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1、抽水蓄能电站下水库工程石料场开采施工方案1.1 概况下水库大坝填筑需各种填筑料总方量为137.08万m3，其中垫层料全部在地下输水发电系统人工碎石加工系统采购上坝，下库明挖料堆存场约有20万m3利用料可用于坝体填筑，粘土铺盖料从土料场开采，石渣铺盖料为建筑物开挖利用料，其余1.94万m3过渡料和84.4万m3堆石料全部从常家冲石料场开采。常家冲石料场位于大坝左岸下游0.91.3km，料场储量完全可满足大坝填筑要求，料场岩石主要物理力学指标满足筑坝要求。1.1.1 料场地质情况料场地质构造较简单，石料以二长花岗岩为主，局部分布花岗伟晶岩脉或石英脉，花岗岩岩石主要矿物成分为斜长石、钾长石、石英、黑
2、云母、白云母等。料场地表坡度1655岩体风化较深，全、强风化岩体下限埋深分别为210m、312m，局部发育NWW向断裂构造，沿断裂构造多形成风化深槽，对料场开采有一定影响。高程60m以上剥离层平均厚度5.6m，无用层体积93.6104m3弱风化及其以下石料储量368.8104m3。1.1.2 交通运输条件常家冲石料场位于大坝左岸下游，内、外交通方便，经常家冲渣场公路及对外公路可与外界相连；经左岸上坝道路和下水库左岸施工道路，料场开采的石料可直接运抵坝址，目前左岸上坝道路和下水库左岸施工道路已经完工，交通较为便利。料场正式开采前将新修料场L5施工道路，该路起点为常家冲渣场公路的末端120m高程，
3、终点为料场180m高程，全长约300m，路面宽12m，碎石路面，平均坡度6%。1.1.3 主要工程量料场高程60m180m可开采储量368.8104m3。本工程需从料场开采石料总量为94.34104m3，经初步分析，从料场180m高程开采至120m高程，其方量即可满足坝体填筑需要，主要工程量见表9-1。表 9-1 料场开采主要工程量表项目名称单位数量备注无用层剥离万m32530堆石料开采万m388.8利用系数按0.95考虑过渡料开采万m310.46利用系数按0.95考虑1.1.4 施工特点 料场开采强度高，根据大坝填筑进度计划，最高开采月强度约20万m3/月，为形成流水作业布局，对料场进行分区
4、开采，合理布置料场内作业道路，施工时配备性能先进合理、数量充足的机械设备，以满足高强度上坝供料要求。 质量要求高，坝体填筑质量和进度很大程度上取决于料源质量，为达到设计要求的质量指标，料场开采前应进行全面的爆破试验，确定合理的爆破参数，使开采石料的各项指标和数量满足工程需要。 安全、环保要求高，工程位于黑糜峰森林公园，料场开采爆破频繁，开挖后形成的永久边坡高达数十米，因此，施工过程中应采取有效的控制爆破措施，最大限度地降低爆破有害效应，做好料场排水系统，及时对料场永久边坡进行支护，确保施工期安全，确保料场周边原始生态环境和景观不受破坏。1.2 石料场的复查进场后，及时进行石料场的复查工作，通过
5、对料场的复查，进一步探明石料场的地质条件和储量，为石料场中规划不同品质料的开采分区、优化开挖爆破参数、布置规划存储料场和弃渣场以及对开挖、装运设备等的资源配置提供第一手资料。 首先进行料场原始断面的测量，为复核料场的总贮量提供依据； 根据料场表层剥离后揭露出的地质情况，有针对性的加密布置地质钻孔，确定有效开采层厚度和软弱夹层的分布情况，进一步复核料场有用料的储量； 对所需各品种的开挖料和不同高程段的岩石进行物理力学性能的取样复核试验，进一步确定强风化、弱风化和新鲜岩石的界面，复核各种品质料的贮量和分布情况，指导施工； 在石料场开采施工中，及时进行地质描述工作，随着石料场开挖进程的不断变化，所揭
