1FCD72060FCD水利水電工程初步設計階段土石方開挖及邊坡處理設計大綱范本水利水電勘測設計標準化信息網1998年6月2工程初步設計階段土石方開挖及邊坡處理設計大綱3目次1引言42設計依據文件和規(guī)范43基本資料44設計原則65土方開挖76石方開挖97土石方平衡118邊坡處理設計129設計成果1241引言工程位于，是以為主，、等綜合利用的水利水電樞紐工。正常蓄水位M，最大壩高M。總庫容108M3，電站總裝機容量MW，保證出力MW，年發(fā)電量104KWH。灌溉面積104KM2。改善航道KM，通航T級船隊舶。本工程可行性研究報告于年月審查通過，選定壩址為。主要工程量土方開挖104M3，石方開挖104M3，混凝土澆筑104M3。工程總投資億元。2設計依據文件和規(guī)范21有關本工程的主要文件1可行性研究報告；2可行性研究報告審批文件；3專題研究報告和審批文件；22主要設計規(guī)范1DL502193水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程；2SDJ1278水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準試行及補充SDJ21787規(guī)定；3SDJ33889水利水電工程施工組織設計規(guī)范試行；4SL4794水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規(guī)范；588水規(guī)設字第8號文水利水電工程設計工程量計算規(guī)定試行；6GB1334992大爆破安全規(guī)程。3基本資料31氣象、水文資料311多年平均氣溫，見表1表1多年平均氣溫表單位月份123456789101112全年多年平均氣溫歷年最高氣溫年月日歷年最低氣溫年月日312多年平均降雨量、雨日統(tǒng)計，見表25表2多年平均降雨量、雨日統(tǒng)計表月份123456789101112全年多年平均降雨量，MM10MM的降雨日數，D年最大降雨量MM年；年最小降雨量MM年。313施工區(qū)內河流包括主河道、支流、河溝，也可分別列表洪水成果1全年洪水成果，見表3。表3各頻率洪水流量及洪水位表頻率，12102033350流量，M3/S111111水位，M1111112枯水時段洪水成果，見表4。表4枯水時段各頻率洪水流量及洪水位表頻率，時段50333201052Q，M3/S月日月日H，MQ，M3/S月日月日H，MQ，M3/S月日月日H，M314冰情北方地區(qū)施工區(qū)河流開始流冰時間；封凍至解凍時間至；冰塊尺寸M；冰層厚度M。315施工期平均最大風速M/S，風向。32地形、地質資料321地形圖1/10001/2000322地質資料1地質縱、橫剖面圖；62巖、土的主要物理力學指標，見表5、表6。3地下水位M，滲透系數；4地質報告或文字說明資料。表5土的主要物理力學指標開挖邊坡土的名稱級別地區(qū)含水量濕容重KN/M3干容重KN/M3質量密度KG/M3內摩擦角凝聚力MPA永久臨時表6巖石主要物理力學指標開挖邊坡巖石名稱級別地區(qū)干容重KN/M3濕容重KN/M3質量密度KG/M3干抗壓強度MPA濕抗壓強度MPA永久臨時33工程特性樞紐、建筑物的平面布置圖、剖面圖、分部位工程量、對開挖的技術要求。34施工條件導流方案、施工進度、施工總布置、有關部門對施工的要求等有關資料。35有關各種施工機械設備的特性和生產能力，工程概算定額等。4設計原則1在滿足施工總進度要求的前提下，施工期短，能保證工程質量和施工安全，施工成本低，整體效益好。2先后作業(yè)之間，開挖與其它土建工程、安裝工程之間、各道工序之間協調均衡，干擾少。3施工技術先進、可靠，有利于巖體的完整和邊坡穩(wěn)定。4施工強度和施工設備、材料、勞動力等資源需求較均衡。