警戒距离不小于200m，爆破前发出预警信号，确认无人后再起爆。有害气体防治：爆破后通风15分钟以上，待有害气体浓度降至安全值后，作业人员方可进入现场；在封闭区域爆破时，配备通风设备强制通风。3.出渣施工施工流程：爆破安全处理→推土机集渣→反铲/装载机挖装→自卸车运输→渣场堆存。设备配置：采用TY220推土机集渣，1.0-1.4m³液压反铲、2.0m³反铲及ZL50装载机挖装，15t、20t自卸车运输，根据开挖强度合理调配车辆数量，确保出渣效率。出渣要求：出渣车辆需加盖篷布，防止渣土遗撒；渣场按分区堆放，有用料与弃渣分开，有用料堆放时分层碾压，便于后续利用；出渣过程中及时清理道路洒落渣土，保持路面整洁。4.断层及软弱夹层处理处理流程：地质勘察→标识范围→人工挖撬→机械清理→验收→回填处理。处理要求：按设计图纸要求清除断层、裂隙及软弱夹层至规定深度，开挖过程中做好记录；清理完成后，采用C20混凝土或浆砌石回填，回填前需将基底清理干净并洒水湿润，确保回填密实。（三）锚杆施工1.施工流程施工准备→测量布孔→搭设施工平台→钻孔→清孔→孔深检查验收→锚杆加工→注浆→锚杆安装→锚杆固定→养护→拉拔试验→验收。2.关键技术要点测量布孔：由测量人员根据设计图纸现场布孔，孔位偏差小于10cm，钻孔方向垂直于开挖面或岩石节理面。钻孔：采用YT-28手风钻造孔，孔径42mm，孔深按设计要求控制，偏差不大于5cm；钻孔过程中及时清理孔内岩粉，确保孔壁平整。清孔：钻孔完成后，用高压风（或水）冲洗孔道，清除孔内岩粉和积水，经检查验收合格后方可进行下道工序。锚杆加工：按设计长度下料，调直、除锈、除油，确保锚杆表面无锈蚀、油污及损伤；锚杆端部设置弯钩，便于安装固定。注浆与安装：采用风动注浆器注浆，注浆材料为PO42.5级普通硅酸盐水泥，砂子采用粒径小于2.5mm的中细砂，水灰比0.5-0.6；采用先注浆后安装锚杆的方式，锚杆插入后在孔口用短钢筋头固定，确保锚杆居中，注浆饱满，无空洞。拉拔试验：锚杆养护7天后进行拉拔试验，试验数量按每批锚杆的5%抽检，且不少于3根，拉拔力需满足设计要求，试验合格后方可进行后续施工。五、土石方填筑施工（一）填筑材料要求填筑土石料：优先选用开挖弃渣中的有用料，要求级配良好，不含草根、树根、腐殖土等杂质；粒径大于50cm的石块需破碎，最大粒径不超过铺料厚度的2/3。反滤料：采用级配良好的砂卵石料，颗粒级配符合设计要求，含泥量不大于3%。注浆材料：采用PO42.5级普通硅酸盐水泥，砂子选用中细砂，石子粒径不大于20mm，配合比经试验确定。（二）填筑施工方法1.施工流程施工准备→基础清理→测量放样→土石料运输→入仓→摊铺→平整→洒水→碾压→压实度检测→合格后进行下一层填筑。2.关键施工环节基础清理：填筑前清除基底表层腐殖土、杂草、树根等杂物，将基底平整压实，压实度不小于95%；勘探钻孔、坑槽等按设计要求回填密实；混凝土建筑物周边填筑需待混凝土强度达到设计强度的70%以上方可进行。铺料：采用进占法卸料，避免填料分离；铺料厚度按现场生产性试验确定，一般情况下主堆石区60-80cm，边角及小型器具施工部位30-40cm；与岸坡或混凝土建筑物接触处，先铺较细石料，严防架空现象。洒水：根据填料含水量情况适量洒水，使含水量控制在最优含水量±2%范围内，提高压实效果；干燥天气施工时，铺料后及时洒水，防止水分蒸发。碾压：采用13.5t振动碾碾压，碾压方向平行于坝轴线，碾压遍数按试验确定（一般6-8遍），碾压重叠宽度不小于20cm；边角及狭小区域采用手扶振动碾和蛙式打夯机配合人工夯实，夯实遍数不少于4遍，确保压实均匀。接缝处理：分段填筑时采用台阶接坡法，台阶宽度1.0-1.5m，台阶高度不大于铺料厚度；上下层接缝错开不小于1.0m，避免出现通缝。3.不同部位填筑要求围堰填筑：采用开挖弃渣填筑，分层铺料、分层碾压，压实度不小于90%；围堰迎水坡采用M10水泥砂浆砌筑毛石护坡，防止水流冲刷。