6、露出的地质条件逐渐清晰和完善，因此，通过对不断揭露出的地质条件分析、研究和推测，可进一步明确料场的储量分布情况，用以不断优化开挖规划，指导施工。1.3 料场开采规划布置1.3.1 料场开采分区规划常家冲料场作为大坝填筑石料的主要料场，将根据施工进度要求，向工程提供过渡料、堆石料，为满足开采强度要求，减少施工干扰，方便料场管理，布置循环流水施工作业面，拟将料场由东南向西北方向依次划分为、三个开采施工区，其中、区全部开采堆石料；区以开采过渡料为主，开采堆石料为辅。各采区长度因开采高程变化而变化，采区长度为5070m。1.3.2 料场开采道路规划根据料场的地形条件和料场的开采分区规划，为满足工程的施
7、工需要，料场施工道路的布置规划应满足： 整个料场形成循环道路，避免钻爆挖运等工序之间的相互干扰，防止因爆破导致施工道路阻塞中断，影响石料的正常运输。 在各区之间布置施工支线道路，施工支线道路的控制范围在3040m，确保每个开挖工作面均有施工支线与施工主干道相通。 临时施工支线的布置主要根据施工现场灵活布置。 支线道路采用泥结石路面，路面宽8m，平均坡度控制在7%以内，最大坡度控制在10%以内，个别特殊路段可略超出，作为开挖和运输的通道。1.3.3 石料场开采施工用风、水、电规划1.3.3.1 施工用风料场开采选用自带风系统的液压钻机为主要钻孔设备，另设3#供风站，站内配备3台20m3移动式空压
8、机和2台9m3移动式空压机，为边坡预裂钻孔、边坡支护、大石解炮钻孔等供风，整个料场用风采用分散供风方式。1.3.3.2 施工供水上坝料的加水采用运输途中集中加水和坝上补水相结合的方式。由于石料场范围仅有边坡局部锚喷支护时施工用水、机械设备冷却用水且用水量较小，为简化布置、方便施工，在料场施工用水较集中的部位布置10m3可移动的钢制水箱（采用洒水车送水），内置1台高压水泵接水管向作业面供水。1.3.3.3施工用电料场施工用电主要是夜间施工照明和边坡支护小型设备用电，拟从系统供电线路就近接支线至料场向料场供电。1.3.4 料场场地排水规划为确保石料场施工的正常进行，首先要结合料场范围的永久排水设施
9、，作好施工期的场地排水工作。 在开挖轮廓线以外，形成永久截水沟，将雨水引排到石料场下游的冲沟或河道，防止雨水流进开挖工作面，形成对工作面的污染和对边坡造成危害。 在永久边坡的马道内侧，布设排水沟，并与截水沟连通，形成综合排水系统，及时将坡面雨水，汇集后外排。 石料场的开挖施工工作面要平整，而且，在布置时应注意整个工作面要形成一个自然的顺坡，便于及时将雨水排走，在开挖工作面上不形成积水，避免对钻孔爆破产生不利影响。1.3.5 道路维护及安全措施道路是否顺畅，直接影响大坝的填筑速度，道路的维护和管理至关重要，拟采取以下措施： 根据现场地形、地质条件，做好道路设计，严格按照监理工程师审查批准的设计文