5土方開挖51土方開挖的特點和技術要求52土方開挖施工方法根據土方開挖的特點、技術要求、棄土場位置、道路布置等，擬定開挖方案進行比較，選定最優(yōu)施工方案。提示簡述本工程的土方開挖特點、工程量、分布部位、工期要求、開挖深度、邊坡高度、開挖分層、馬道高程以及水文、氣象、地質條件的影響。工程對開挖的技術要求，如規(guī)格尺寸、基礎保護和邊坡的穩(wěn)定等。753土方開挖分層厚度主要根據開挖機械和出碴道路決定土方開挖分層厚度。54施工進度應滿足工程施工總進度的要求。施工強度應盡量均衡。55土方開挖機械設備選擇與配套6石方開挖61石方開挖的施工特性、設計內容和技術要求62石方開挖程序石方開挖程序的擬定可參照以下框圖提示擬定方案時，應遵循設計原則自上而下進行。一般可采取如下幾種方案1采用正鏟挖掘機、配以裝載機和堆土機、自卸汽車運輸聯合作業(yè)。此種方法生產效率高，能適應不同的施工條件，且設備都是通用機械，利用率高，因此得到廣泛采用。2采用鏟運機開挖。此方法適用于地形平緩、挖深小于5M、運距不超過800M的場合，其優(yōu)點是挖運作業(yè)一次完成，工序簡單，施工機械單一。3采用拉鏟挖掘開挖。此法適合大型河渠開挖，其特點是可以開挖水下部分土方。4在大中型水利工程中，很多渠系工程的土方開挖，可采用專用機械，如多斗挖溝機、犁鏵式開渠機等，以提高生產效率。5特殊開挖方法，如遇到淤泥、流沙、膨脹土、凍土層等，需專門研究開挖方法和技術措施。提示對于14M3斗容的挖掘機分層厚度一般為415M。提示開挖方案確定后，基本就選定了主要設備的類型。其主要工作是計算挖、裝、運等各工序的配套設備型號和數量。選擇原則是滿足施工強度的要求和最大發(fā)揮設備的效率。提出所需設備的數量、規(guī)格和型號、材料數量，編制材料、設備、人員的供應計劃。具體計算方法和資料，可參考水利水電工程施工組織設計手冊第二卷有關內容。提示簡述石方開挖的施工特性工程量和分布部位，施工強度，開挖最大深度和邊坡高度，水文、氣象、地質條件對開挖的影響，施工總進度要求，工程對開挖的技術要求，如建基面的保護、開挖邊坡的穩(wěn)定性、基坑輪廓尺寸及基礎處理要求提出施工設備、材料供應計劃。從工程施工整體角度安排施工程序按開挖項目安排細部開挖程序擬定開挖方式布設工作面863石方開挖方式根據本工程石方開挖的特性、分層厚度和以上設計原則，選用開挖方式。64石方開挖分層厚度65鉆爆設計651設計要求提示安排開挖程序的原則1根據地形條件、樞紐建筑物的布置、導流方式和施工條件等情況合理安排。2按照施工導流、截流、攔洪渡汛、蓄水發(fā)電、施工期通航等項工程進度要求，分期、分階段安排，并注意施工開挖的連續(xù)性和后續(xù)工程的要求。3受洪水威脅和與導、截流有關部位，應優(yōu)先安排；受氣候條件影響的工程部位，應避開對施工不利氣候的季節(jié)。4對不良地質的地段或不穩(wěn)定巖體的岸邊坡的開挖，要合理安排其施工程序，以保障施工安全。一般石方開挖程序的適用條件1開挖施工應遵循自上而下分層進行，岸坡灘地基礎開挖應在截流前完成水上部分開挖，截流后開挖水下基礎。尤其適用于場地窄小、開挖量大且集中的工程。2自下而上開挖先挖下部后挖上部，僅適用于施工場地較大、岸邊坡較緩或局部關鍵部位巖石基礎、并有可靠安全技術措施的工程部位。3上下結合開挖岸坡與基坑或邊坡與底板上下結合開挖，適合于有寬闊的施工場地、可以避開施工干擾、并有可靠的安全技術措施的工程部位。4分期分段開挖按照施工時段或開挖部位、高程進行安排，適合于分期導流的基坑開挖或有臨時過水要求的工程項目同1。提示巖石開挖方式主要有鉆爆開挖和直接應用機械開挖兩種。1鉆爆開挖。是當前廣泛采用的巖石開挖方法。其開挖方法又分為薄層開挖、全斷面分層開挖和特高梯段開挖。薄層開挖爆破規(guī)模小，適用于一般開挖深度小于4M，施工布置簡便、鉆爆靈活、不受地形限制，但生產能力低。