坝体回填：严格按设计级配分层填筑，每层碾压完成后进行压实度检测，合格后方可铺筑下一层；反滤层与坝体同步施工，确保层间结合良好。厂房周边回填：采用级配良好的土石料，分层铺料厚度30-40cm，手扶振动碾碾压，压实度不小于95%；避免大型机械碰撞建筑物，确保结构安全。（三）填筑质量检测检测项目：包括压实度、孔隙率、颗粒级配等，压实度采用灌砂法或环刀法检测，孔隙率采用灌水法检测。检测频率：每层填筑完成后，按每1000m²取样1组，不足1000m²按1组检测；关键部位加密检测，确保质量达标。合格标准：压实度不小于设计要求（一般不小于95%），孔隙率符合设计规定，颗粒级配满足填筑要求。六、施工进度计划及强度指标（一）土石方开挖进度计划施工项目开始时间完成时间工期（天）主要工作内容河道清理2004年11月25日2004年12月10日15拓宽河床，清理表层覆盖土溢流坝土方开挖2004年11月15日2005年1月20日66左岸溢流坝常水位以上土方开挖，弃渣用于围堰填筑电站厂房石方开挖2005年1月15日2005年2月28日45厂房基坑石方开挖及边坡支护其他部位开挖2005年3月1日2005年4月30日60升压站、开关站等部位开挖（二）土石方填筑进度计划施工项目开始时间完成时间工期（天）主要工作内容一期围堰填筑2004年11月20日2004年12月20日30利用河道清理及溢流坝开挖弃渣填筑反滤层填筑2006年2月1日2006年3月31日59厂房及坝体反滤层施工坝体回填2006年4月1日2006年6月30日91主体工程完工后坝体土石方回填其他部位回填2006年7月1日2006年8月30日60升压站、开关站等部位回填（三）施工强度指标土石方开挖：高峰月强度2.8万m³/月，发生在2005年1月（厂房石方开挖高峰期）。土石方填筑：高峰月强度3.5万m³/月，发生在2006年4月（坝体回填高峰期）。资源保障：根据强度要求合理调配机械设备和劳动力，确保施工强度满足进度计划；提前储备材料，避免因材料短缺影响施工进度。七、土石方平衡计算（一）土石方量统计枢纽土石开挖总量：56万m³（含土方30万m³，石方26万m³）。围堰工程填筑总量：22.8万m³（一期围堰拆除料用于二期围堰，二期拆除料用于三期围堰，重复利用）。坝体及其他部位回填量：19.4万m³。弃渣量：13.8万m³（主要为围堰拆除后无法利用的渣土）。（二）平衡调配方案开挖料利用：河道清理及溢流坝土方开挖料优先用于一期围堰填筑；厂房、溢流坝石方开挖料经筛选后，部分用于坝体回填及反滤层施工，其余用于后续围堰填筑。弃渣处理：无法利用的弃渣运至左岸下游B渣场堆存，堆存过程中分层碾压，做好排水和防护措施，避免水土流失。临时堆存：基坑内暂存部分开挖料（约5万m³），减少回填时的运输距离，降低工程成本；临时堆存区设置在基坑边缘，远离边坡及排水系统，避免影响施工安全。八、资源配置（一）机械设备配置根据施工进度及强度要求，配置以下主要施工机械设备，确保施工顺利进行；所有设备进场前需进行检修调试，配备专职设备管理员负责日常维护。序号设备名称规格型号台数备注主要用途1液压反铲CAT300B2-土方及石方挖装2液压反铲PC2202-土方及石方挖装3装载机ZL503-挖装及集渣4潜孔钻机CM3512-石方钻孔5潜孔钻机YQ80B5备用1台石方钻孔6手风钻YT28B25备用5台保护层钻孔及锚杆钻孔7自卸汽车15t15-土石方运输8自卸汽车20t15-土石方运输9推土机TY2204-集渣及场地平整10移动式油动空压机VHP7602-供风11固定空压机21m³/min2-供风12砂浆泵MS-8001-锚杆注浆13砼喷射机P-III2-边坡喷射混凝土支护14潜水泵1.5′～2.0′4-局部排水15风泵1.0′～1.5′4-局部排水16水泵6″137KW基坑集中排水17载重汽车8t2-材料运输18油罐车8t1-燃油运输19手扶振动碾1t4-小型区域碾压20振动碾13.5t2-大面积碾压21蛙式打夯机-2-边角夯实22搅拌机350L1-注浆材料搅拌23卷扬机5t1-设备吊装（二）劳动力配置根据施工工序及设备配置，配备以下劳动力，所有人员上岗前需进行安全教育和技术培训，特种作业人员（如钻工、炮工、电工）需持证上岗。