坝基开挖和处理工程施工设计方案

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建始县木桥河水库工程第一标段

（木桥河大坝工程）

坝基开挖与

处理施工工法

湖北大禹水利水电建设有限责任公司

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word建始木桥河水库工程一标项目部

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目 录

1、土石方开挖工程 ...................................................

1.1 施工工艺流程 ................................................. 1.2 土石方明挖施工方法 ...........................................

1.2.1 施工准备 ................................................. 1.2.2 大坝趾板基础开挖 ......................................... 1.2.3 面板坝堆石体基础开挖 ..................................... 1.3 土石方明挖施工技术措施 . ....................................... 1.4. 石方明挖爆破参数设计 ........................................

1.4.1 梯段爆破 ................................................. 1.4.2 预裂爆破 ................................................. 1.4.3 光面爆破 ................................................. 1.4.4

孔底加柔性垫层的浅孔爆破

2、固结灌浆施工工艺、方法与措施 .....................................

2.1 施工工艺与方法 ............................................... 2.2 施工技术措施 ................................................

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1 1 1 1 2 3 4 4 4 7 8

9 9 13

.................................8

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1、土石方开挖工程

1.1 施工工艺流程

土石方明挖施工工艺流程见图

1.1-1 。

测量放样

植被清理

截水沟开挖

覆盖层开挖

河床以上砂砾石开挖

钻孔及验收

地基处理

设计边坡预裂爆破

石方松动爆破

石渣挖除

建基面保护层施工

坡面支护

图 1.1-1

土石方明挖施工工艺流程图

1.2 土石方明挖施工方法 1.2.1 施工准备

⑴ 测量人员根据监理工程师提供的控制坐标点及高程基准点建立施工控制

网，控制点埋石标记。测量原始地形线，确定开挖边线，整理成图后报监理工程

师批准。

⑵ 首先清理开挖工程区域内的全部树根、杂草、垃圾、废渣以及监理人指

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明的其它有碍物。清理范围为最大开挖边线外侧至少

5m的距离。主体工程植被

3m的

清理，需要挖除树根的范围应延伸至离施工图所示最大开挖边线外侧至少

距离。