全斷面分層梯級開挖，邊坡坡面預裂爆破，開挖斷面一次成型。一般采用深孔爆破，分層開挖，單一作業(yè)，集中鉆爆，施工干擾小。特高梯段開挖，梯段高20M以上，用于高陡岸坡開挖，一次開挖量大，生產能力高，集中出碴，輔助工程量小，需要相應的配套機械設備。2直接用機械開挖。使用帶有松土器的重型推土機破碎巖石，一次破碎深度約06M10M。該法適用于施工場地寬闊，大方量的軟巖石方工程。不需要風、水、電輔助設施，簡化了施工布置，生產能力高，國內過去受設備限制，采用不多?，F在大中型水利水電工程開挖設備逐步向大型化發(fā)展，有條件的地方，應研究利用這種方法的可能性。提示石方開挖分層厚度應根據地質條件，工程部位，爆破方式，鉆孔直徑，挖掘機械，出碴道路等因素確定。對于各種不同情況的石方開挖分層厚度，可參考“水利水電工程施工組織設計規(guī)范SDJ33889”附錄323采用或類比有關工程經驗和資料擬定。9652一般鉆爆設計。根據本工程的開挖特點和施工技術的具體條件，按不同部位和施工階段、選擇合適的鉆爆方式并進行設計。66石方開挖施工機械設備選擇661選型及配套原則662選型及配套1依據開挖工程量、施工方法和施工期限，確定開挖強度。提示設計要求1爆破方案必須滿足水工設計、有關規(guī)程規(guī)范和施工總進度要求。技術可行，安全經濟合理；2嚴格控制因爆破引起的振動、沖擊波、飛石、有害氣體的危害，防止發(fā)生安全事故；3力求選用高效率的鉆孔機械，積極推廣使用技術可靠、經濟合理的新技術、新材料；4根據工程的地形地質條件、工作環(huán)境和結構特點，作出試驗和觀測設計。提示一般鉆爆有以下幾種方式1淺孔爆破，通常指孔深小于4M，孔徑小于75MM的爆破，適用于基礎保護層開挖、平整場地和無法用大型機械的部位；2藥壺爆破，在鉆孔內先用小量炸藥，多次把底孔炸脹成壺狀，再裝入設計用量炸藥進行爆破，適用于缺乏大直徑鉆孔機械、造孔力量薄弱，爆量大的中等堅硬巖石，但不易控制爆破對建基面和保留巖體破壞的影響，一般只用于采石場和對爆破要求不高的工程部位；3深孔爆破，指鉆孔深度大于4M，鉆孔直徑大于75MM的爆破，適用于大量石方開挖，對基巖和邊坡影響較小。如配合預裂或光面爆破技術，可以避免超挖、使邊坡平整穩(wěn)定；4微差爆破，指相鄰炮孔中的炸藥在極短的時間內以毫秒計按預先設計好的次序順次起爆的爆破方法?？娠@著減小地震效應，增大一次爆破量；5掏槽爆破，是通過一次爆破形成先鋒槽的爆破方法，給下一次爆破創(chuàng)造自由面，提高爆破效果；6扇形爆破，又稱輻射孔爆破，先開挖導洞豎井或平洞，然后在導洞內向需要爆破的方向輻射鉆孔、待條件具備如壩基開挖、基坑抽水后，即可進行爆破，有利爭取工期，加快進度，此種方法適用于工期緊迫、巖坡陡峻無工作面，且由于交通、水位或氣候條件限制而一時又不能露天開挖的工程部位或某些地下工程。但技術要求高，要深入研究。以上各種爆破的設計計算，具體可參考水利水電工程施工設計手冊第三卷有關內容或其他資料和試驗成果。提示一般原則有1選用機械設備的性能應和工程的施工條件、擬定的施工方案、開挖地段地形地質條件相適應，并與配套設備之間彼此相調協。2先選定起主導、控制作用的機械，然后選定配套設備。配套設備生產能力應略大于主導機械的生產能力。3選用的機械設備、型號不宜太多，以利生產效率提高和維護管理。102根據施工強度和具體施工條件，初選主要機械設備型號、規(guī)格和配套設備的組合方案。3計算初選設備生產率產量和需要數量。4選定開挖機械設備組合方案后，計算所有設備，包括風、水、電等設備，材料需要量，并根據施工開挖進度要求，編制設備、材料、勞動力供應計劃。67施工規(guī)劃布置671棄碴場布置在施工總體布置和土石方平衡條件下，布置棄碴場。棄碴場應滿足堆碴容量要求，并不能影響工程運行條件和環(huán)境的惡化。