序号工种数量（人）备注主要职责1管理人员10-施工组织、进度协调、质量安全管理2技术人员6-技术交底、工艺指导、质量检查3测量工4-测量放样、进度监测4钻工30-钻孔施工5炮工8持证上岗爆破作业、安全警戒6空压机工8-空压机操作及维护7机械工18-机械设备维护、检修8司机40-挖掘机、装载机、自卸车等设备操作9水泵工8-排水设备操作及维护10普工60-辅助作业、场地清理、材料搬运九、施工质量保证措施（一）总体质量控制体系建立“项目经理负总责、技术负责人主抓、质量员专职监督、施工班组自检互检”的四级质量控制体系，明确各层级质量职责；制定质量管理制度，包括图纸会审、技术交底、材料检验、工序验收、质量追溯及奖惩制度，确保质量控制贯穿施工全过程。（二）开挖质量控制测量控制：由专业测量队进行开挖边线、高程控制，采用全站仪、水准仪进行精准放样，反复校核确保偏差符合要求；开挖过程中定期监测边坡坡度及开挖深度，避免超挖或欠挖。建基面质量控制：建基面开挖完成后，采用声波法检查岩体完整性，确保满足设计要求；清除建基面上的松动岩石、泥土及杂物，及时覆盖防止风化；建基面高程偏差控制在±20mm以内，平整度偏差不大于10mm/m。边坡质量控制：边坡开挖前详细调查岩体稳定性，清除危石及不稳定岩石；采用自上而下的开挖程序，随开挖随支护，上层支护完成后方可进行下层开挖。及时对坡面进行测量检查，避免偏离设计开挖线；出露的软弱岩层和构造破碎带按设计要求处理，采取排水或堵水措施。边坡支护施工与开挖同步进行，锚杆安装位置、角度及注浆质量需符合设计要求，拉拔试验合格后方可验收。（三）填筑质量控制材料质量控制：填筑材料进场前需进行检验，确保级配、含泥量等指标符合要求；不合格材料不得进场，已进场的及时清理出场。施工过程控制：严格按试验确定的铺料厚度、含水量及压实遍数施工，铺料均匀，避免分离；碾压时从边缘向中心推进，确保碾压密实；分段填筑时做好接缝处理，避免出现通缝。质量检测：每层填筑完成后及时进行压实度、孔隙率等指标检测，检测合格后方可进行下一层施工；关键部位增加检测频率，确保质量达标。（四）试验检测保障建立施工现场试验室，配备专业试验人员和检测设备，负责原材料检验、爆破参数试验、填筑压实度检测等工作；试验检测数据及时整理分析，为施工质量控制提供依据；所有试验检测记录需存档备查，确保质量追溯。十、施工安全保证措施（一）安全管理体系成立安全生产领导小组，由项目经理担任组长，配备3名专职安全员，各施工班组设兼职安全员，形成覆盖全员的安全管理网络；制定安全生产责任制，明确各岗位安全职责，签订安全责任书；定期开展安全教育培训和应急演练，提高施工人员安全意识和应急处置能力。（二）开挖作业安全措施边坡安全：边坡开挖过程中定期监测边坡稳定性，发现裂缝、滑坡迹象及时停工处理；设置防护栏杆，禁止人员靠近边坡边缘；雨季加强边坡巡查，做好排水措施，防止雨水冲刷导致边坡失稳。爆破安全：严格执行爆破作业规程，做好安全警戒和防护；爆破后及时检查处理瞎炮，禁止无关人员进入爆破区域；瞎炮处理需由专业炮工操作，采用正确的处理方法，严禁盲目作业。机械安全：施工机械作业时，设专人指挥，避免碰撞；机械操作人员需持证上岗，遵守操作规程，严禁酒后作业；定期检查机械设备安全性能，发现问题及时维修。（三）填筑作业安全措施碾压作业：振动碾作业时，严禁人员靠近碾轮；碾压过程中避免碾压边缘悬空，防止机械倾覆；手扶振动碾操作人员需佩戴防护用品，保持安全操作距离。运输安全：自卸车运输时遵守交通规则，严禁超载、超速；运输路线设置交通标志，夜间施工配备照明设备；渣场卸渣时设专人指挥，避免渣土滑落伤人。（四）临时设施安全施工用电：临时用电严格执行“三级配电、二级保护”，配电箱采用防雨