10、件施工，确保顺向坡的稳定和路基、路面质量； 设置陡坡、急弯、岔路等警示交通标志，设置安全墩，加强交通安全的宣传教育，并制定相关纪律督促执行； 设置专门的维护队伍并配备必要设备，及时维修、养护； 加强路面清理、洒水，降低粉尘，创造良好的工作环境和保持良好的通视条件。1.4 爆破参数选择1.4.1 爆破方案要求 爆破块度级配应满足大坝填筑料的级配要求。 减小爆破振动对料场边坡产生的影响。 开采强度能够满足大坝填筑各时段的要求。1.4.2 爆破开挖方案1.4.2.1 料场边坡的确定 确保料场在施工期边坡的稳定； 控制在设计文件规定的开挖范围内； 按监理工程师批准认可的开挖坡度开挖。1.4.2.2 爆
11、破开采方案采用分台阶自上而下开挖方案，共分为4个台阶，台阶高度 15m，每层台阶边坡预裂一次成型，每个台阶分两个梯段钻孔爆破，梯段高度78m。永久边坡坡度根据岩体风化程度确定，新鲜岩体拟定为1:0.3、风化岩体为1:0.51:0.75，台阶马道宽23m。过渡料和堆石料分区开采。 过渡料开采工作面布置由于过渡料的爆破单耗较高，在爆破时抛散现象较严重，而且过渡料开采方量不大，因此，过渡料的开采工作面布置在区。 堆石料开采工作面布置主堆石料爆破单耗较低，抛散现象相对较轻，开采范围和运输量相对较大，采区宜靠近施工主干道，堆石料采区为、区。1.4.3 爆破参数设计 梯段爆破参数设计该爆破参数既要满足大坝
12、填筑料级配曲线要求，又要保证边坡的安全，因此，在初期应认真做好爆破试验，根据爆破试验确定合理的爆破参数和起爆网络。根据类似工程的成功经验，初步拟定主堆石料、过渡料开采爆破参数见表9-2。表9-2 料场梯段爆破参数表项目梯段高度（m）孔径（mm）间排距（m）钻孔深度（m）钻孔角度超钻深度（m）药卷直径（mm）炸药单耗（kg/m3）堵塞长度（m）起爆网络过渡料7.5901002.02.08.575或垂直孔1.0m散装入孔或80药卷0.550.652.02.5排间微差起爆堆石料7.51002.53.58.575或垂直孔1.0m散装入孔或80药卷0.500.602.02.5“V”型微差起爆注：以上爆破
13、参数均是根据类似工程经验初拟值，具体参数将根据爆破试验结果调整确定。 预裂爆破参数设计料场永久边坡采用预裂爆破技术进行边坡保护，其爆破参数亦应通过爆破试验确定。根据类似工程经验，初拟预裂爆破参数如下：a、钻孔直径：90mm；b、钻孔间距：0.91.0m；c、钻孔深度：由台阶高度和坡度确定，控制在15m左右；d、药卷直径：32mm；e、不耦合系数：2.8；f、装药结构：间隔装药，导爆索传爆；g、线装药密度：0.350.45kg/m；h、堵塞长度：0.61.0m；预裂孔超前主爆孔100ms200ms起爆。 靠预裂面的松动孔在爆破时要对参数进行调整，在保证单位炸药消耗量不变的情况下，调整炮孔的间排距
14、、堵塞长度和炮孔深度，以保证这些部位开采出来的石料符合级配要求。 为保证边坡马道的完整性，马道预留0.51.0m的保护层，采用手风钻光面爆破开挖。1.5 石料场开采施工方法料场开采自上而下分台阶进行施工。永久边坡采用预裂爆破施工方法，石料开采均采用深孔梯段爆破法开采，起爆网络设计为排间毫秒微差挤压爆破。4m3电铲及1.6m3液压反铲装料，20t自卸汽车运输将开采料运至备料场或直接上坝填筑。1.5.1 钻孔爆破施工堆石料开采、区各布置2台液压潜孔钻机，过渡料开采区布置1台液压潜孔钻机，料场边坡预裂全部采用QZJ-100B型潜孔钻机钻孔。在料场内钻孔与挖运作业平行施工，QZJ-100B型潜孔钻主要