⑶ 场地清理范围内具有商业价值的材料应按监理人指示，将其运到指定地

点堆放。凡属无价值可燃物， 应尽快将其焚毁。 凡属无法烧尽或严重影响环境的

清除物，按监理人指定的地区进行掩埋。

⑷ 边坡开挖前，按施工图纸要求开挖并完成边坡上部永久性山坡截水沟施

工，边坡开挖过程中， 沿开挖线两侧形成临时排水沟， 避免边坡稳定范围内积水

和对开挖成型的边坡的侵蚀。

1.2.2 大坝趾板基础开挖

⑴ 土方明挖应从上至下分层分段依次进行， 首先按设计开挖线剥离覆盖层，

对覆盖层、风化及地表层，采用推土机、反铲等直接开挖。基础和岸坡易风化崩

解的土层，开挖后不能及时回填的，保留保护层。

⑵ 不允许在开挖范围的上侧弃土，必须在边坡上部堆置弃土时应确保开挖

边坡的稳定， 并经监理人批准。 在冲沟内或沿河岸岸边弃土时， 应防止山洪造成

泥石流或引起河道堵塞。

⑶ 开挖施工的边坡坡度应满足施工图纸要求的坡度和平整度。在开挖边坡

上遇有地下水渗流时， 应在边坡修整和加固前， 采取有效的疏导和保护措施。 为

防止修整后的开挖边坡遭受雨水冲刷， 边坡的护面和加固工作应在雨季前按施工

图纸要求完成。冬季施工的开挖边坡修整及其护面和加固工作，

宜在解冻后进行。

⑷ 覆盖层及软弱夹层开挖完成后，根据地基出露情况，由设计、监理进行

二次定线确定趾板开挖的最终建基面， 然后根据二次定线进行岩石边坡开挖开口

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岩面，达到较完整的基岩面，不应有高度大于

线的放样。

⑸ 岸坡趾板基础岩石开挖采用预裂爆破或光面爆破一次成型；建基面采用

风镐撬挖并进行表面修整，使岩面平顺完整，结构面上的泥土、锈斑、钙膜、破

碎和松动岩块以及不符合质量要求的岩体等均采用人工清除或处理。

基础面不允

许欠挖。河床段砂卵石地基经整平达到设计要求后交付地基处理。

⑹ 对于钻孔深度 ≤4.0m 的开挖梯段，采用手风钻浅孔爆破；钻孔深度大于

4.0m 的开挖梯段或岩层，采用 QZJ-100B型潜孔钻为辅造孔，梯段松动爆破。

⑺ 爆破后的渣料，采用

1.6m3 反铲翻渣挖料或 162kw 推土机集渣、 3.0m3装载机挖装， 15～ 20t 自卸汽车运输出渣，小范围或较狭窄场地则采用人工清渣

手推车运输集渣，再由装载机挖料装自卸汽车运输出渣。

1.2.3 面板坝堆石体基础开挖

⑴ 垫层料填筑区基础清除表土及松散的风化岩石，挖除岸坡倒悬体或垂直

0.5m、坡度陡于 1:0.5 的陡坡或

反坡，否则，应于去掉或用混凝土回填； 河床段砂砾料基础的软弱夹层和其他缺

陷按照施工图纸进行挖除和处理后，用垫层料进行覆盖碾压。

⑵ 两岸坝轴线上游的堆石体基础面要求无高度大于

1m、坡度陡于 1:0.5 的

陡坡或反坡， 否则要削坡或用浆砌石回填至要求的坡度。 施工时采用推土机、 反

铲、风镐等土方机械开挖清理， 挖除覆盖层和松动的岩石。 坝基面以下的软弱夹

层及其它缺陷根据施工图纸要求进行掏挖，并用石料填筑覆盖和碾压密实。

⑶ 河床段基础在清除河床软弱夹层，河床表层孤石采用松动爆破解小后挖

除，河床冲积层表面推平后， 用经监理同意的振动碾碾压合格后开始铺填。 施工

时采用推土机推平，反铲挖装，自卸汽车运输。

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⑷ 最终的坝基清理采用不重于

70kN 的轻型机械清理到指定的高程。

1.3 土石方明挖施工技术措施

⑴ 石方开挖时采用控制爆破技术，调整爆破方向。大坝石方开挖时选择垂

直坝轴线方向钻爆开挖，严禁平行坝轴线方向钻爆。

⑵ 在正式爆破开挖之前，根据不同的钻爆方法进行爆破试验，确定合理的

爆破参数，报监理工程师审批后用于指导施工爆破。

1.4. 石方明挖爆破参数设计

根据本工程地质情况和以往类似工程的钻爆施工经验， 初拟石方明挖主要爆

破参数见表 1.4-1 、1.4-2 、1.4-3 ，在实际钻爆施工时根据现场爆破试验成果进