672出碴道路規(guī)劃布置原則673風、水、電供應1供風系統(tǒng)。根據工作面同時工作的風動工具的耗風量計算所需風量和空壓設備容量。空壓機站應布置在開挖量最大的工區(qū)附近地勢較高的地方。提示1設備需用量是根據開挖量和機械生產率確定。機械設備的生產率確定可遵照現行部頒定額和工程具體情況進行分析后綜合選用。2設備需要數量根據機械生產率和計劃時段內的開挖量確定。計劃時段的選取，對大中型工程，年度間產量相對均衡，以年為時段。對小型工程，則可選用年度間高峰時段不少于三個月算術平均值為時段。提示1計算棄碴容量時，需按不同的巖土性質，考慮巖土的松散系數和沉降系數。2棄碴場應先近后遠，盡量利用山溝河谷、荒灘，不占或少占農田，不得在靠近工程的下游河道堆碴，以免抬高尾水位，影響機組出力和建筑物的安全。提示出碴道路規(guī)劃布置原則1出碴道路的布置應根據開挖方式、施工進度、運輸強度、車型和地形條件等統(tǒng)一規(guī)劃布置。2道路等級可參照SDJ33889有關規(guī)定確定；進入基坑出碴道路受上、下游圍堰高程及位置限制，且使用期短，按標準布置有困難時，最大縱坡可視具體情況酌情加大至1215。3盡可能結合永久公路和場內道路布置，且不占壓建筑物部位。4力求短、平、直，減少平面交叉；行車大密度的道路應設置雙車道或循環(huán)線或錯車道。5汽車出碴道路參考指標路面寬依車輛大小采用，單車道3M55M，雙車道55M10M。路肩寬度一般1M15M，特殊05M075M。最小平面曲率半徑一般15M，特殊12M。最大縱坡一般10，特殊1215。提示風管布置要短、平、直，應有005001的順坡，每隔200M300M設放水閥，超過1000M時設油水分離器，從風管叉頭連接膠管到掌子面的距離，一般不超過30M。112供水管路布置。利用工地供水干管系統(tǒng)，聯接分管、閘閥和枝叉，伸延到工作面。管路應滿足工作面開挖機械設備用水量要求。需水量計算，管徑計算及管路布置。3供電線路布置。供電容量和電壓應滿足開挖設備和施工照明用電要求。根據各工作面負荷大小，結合工地供電網路統(tǒng)一規(guī)劃，分區(qū)設置變電站。對截流后基坑抽水、基坑開挖和沉箱施工等重點用戶，應設雙回路電源供電。674排水規(guī)劃按工程所在地區(qū)的氣象條件、暴雨資料、地形和表土條件，估算地表徑流，作為地表水排水規(guī)劃的基本依據，同時考慮基坑開挖過程地下水的滲透情況研究特殊排水措施。進行排水系統(tǒng)設計及布置。675炸藥庫和加工房規(guī)劃布置7土石方平衡結合施工總體布置和施工總進度作好土石方平衡。根據棄碴數量決定棄碴場地和相應容量，同時做好環(huán)境和棄碴處理工作。提示濕式鑿巖機需水壓大于03MPA，一般設水箱，水頭應高于用水點30M。寒冷地區(qū)水管應埋于冰凍層以下。管路沿山地敷設時，每隔6M12M設混凝土支墩承托固定。提示供電電壓，一般高壓使用6KV、10KV電源，低壓用220V、380V電源。各級電壓合理的輸送半徑及容量如下額定電壓，KV輸送容量，KW輸送半徑，KM03810006以下6100120045102002000620352000100002050110100005000050150220100000500000100300提示1炸藥庫規(guī)劃布置原則1炸藥庫位置，應選擇有天然屏障的山溝、山谷、窯洞、地下室等隱蔽的地方；2庫址對外交通、供水、供電條件方便，且遠離施工地點和居民區(qū)，不受山洪、滑坡、危石和地下水的危害；3炸藥加工房除上述條件外，尚宜設置在開挖作業(yè)區(qū)附近。2炸藥庫和加工房的設置具體要求和規(guī)定，參看水利水電工程施工組織設計手冊第二卷有關內容。128邊坡處理設計根據工程開挖邊坡的情況，對影響邊坡穩(wěn)定因素進行分析，擬定采取相應的措施。81邊坡穩(wěn)定分析計算