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【摘 要】本文试图通过对多年在黑河项目施工过程中岩基开挖产生不到位的现状的原因进行分析总结,着重讨论水工建筑物基岩面开挖要点以及岩基开挖不到位因素,并提出如何预防开挖不到位;它涉及范围广领域面宽,要提高基岩面开挖施工质量,不但要提高施工人员素质,而且还要进行科学合理试验选取爆破技术参数,以便达到费用低效果高的追求目标,目的在于互相交流、借鉴和提高。
【关键词】基岩;开挖;不到位;预防;黑河水利枢纽工程
Main points of excavation of Heihe base rock surface
Li Bai-ping
(Xi'an Yuanyuan Engineering Co., Ltd. Xi'an Shaanxi 710061)
【Abstract】The article attempts to project through years in Heihe River batholith construction process, resulting not in place the status of excavation analysis of the reasons summarized, focusing Discuss excavation of bedrock surface elements of hydraulic structures, as well as rock excavation are not in place-based factors, and to propose how to prevent the excavation is not in place; it involves a wide range of areas lacking a broad prospect, to improve quality of construction excavation of bedrock surface, not only to improve quality of construction workers, but also to conduct a scientific and rational blasting technique selected test parameters, in order to achieve low-cost effects of a high goal to pursue aim of mutual exchange, learn and improve.
【Key words】Base rock; Excavation; Lacking; Prevention; Heihe river water control project
从1992年起,我就进入西安市黑河引水渠道及黑河水利枢纽工程施工中,在黑河工程建设过程中,经常遇到岩石基础面开挖,如低坝自流引水枢纽及引水洞开挖、蔺家沟拦碴坝坝基开挖、坝下游截渗墙基础、护岸齿槽基础以及电站厂房基础等建筑物基岩面开挖。在岩石基础面开挖过程中,开挖不到位也就是超欠挖现象十分普遍。如何将岩基开挖不到位控制在规范和设计允许偏差之内是一个复杂的技术问题,也就是本文要讨论的水工建筑物基岩面开挖要点,它涉及范围包括岩石的结构和特性,爆破施工工艺和方法,施工机械及爆破器材等领域。经过十多年施工探索和总结,现就岩石基础面爆破开挖提出自己的一点拙见,以便互相交流、借鉴和提高。
1. 岩基开挖状况
1.1 规范规定的标准。
水利部颁发的行业标准《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-94》及水电部颁布的《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范SDJ212-83》是目前行业开挖工程执行的现行标准,其中分别对开挖施工做了如下规定:对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体:
(1)水平建基面高程的开挖偏差,不应大于20cm;
(2)设计边坡轮廓面在一次钻孔深度条件下开挖时,不应大于其开挖高度的±2%;在分台阶开挖时,其最下部一个台阶坡脚位置的偏差以及整个边坡的平均坡度,均应符合设计要求。