行修改调整。

1.4.1 梯段爆破

⑴ 梯段爆破采用 QZJ-100B型支架式潜孔钻机和

CM-351履带式钻机造孔，

人工装药。主爆破孔以

2#岩石铵梯炸药为主，采取全耦合柱状连续装药；缓冲

1.4-1 。

孔采用乳化炸药，采取柱状分段不耦合装药。初拟爆破参数见表

表 1.4-1

名

梯段爆破参数表

符号

H

单位 m

称

取值范围

9~11 2.5 ～ 3.5 2～2.5 2～2.5

75

装药结构示意图

梯段高度 孔 排

距 距

非电雷管

a b W

m m m

辅 助 药

堵塞段

抵 抗 线 钻孔倾角 单

主爆孔炸药

耗 q kg/m3 0.45 ～ 0.55

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非电导爆管

起爆药包

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钻孔超深 孔 孔

深 径

h L D Lc

m m mm m

0.3 ～ 0.5 9.3 ～11.5 φ 42~φ 100 2.0 ～ 3.0

堵塞长度

梯段爆破布孔与起爆网络

宽孔距小排距微差挤压爆破， 能充分利用爆破能量， 可较好地控制爆渣块度，

堵塞段加辅助药包解决堵塞段岩体的大块率， 在爆破工程中已被越来越广泛的运

用。根据施工实践经验， 采用以下效果好的布孔形式和起爆破网络，

详见图 1.4-1

梅花形布孔一字型起爆网络图 （一排一段起爆） 和图 1.4-2 长方形布孔 V 型起爆

网络图。

起爆采用爆破延时技术，爆破延时选用

25~50ms。

1

1

3

3

5 5

图 1.4-1 梅花形布孔一字型起爆网络图

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6 5 3 1 3 5 6

7 6 5 3 5 6 7

8 7 6 5 6 7 8

9 8 7 6 7 8 9

图 1.4-2 长方形布孔 V 型起爆网络图

⑵ 缓冲爆破是为了减少主爆炮孔爆破对后侧边坡的影响，在主爆孔（梯段

爆破）与边坡开挖爆破孔（主要为预裂、光爆或边坡开挖爆破孔）之间增设

1～

2 排缓冲爆破孔，其规模比主爆孔（梯段爆破）爆破规模要小。

① 缓冲爆破钻爆参数

梯段大于 5m的深孔爆破，设 1 排缓冲爆破孔，其孔径为φ 76mm、孔距为 2.6 ～

3.5m、排距 2.0 ～2.5m，装药量适当减少，单位耗药量控制在 0.30 ～0.4 kg/m3。

其它均与梯段爆破参数相同。 爆破参数将在施工现场， 根据地质情况和爆破试验 成果及时修正。

② 高边坡爆破布孔形式

边坡预裂爆破孔、缓冲爆破孔、主爆孔（梯段爆破）布孔形式和起爆网络、

起爆顺序见图 1.4-3 和图 1.4-4 。

缓冲孔

预裂孔

1

预裂孔

梯段爆破孔

3

设计边坡

缓冲孔

2

1 3 2

梯段爆破孔

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（ a）钻孔剖面图

（ b）钻孔平面图

图 1.4-3

边坡爆破布孔形式图

缓冲孔

边坡光面爆破孔

3

梯段爆破孔

边坡光爆孔

32 1

2

缓冲孔

梯段爆破孔

1

说明：图中数字为起爆顺序，微差时段为

25～ 50ms。

图 1.4-4 边坡光面爆破布孔形式图

⑶ 起爆采用微差爆破网络， 旱季采用 1～ 15 段毫秒电雷管联网、 电力起爆，

雨季采用 1～15 段非电毫秒雷管联网、非电起爆。

⑷ 分段起爆药量按照招标文件和技术规范控制，梯段爆破最大一段起爆药

量不大于 500kg；水平保护层上部一层梯段爆破最大一段起爆药量不大于 临近建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不大于 1.4.2 预裂爆破