15、用于预裂孔钻孔，协助过渡料爆破钻孔；液压潜孔钻用于主爆孔钻孔。反铲、推土机用于清理工作面和装运石渣。1.5.1.1 施工程序钻孔爆破施工程序见图9-1。表面清理测量放线布孔钻孔临空面清理装药联网爆破图9-1 钻孔爆破施工程序图1.5.1.2 施工方法 预裂孔在钻孔前测量放出边坡开挖线，并用红漆标明预裂孔孔位，用钢管按设计坡度搭设钻孔样架，钻孔过程中，适当控制钻孔速度，以确保钻孔的准确无误。装药时，先将药卷按设计间隔装药结构用胶布绑扎在竹片上，然后放入孔内，并用纸团或草团塞在药卷顶部，最后用钻孔岩屑将孔口封堵密实。 主爆孔钻孔前，将台阶面的浮渣清理干净，并按设计用红漆标明炮孔孔位和孔深，在孔位上
16、插上小红旗，上次爆破石料挖运完成后，将临空面清理干净，若局部根底较大（底盘抵抗线较大），则采用手风钻钻孔，与梯段爆破孔一起起爆。对液压潜孔钻无法打孔的部位，采用QZJ-100B型潜孔钻辅助造孔。1.5.2 挖装作业施工料场内钻爆与挖运同时作业，以满足大坝填筑施工的均衡生产强度的要求。料场共布置2台4.0m3液压正铲、2台2.8 m3反铲配20t自卸汽车装运石料，布置3台推土机和1台1m3反铲进行集渣、清理作业面、清坡、检底及场内道路维护等工作。1.5.3 主要施工机械配置根据施工总进度计划和施工强度的要求，常家冲料场月平均开采强度为14.2万m3，因坝体填筑施工的不均衡性，最高月开采强度可达2
17、0万m3左右（自然方），料场施工设备按最高施工强度需要配置，单机生产能力按定额结合施工经验确定。 液压潜孔钻机配置料场共配置5台液压潜孔钻机；另配备QZJ-100B型钻机4台进行边坡预裂和辅助钻爆作业。 挖掘机配置配置4.0m3的电铲1台，2.8m3液压反铲挖掘机2台，1.2m3液压反铲8台。推土机3台，用于清理、推碴和辅助挖运。 运输设备配置运输设备为15t自卸汽车10台，20t自卸汽车40台。1.6 边坡锚喷支护料场开采后形成的边坡高达60余m，为确保边坡的安全稳定，根据边坡实际揭露情况，对边坡进行局部的喷锚支护。支护的部位主要有断层破碎带、裂隙较发育等部位。支护方式主要为：随机锚杆、素喷
18、混凝土、锚喷混凝土或挂网锚喷混凝土。1.6.1 支护施工道路随机锚杆和喷混凝土施工可利用出碴道路以及边坡马道作为施工通道。1.6.2 支护作业面与开挖作业面的关系根据对招标文件的理解，应确保料场开挖后边坡的稳定，因此，对局部岩石比较破碎的部位应及时采取相应的支护措施，边坡的安全清坡要紧随开挖进行，喷锚支护可滞后一个开挖梯段台阶完成。1.6.3 支护作业施工程序支护作业施工程序见图9-2。边坡危石清理局部锚杆（或挂网）施工岩基面清理喷混凝土施工图9-2 支护作业施工程序图1.6.4 施工方法首先在需要采取支护措施的工作面上搭设施工脚手架，然后，再根据边坡的实际情况进行相应的支护措施。 锚杆（或挂
19、网）的施工方法 对于需要进行锚杆支护的部位，采用手风钻造孔，注浆机注浆； 对于需要进行锚杆支护并挂网喷护的部位，采用搭设钢管脚手架平台，手风钻造孔，注浆机注浆及安装锚杆，钢筋网采用预制网片，人工现场挂设。 喷混凝土施工混凝土半成品由布置在现场的小型强制式混凝土搅拌机拌制，利用已搭设好的钢管脚手架平台，采用混凝土喷射机按湿喷法喷射混凝土。喷混凝土厚度由预先埋设的钢筋条控制，亦可采用钻孔法检查其厚度。1.6.5 爆破震动对边坡支护影响的控制措施 在水泥砂浆和喷混凝土中加入适量的早强剂； 边坡支护完成后7d方允许在其下部进行爆破作业； 需喷护的边坡滞后开挖梯段进行； 采用微差爆破，控制最大单响药量；