对节理裂隙极发育和软弱岩体,不良地质地段的岩体,坑槽和有特殊要求的部位;以及水下开挖,其开挖偏差均应符合设计要求。
地下建筑物的开挖,一般不应欠挖;尽量减少超挖,其开挖半径的平均径向超挖值不得大于20cm;
不良地质条件下的容许超挖值由设计、监理和施工单位根据工程标准和现场实际情况商定。
1.2 目前的施工状况。
在基础开挖过程中,往往为了赶进度,岩石基础开挖面达不到规范要求的允许超挖值;有的工程还超挖很多。在基础部位开挖过程中不论是欠挖,还是超挖,都将对工程进度质量、安全及效益产生不利影响。若基岩面超挖,则需要在超挖处填补砼,即超挖一立方的代价为石方单价与砼单价之和,在经济上将付出沉重的代价。若高边坡、大断面隧洞洞顶产生欠挖,处理将十分困难,需搭脚手架,采用小孔径浅孔、多次密孔爆破,处理单价往往是原单价的数倍。而且耗时费力,影响工期。例如,在低坝自流引水洞工程施工过程中,业主对我方的要求为岩面不欠挖,超挖在10cm以内,而我们认为作为临时工程,未引起足够的重视,洞挖光面爆破后超挖都在13～20cm范围内,虽然在规范允许偏差内,但是超挖填补和外运等增加费用业主不追加,给我们带来了不小的损失。在拦碴坝坝基础开挖时,由于设计基础面岩石不得扰动,采用小孔径浅孔、多次密孔、微药量爆破,往往都不得到位,致使成本增加和工期延长。这样的例子枚不胜举,所以应该引起我们足够的重视。
2. 岩基开挖不到位因素分析
根据多年施工经验进行分析总结,导致岩石基础开挖不到位的主要因素有以下几个方面:
2.1 爆破设计不合理。
在岩石基础开挖过程中,若对孔网参数、单耗药量、爆破网络及爆破影响的范围等计算设计不合理,就会开挖不到位。如在水平建基面开挖中,如果垂直保护层予留过小,底部柔性垫层设计不合理,保护层上部梯段爆破时,炮孔底部产生强大的应力波,对基岩面岩体产生较大的扰动破坏,从而导致基面超挖。在预裂爆破设计中,孔距偏大或线装药量偏小,以及裂孔轴线与设计开挖边线距离布置不合理都会造成孔间欠挖。
2.2 施工工艺不严格。
不重视施工工艺往往导致基岩面产生严重的开挖不到位,施工钻孔时,不能准确的掌握孔位、高程、钻孔角度,从而导致钻孔偏斜及钻孔深度不一,个别孔深超过建基面,造成基础面严重的开挖不到位。同样不按设计规定制作药卷,装药堵塞起爆不规范,同样会造成开挖不到位。
2.3 施工测量精度不够。
在施工放线过程中,施工测量产生较大的误差,精度达不到规范要求,即使其它工序做的再好,也无法避免设计轮廓面产生严重的开挖不到位。
2.4 地质条件的影响。
地质条件较差时,如节理、裂缝、软弱带等地质结构面较发育时,钻孔过程中容易向地质软弱带漂移,使钻孔方向产生偏差,从而导致超欠挖。爆破时,由于天然节理的作用,爆破形成的开挖面往往沿着节理面产生坍塌,造成超挖。
2.5 钻孔设备的性能问题。
由于钻孔设备的性能问题,也会导致基础面产生开挖不到位。如在高边坡开挖过程中,开挖梯段高度高而设计边坡缓时,钻孔机构的稳定性和钻杆的刚度较差,在钻孔过程中,钻头会向外侧逐渐产生漂移,从而使预裂面下部产生欠挖,20m高度梯段漂钻个别孔达0.8～1m左右。由于钻机结构造成的限制,钻机不能紧贴边坡内侧,除非钻机位于建基面下,否则水平预裂爆破时,为了保证钻机就位,爆破后的基岩面将形成锯齿状,特别是隧洞底部更容易出现类似情况。
2.6 重进度轻质量。
在施工过程中,有的项目工期安排过于紧张,往往注重抓工程进度,忽略了爆破施工质量,只求数量,不求质量。基础保护层开挖中,减少了工序和工艺过程,虽然开挖速度上去了,但极易造成开挖不到位。
2.7 没有生产成本控制意识。
施工单位若没有生产成本控制意识,就不会加强施工管理,就不会事前去仔细讨论所采用的开挖爆破方案和具体的技术参数选择是否合理,是否最优级,也不会事前计算基础面开挖不到位需付出多大代价。施工结束后,对生产成本进行核算,才会发现生产成本超出预算很多,造成严重亏损,只好“亡羊补牢”了。
2.8 施工管理水平差。
由于管理水平差,直接导致上述一些问题的发生,上工前不交底,不按要求施工等,再如干多干少、干好干坏一个样,都会影响员工积极性和创造性的发挥,责任心减弱,直接影响开挖工程的质量。
3. 如何预防开挖不到位
3.1 优化爆破设计。
优化爆破设计是避免基础面开挖不到位的前提,为了做出优良的爆破设计方案,施工单位应高度重视在职工程技术人员的再培训,并给予参加实践锻炼的机会。只有具备了丰富的爆破理论知识和实践经验的爆破技术人员才能做出优质的施工爆破设计方案。