300kg，

100kg。

⑴ 预裂爆破采用 QZJ-100B型支架式潜孔钻机造孔， 人工装药。选用φ 32mm

的乳化炸药，不耦合装药结构。初拟爆破参数见表

表 1.4-2

1.4-2 。

预裂孔钻爆参数设计表

单位 m mm cm

取值范围 边坡长度 +0.5

φ 90 80

参数名称 孔 孔

装药结构示意图

深 径 距

导爆索

堵塞段

孔

顶部装药段

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中部装药段

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药卷直径 不耦合系数 线装药密度 顶部装药密度

堵塞长度

mm

φ 32 3.13

g/m g/m m

Q =300~350 （ 2/3~1/2 ） Q

1.0 ～ 1.2

⑵ 预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索传爆，起爆方式同梯段爆

破。为减小爆破震动对建基面的破坏，在预裂孔孔底预留

50cm保护层，同时，

预裂孔起爆时间应超前主爆孔

100ms以上。

1.4.3 光面爆破

光面爆破必须满足不耦合系数要求。不耦合系数大于

1.5 。

光面爆破同预裂爆破一样采用间隔装药， 装药结构分为孔口堵塞段、 正常装

药段及底部加强段，孔底放

1～2 个标准药卷，堵塞段一般为炮孔深度的 1/4 ～

1/5 。

光爆孔采用导爆索同时起爆， 但在需要控制一次起爆药量的部位， 亦可分段

起爆。

1.4.4 孔底加柔性垫层的浅孔爆破

⑴ 浅孔爆破采用手风钻造孔，人工装药。选用φ

32mm的乳化炸药，不耦合

装药结构。保护层一次爆破开挖方案， 施工时须经过现场爆破试验取得合适的施

工参数后，报监理工程师批准后实施。初拟爆破参数见表

1.4-3 。

表 1.4-3

设柔性垫层的浅孔爆破参数设计表

名 称

符号

word

单位

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取值范围 装药结构示意图

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梯段高度

孔 孔

孔网参 数

H

深 径 距

L D a

m m mm m

0.8 ～ 2.5

0.8 ～ 2.5

孔外非电雷 管

导爆索

42 1.2

堵塞段

孔

空气层

排 距 b α J q

m ° mm Kg/m3

0.8 ～ 1.0

钻孔倾角 药卷直径

爆破参 数

单

75～ 90

φ 20mm 药卷

20 0.30~0.5

耗

堵塞长度 空气层长度

m cm

1.0~1.2 5~20

20cm 柔性垫层

⑵ 起爆方式采用非电雷管分段、簇联法起爆。

2、固结灌浆施工工艺、方法与措施

2.1 施工工艺与方法

（1）

施工工艺流程

根据地形地质条件，拟采用有盖重固结灌浆方式，工艺流程见图

2.1-1 。

混凝土浇筑后

测量放样

定位埋管 造 孔 冲 洗 压水试验 灌 浆

钻机定位

检查孔

验 收

图 2.1-1 固结灌浆工艺流程图

（2）

固结灌浆施工方法

1） 单元划分

砼面板堆石坝有盖重固结灌浆施工时， 按每一混凝土浇筑仓位划为一个灌浆

单元，按分排分序加密的方法施工。

2） 孔段划分

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基岩段长小于 6m，采用全孔一次灌注；大于 6m按灌浆试验成果进行分段，

按自上而下分段，分段长度拟为：第一段

3m、以下段 5m。

3）施工机具

孔深小于 6m的钻孔采用 YTP-28 气腿钻造孔， 孔深大于 6m的钻孔 QZJ-100B

潜孔钻机造孔。

灌浆机具采用 3SNS型灌浆泵， JJS-2B 搅拌桶， GTY-Ⅲ型灌浆自动记录仪配

套使用。

4）混凝土埋管

在趾板混凝土部位采用预埋钢管， 埋管直径按图纸要求， 埋管管口至趾板混

凝土表面。

5） 灌浆方法

灌浆方法采用孔内循环灌浆法。灌浆孔的基岩段长小于

6m时，可采用全孔

一次灌浆法；大于 6m时，按施工图纸、技术要求、现场试验或监理人指示选用

自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法。

（3）

固结灌浆施工工艺

1） 钻孔冲洗

各孔段钻孔完成后均进行了钻孔冲洗， 冲洗采用孔口敞开式孔底导水法， 即

采用导管（钻杆）通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗，冲洗冲

至回水澄清后 10min 结束；

裂隙冲洗冲采用压水法脉动式冲洗，且总的时间要求，单孔不少于

30min，

串通孔不少于 2h。对回水达不到澄清要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的

沉积物厚度不得超过 20cm。

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冲洗压力：冲洗水压采用 80%的灌浆压力，冲洗风采用 50%的灌浆压力。