20、 在爆破试验中做好边坡震动观测试验，检查爆前、爆后锚杆拉拔力的变化情况以及喷混凝土爆前爆后的强度变化情况和现场裂缝检查，为下一步支护和开挖参数调整提供依据，并在施工期间加强边坡变形观测。1.7 坝料质量控制措施 布孔钻孔质量控制：钻孔孔位误差不应大于20cm，垂直钻孔误差不大于1。 装药质量控制：装药间隔误差不应大于10cm，每个炮孔内必须装2发以上雷管，采用散装炸药装药时，必须压实，保证炮孔设计所需的药量。 起爆网络联结质量控制：一样的布孔，不同的联结方式，则有不同的爆破效果，施工中，必须按作业指导书进行联网。 爆破时受地形和地质因素影响，在靠近临空面的前排和钻孔表面部位，难免会出现超粒径的
21、石块。这些石块在爆破后及时用手风钻或液压冲击锤解小，埋入料堆中的应在倒运时，用反铲或人工剔除，集中解炮处理，一旦还有未捡除者，运到坝上后，在铺料平料时，再集中运出坝外。 注意级配分离。由于石料开采必须先于填筑，因此在钻爆施工后现场会出现爆渣存料，如果存料堆太高，会造成大粒径石料滚落至料堆边坡上集中，造成堆石料的级配分离。因此堆料场的堆料面积应尽可能大，堆存分层高度以不大于5m为宜，在已经出现分离现象后，在挖运时应特别注意，用装载机或反铲在原地翻倒几次再装料，则可避免级配分离。 含泥量的控制。在进行钻孔作业之前，必须将表层强风化带及覆盖层剥离干净，以防止料源的污染，开采过程中，因地质情况出现的较
22、大的夹泥带和软弱破碎带应专门爆破、挖除，作弃料处理。在填筑料挖装时，应加强检查，将泥块及含泥量重的部分清除。 复杂地质条件下对爆破质量的控制如果石料场存在断层及岩石裂隙等情况，可采取改变炮孔孔网参数、改善装药结构的措施来改善石料级配，布孔时观察自由面表露岩石情况，尽可能把炮孔布置在完整岩石中，并做好钻孔记录，装药时药卷置于硬岩中。采用间隔装药孔内微差起爆装药结构，延长下部爆炸压力作用时间，改善破碎质量。 雨季施工时，断层、裂隙中的泥土及地下水将渗透到炮孔中，采取减小爆破规模，缩短钻孔与起爆时间，采用抗水炸药及装药前清孔等措施，以改善爆破质量。 按照设计及规范要求，对各种区料定期进行筛分试验，并
23、根据筛分结果及时调整爆破参数，确保料物级配满足设计要求。 挖装运输采用挂牌运输方式，防止有用料与弃料混料，也防止不同种类上坝料混料。1.8 料场开采施工主要机械设备计划石料场开挖钻爆挖运主要机械设备以及局部边坡支护主要施工设备配置见表9-3。表9-3 石料场开采施工主要设备配置计划表 序号设备名称单位数量备 注1CM351潜孔钻机（自带空压机）台5220m3移动式高风压空压机台239m3移动式柴油空压机台25QZJ-100B型潜孔钻机台6辅助开挖及打预裂孔6手风钻台10辅助开挖及打锚杆孔72.0m3液压反铲挖掘机台2主要挖装设备84.0m3电铲台2主要挖装设备10D85推土机台3集碴、清底、道路维护111.2m3反铲台8挖装、边坡清理及扒碴1215t自卸汽车台101320t自卸汽车台4015强制式拌和机台2用于随机支护16混凝土喷射机台2用于随机支护