3.2 重视施工工艺。
爆破设计做的好,又在具体操作过程中重视钻孔装药等每道工序,才能将基础面开挖不到位降到最低限度。
3.3 施工测量要准确。
钻孔质量对基础面开挖不到位影响很大,只有施工测量准确,钻机开孔位的位置和钻孔方向才能精确,钻孔的质量才能有所保证。
3.4 根据地质条件的变化及时调整爆破参数。
针对地质条件的复杂性,施工爆破设计人员应随时观察工程地质的变化,相应调整技术措施和爆破参数,以适应地质条件的变化。
3.5 改进钻孔设备性能。
一方面向生产厂家提出钻孔设备性能的不足之处,请厂家加以改进;另一方面,施工单位可在现有的设备基础上,从操作方面动脑筋,改进操作工艺。
3.6 质量与进度并重。
在施工过程中,在重视施工进度的同时,应同时注重施工质量。只有这样岩石基础面开挖不到位才能得到有效地控制。
3.7 认真做好生产成本核算及控制工作。
在施工项目管理过程中,结合项目成本控制,做好生产成本的核算工作,及时分析造成超支的原因,并立即进行调整解决。生产成本控制的目的,就是促使参与开挖爆破施工的所有人员随时都有质量第一和控制成本的意识,并落实到每道工序中,以求获取最大的经济效益。
3.8 加强施工管理。
施工管理水平与基础面开挖不到位有着极为密切的关系。在施工过程中加强施工管理,提高有关人员的工作积极性和责任心,使每一道工序的质量都与施工者的利益或报酬紧密挂钩,只有这样,制定的爆破设计和工艺措施才能得到切实执行。
4. 结语
通过上面简述,产生基岩面开挖不到位原因是多方面的,要预防和解决这些问题,看似简单,其实是一门比较复杂的综合学科,一方面要根据建基面岩石级别、施工条件、施工方法等确定控制爆破方法,如定向、光面、预裂、静态爆破等,以保证施工安全和提高工效。另一方面,还要加强施工现场组织,达到钻爆、挖运出碴,洞挖还有支护、通风等作业班组要协调配合,才能提高效率和保证质量。因此,要提高基岩面开挖施工质量,不但要提高施工人员素质,而且还要进行科学合理试验选取爆破技术参数,从而达到费用低效果高的追求目标。
[文章编号]1006-7619(2009)09-11-854
【关键词】基岩;开挖;不到位;预防;黑河水利枢纽工程
Main points of excavation of Heihe base rock surface
Li Bai-ping
(Xi'an Yuanyuan Engineering Co., Ltd. Xi'an Shaanxi 710061)
【Abstract】The article attempts to project through years in Heihe River batholith construction process, resulting not in place the status of excavation analysis of the reasons summarized, focusing Discuss excavation of bedrock surface elements of hydraulic structures, as well as rock excavation are not in place-based factors, and to propose how to prevent the excavation is not in place; it involves a wide range of areas lacking a broad prospect, to improve quality of construction excavation of bedrock surface, not only to improve quality of construction workers, but also to conduct a scientific and rational blasting technique selected test parameters, in order to achieve low-cost effects of a high goal to pursue aim of mutual exchange, learn and improve.