2）压水试验

各孔段灌浆前均进行压水试验，压水试验采用“简易压水”试验；简易压水

试验在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行；压力为灌浆压力的

80%，压水 20min，

每 5min 测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

检查孔压水试验采用“单点法”， 压力为灌浆压力的 80％。

3） 灌浆原则

固结灌浆一般灌注水泥净浆，水泥强度等级不低于42.5 。

固结灌浆压力一般为 0.2 ～0.5Mpa，施工时按施工图纸或监理人指示确定，接触段和注入率大的孔段分级升压。

固结灌浆原则上一泵灌一孔， 当相互串浆时， 采用群孔并联灌注， 但并联孔数不宜多于 2 个，控制灌浆压力。

灌浆时先对第一序孔轮灌， 采用“少灌多复” 的方法，待第一孔灌浆结束后，再进行第二序孔灌浆。

4）浆液变换

a 按灌浆试验确定的或监理人批准的水灰比施灌， 灌浆浆液由稀到浓逐级变换。当灌浆压力保持不变， 注入率持续减少时， 或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

b 当某一比级浆液注入量已达 300L 以上，或灌注时间已达 1h，而灌浆压力

和注入率均无显著改变时，变换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min

时，根据施工具体情况，可越级变浓。

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5）结束与封孔

固结 灌浆 在规 定压 力下 ，当灌入率 单孔不大于

1L/min ，群孔不 大于

0.8L/min ，继续灌注 30min，灌浆即结束。当长期达不到结束标准时，报请监理 共同研究处理措施。

固结灌封孔采用“压力灌浆封孔法”。

6） 质量检查

a) 采用测量岩体波速或静弹性模量， 并结合分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验和灌浆试验成果为辅的方法进行综合评定。

b 采用单点压水试验方法进行检查， 其检查孔的数量不应少于灌浆孔总数的

5%，检查结束后进行灌浆和封孔。

c 采用压水试验、岩体波速、静弹性模量法进行质量检查，检查分别在灌浆

结束后 3-7 天进行。检查和试验成果提交监理人，以便拟定检查孔的孔位。

d 固结灌浆质量的压水试验检查，其孔段合格率在 85%以上；不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的 50%，且不集中，灌浆质量可认为合格。若达不到上述合格标准的，按监理人批准的措施进行处理。

7 记录

采用 GJY-Ⅳ型灌浆自动记录仪。变形监测：采用

LH02B型带自动报警的灌

浆用智能位移观测装置。

8）灌浆实施技术参数，按设计图纸、技术要求和监理人批准的固结灌浆试

验技术参数严格执行。其它按

DL/TS148-2001 灌浆规范有关规定和设计要求进

行。

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2.2 施工技术措施

（1）钻孔质量控制措施

1） 固结钻孔孔位按设计图纸测量放样， 钻孔孔位与设计位置的偏差不得大

于 10cm。

2）固结钻孔每段钻孔达到设计深度后， 报请监理人进行孔深、 孔径等验收，

验收合格后方能进入下一道工序。

3）钻孔过程中出现寻常情况， 及时报告设计及监理人， 共同研究解决方案。 （2）灌浆质量控制措施

1）灌浆所用水泥须有厂家质保书，且按规定复检合格，水泥要保持新鲜无

结块，出厂期超过三个月的水泥不得使用。

2）孔壁冲洗和脉动裂缝冲洗工作直接影响灌浆质量，冲洗和脉动裂缝冲洗

结束标准符合设计标准。

3）灌浆时要尽快达到设计压力，并专人控制灌浆压力，以免灌浆压力过大

产生抬动造成事故或灌浆压力过小而影响灌浆质量。

4） 压水试验认真检查有无邻孔，特别是在钻进的孔段，如果发现串通，正

在施工的钻孔停钻，冲洗、下管阻塞。

5）固结灌浆易产生外漏，压水灌浆过程中，发现冒浆（水）、漏浆（水），

根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法

进行处理。必要时浆液中掺加速凝剂。

6）严格按照灌浆要求的水灰比进行， 对水泥、水进行称量并测量浆液比重。 7）保持灌浆连续进行。若因故中断必须马上处理，尽早恢复灌浆。 8）灌浆各工序严格遵守有关技术条款和

DL/T5148-2001 灌浆规范要求和按

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监理指示，以确保灌浆质量。

9）遇到特殊情况时，及时将情况和处理措施与结果上报业主和监理。

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