【Key words】Base rock; Excavation; Lacking; Prevention; Heihe river water control project
从1992年起,我就进入西安市黑河引水渠道及黑河水利枢纽工程施工中,在黑河工程建设过程中,经常遇到岩石基础面开挖,如低坝自流引水枢纽及引水洞开挖、蔺家沟拦碴坝坝基开挖、坝下游截渗墙基础、护岸齿槽基础以及电站厂房基础等建筑物基岩面开挖。在岩石基础面开挖过程中,开挖不到位也就是超欠挖现象十分普遍。如何将岩基开挖不到位控制在规范和设计允许偏差之内是一个复杂的技术问题,也就是本文要讨论的水工建筑物基岩面开挖要点,它涉及范围包括岩石的结构和特性,爆破施工工艺和方法,施工机械及爆破器材等领域。经过十多年施工探索和总结,现就岩石基础面爆破开挖提出自己的一点拙见,以便互相交流、借鉴和提高。
1. 岩基开挖状况
1.1 规范规定的标准。
水利部颁发的行业标准《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-94》及水电部颁布的《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范SDJ212-83》是目前行业开挖工程执行的现行标准,其中分别对开挖施工做了如下规定:对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体:
(1)水平建基面高程的开挖偏差,不应大于20cm;
(2)设计边坡轮廓面在一次钻孔深度条件下开挖时,不应大于其开挖高度的±2%;在分台阶开挖时,其最下部一个台阶坡脚位置的偏差以及整个边坡的平均坡度,均应符合设计要求。
对节理裂隙极发育和软弱岩体,不良地质地段的岩体,坑槽和有特殊要求的部位;以及水下开挖,其开挖偏差均应符合设计要求。
地下建筑物的开挖,一般不应欠挖;尽量减少超挖,其开挖半径的平均径向超挖值不得大于20cm;
不良地质条件下的容许超挖值由设计、监理和施工单位根据工程标准和现场实际情况商定。
1.2 目前的施工状况。
在基础开挖过程中,往往为了赶进度,岩石基础开挖面达不到规范要求的允许超挖值;有的工程还超挖很多。在基础部位开挖过程中不论是欠挖,还是超挖,都将对工程进度质量、安全及效益产生不利影响。若基岩面超挖,则需要在超挖处填补砼,即超挖一立方的代价为石方单价与砼单价之和,在经济上将付出沉重的代价。若高边坡、大断面隧洞洞顶产生欠挖,处理将十分困难,需搭脚手架,采用小孔径浅孔、多次密孔爆破,处理单价往往是原单价的数倍。而且耗时费力,影响工期。例如,在低坝自流引水洞工程施工过程中,业主对我方的要求为岩面不欠挖,超挖在10cm以内,而我们认为作为临时工程,未引起足够的重视,洞挖光面爆破后超挖都在13～20cm范围内,虽然在规范允许偏差内,但是超挖填补和外运等增加费用业主不追加,给我们带来了不小的损失。在拦碴坝坝基础开挖时,由于设计基础面岩石不得扰动,采用小孔径浅孔、多次密孔、微药量爆破,往往都不得到位,致使成本增加和工期延长。这样的例子枚不胜举,所以应该引起我们足够的重视。
2. 岩基开挖不到位因素分析
根据多年施工经验进行分析总结,导致岩石基础开挖不到位的主要因素有以下几个方面:
2.1 爆破设计不合理。
在岩石基础开挖过程中,若对孔网参数、单耗药量、爆破网络及爆破影响的范围等计算设计不合理,就会开挖不到位。如在水平建基面开挖中,如果垂直保护层予留过小,底部柔性垫层设计不合理,保护层上部梯段爆破时,炮孔底部产生强大的应力波,对基岩面岩体产生较大的扰动破坏,从而导致基面超挖。在预裂爆破设计中,孔距偏大或线装药量偏小,以及裂孔轴线与设计开挖边线距离布置不合理都会造成孔间欠挖。
2.2 施工工艺不严格。
不重视施工工艺往往导致基岩面产生严重的开挖不到位,施工钻孔时,不能准确的掌握孔位、高程、钻孔角度,从而导致钻孔偏斜及钻孔深度不一,个别孔深超过建基面,造成基础面严重的开挖不到位。同样不按设计规定制作药卷,装药堵塞起爆不规范,同样会造成开挖不到位。
2.3 施工测量精度不够。
在施工放线过程中,施工测量产生较大的误差,精度达不到规范要求,即使其它工序做的再好,也无法避免设计轮廓面产生严重的开挖不到位。
2.4 地质条件的影响。
地质条件较差时,如节理、裂缝、软弱带等地质结构面较发育时,钻孔过程中容易向地质软弱带漂移,使钻孔方向产生偏差,从而导致超欠挖。爆破时,由于天然节理的作用,爆破形成的开挖面往往沿着节理面产生坍塌,造成超挖。
2.5 钻孔设备的性能问题。
由于钻孔设备的性能问题,也会导致基础面产生开挖不到位。如在高边坡开挖过程中,开挖梯段高度高而设计边坡缓时,钻孔机构的稳定性和钻杆的刚度较差,在钻孔过程中,钻头会向外侧逐渐产生漂移,从而使预裂面下部产生欠挖,20m高度梯段漂钻个别孔达0.8～1m左右。由于钻机结构造成的限制,钻机不能紧贴边坡内侧,除非钻机位于建基面下,否则水平预裂爆破时,为了保证钻机就位,爆破后的基岩面将形成锯齿状,特别是隧洞底部更容易出现类似情况。
2.6 重进度轻质量。
在施工过程中,有的项目工期安排过于紧张,往往注重抓工程进度,忽略了爆破施工质量,只求数量,不求质量。基础保护层开挖中,减少了工序和工艺过程,虽然开挖速度上去了,但极易造成开挖不到位。
2.7 没有生产成本控制意识。
施工单位若没有生产成本控制意识,就不会加强施工管理,就不会事前去仔细讨论所采用的开挖爆破方案和具体的技术参数选择是否合理,是否最优级,也不会事前计算基础面开挖不到位需付出多大代价。施工结束后,对生产成本进行核算,才会发现生产成本超出预算很多,造成严重亏损,只好“亡羊补牢”了。
2.8 施工管理水平差。
由于管理水平差,直接导致上述一些问题的发生,上工前不交底,不按要求施工等,再如干多干少、干好干坏一个样,都会影响员工积极性和创造性的发挥,责任心减弱,直接影响开挖工程的质量。
3. 如何预防开挖不到位
3.1 优化爆破设计。
优化爆破设计是避免基础面开挖不到位的前提,为了做出优良的爆破设计方案,施工单位应高度重视在职工程技术人员的再培训,并给予参加实践锻炼的机会。只有具备了丰富的爆破理论知识和实践经验的爆破技术人员才能做出优质的施工爆破设计方案。
3.2 重视施工工艺。
爆破设计做的好,又在具体操作过程中重视钻孔装药等每道工序,才能将基础面开挖不到位降到最低限度。
3.3 施工测量要准确。
钻孔质量对基础面开挖不到位影响很大,只有施工测量准确,钻机开孔位的位置和钻孔方向才能精确,钻孔的质量才能有所保证。
3.4 根据地质条件的变化及时调整爆破参数。
针对地质条件的复杂性,施工爆破设计人员应随时观察工程地质的变化,相应调整技术措施和爆破参数,以适应地质条件的变化。
3.5 改进钻孔设备性能。
一方面向生产厂家提出钻孔设备性能的不足之处,请厂家加以改进;另一方面,施工单位可在现有的设备基础上,从操作方面动脑筋,改进操作工艺。
3.6 质量与进度并重。
在施工过程中,在重视施工进度的同时,应同时注重施工质量。只有这样岩石基础面开挖不到位才能得到有效地控制。
3.7 认真做好生产成本核算及控制工作。
在施工项目管理过程中,结合项目成本控制,做好生产成本的核算工作,及时分析造成超支的原因,并立即进行调整解决。生产成本控制的目的,就是促使参与开挖爆破施工的所有人员随时都有质量第一和控制成本的意识,并落实到每道工序中,以求获取最大的经济效益。
3.8 加强施工管理。
施工管理水平与基础面开挖不到位有着极为密切的关系。在施工过程中加强施工管理,提高有关人员的工作积极性和责任心,使每一道工序的质量都与施工者的利益或报酬紧密挂钩,只有这样,制定的爆破设计和工艺措施才能得到切实执行。
4. 结语
通过上面简述,产生基岩面开挖不到位原因是多方面的,要预防和解决这些问题,看似简单,其实是一门比较复杂的综合学科,一方面要根据建基面岩石级别、施工条件、施工方法等确定控制爆破方法,如定向、光面、预裂、静态爆破等,以保证施工安全和提高工效。另一方面,还要加强施工现场组织,达到钻爆、挖运出碴,洞挖还有支护、通风等作业班组要协调配合,才能提高效率和保证质量。因此,要提高基岩面开挖施工质量,不但要提高施工人员素质,而且还要进行科学合理试验选取爆破技术参数,从而达到费用低效果高的追求目标。
[文章编号]1006-7619(2009)09-11-854