水利工程建设质量控制：土石方开挖改进

2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：主要决定于施工对象，如坝、电站厂房及其他重要建筑物的基础开挖、填筑应严格控制质量。通航建筑物的引航道应控制边坡不被破坏，不引起塌方或滑坡。坝基不允许欠挖，开挖面应严格控制平整度。为确保坝体的稳定，坝基不允许开挖成向下游倾斜的顺坡。石方明挖的质量检查和验收。

（一）土石方明挖

土方是指人工填土、表土、黄土、砂土、淤泥、黏土、砾质土、砂砾石、松散的坍塌体及软弱的全风化岩石，以及小于或等于0.7m3的孤石和岩块等，无需采用爆破技术而可直接使用手工工具或土方机械开挖的全部材料。

在水利工程施工中，明挖主要是建筑物基础、导流渠道、溢洪道和引航道（枢纽工程具有通航功能时）、地下建筑物的进、出口等部位的露天开挖，为开挖工程的主体。明挖的施工部署也关系着工程全局，极为重要。依据工程地形特征，明挖的施工部署大体可考虑分为两种类型。一为工程规模大而开挖场面宽广，地形相对平坦，适宜于大型机械化施工，可以达到较高的强度，如葛洲坝工程和长江三峡工程。二为工程规模虽不很大，而工程处于高山峡谷之中，不利于机械作业，只能依靠提高施工技术，才能克服困难，顺利完成。

1.施工方法选择应注意问题

土石方工程施工方案的选择必须依据施工条件、施工要求和经济效果等进行综合考虑，具体因素有如下几个方面。

（1）土质情况。必须弄清土质类别，是黏性土、非黏性土或岩石，以及密实程度、块体大小、岩石坚硬性、风化破碎情况。

（2）施工地区的地势地形情况和气候条件，距重要建筑物或居民区的远近。

（3）工程情况。工程规模大小、工程数量和施工强度、工作场面大小、施工期长短等。

（4）道路交通条件。修建道路的难易程度、运输距离远近。

（5）工程质量要求。主要决定于施工对象，如坝、电站厂房及其他重要建筑物的基础开挖、填筑应严格控制质量。通航建筑物的引航道应控制边坡不被破坏，不引起塌方或滑坡。对一般场地平整的挖填有时是无质量要求的。

（6）机械设备。主要指设备供应或取得的难易、机械运转的可靠程度、维修条件与能力。对小型工程或施工时间不长时，为减少机械购置费用，可用原有的设备。但旧机械完好率低、故障多，工作效率必然较低，配置的机械数量应大于需要的量，以补偿其不足。工程数量巨大、施工期限很长的大型工程，应该采用技术性能好的新机械，虽然机械购置费用较多，但新机械完好率高，生产率亦高，生产能力强，可保证工程顺利进行。

（7）经济指标。当几个方案或施工方法均能满足工程施工要求时，一般应以完成工程施工所花费用低者为最好。有时，为了争取提前发电，经过经济比较后，也可选用工期短费用较高的施工方案。

2.开挖中应注意的问题

（1）土方明挖。监理人应对开挖过程进行连续的监督检查，对开挖质量进行控制，在开挖过程中应注意以下问题：

1）除另有规定外，所有主体工程建筑物的基础开挖均应在旱地进行；在雨季施工时，应有保证基础工程质量和安全施工的技术措施，有效防止雨水冲刷边坡和侵蚀地基土壤。

2）监理人有权随时抽验开挖平面位置、水平标高、开挖坡度等是否符合施工图纸的要求，或与承包人联合进行核测。

3）主体工程临时边坡的开挖，应按施工图纸所示或监理人的指示进行开挖；对承包人自行确定边坡坡度、且时间保留较长的临时边坡，经监理人检查认为存在不安全因素时，承包人应进行补充开挖或采取保护措施。但承包人不得因此要求增加额外费用。

（2）石方明挖。

1）边坡开挖。边坡开挖前，承包人应详细调查边坡岩石的稳定性，包括设计开挖线外对施工有影响的坡面和岸坡等；设计开挖线以内有不安全因素的边坡，必须进行处理和采取相应的防护措施，山坡上所有危石及不稳定岩体均应撬挖排除，如少量岩块撬挖确有困难，经监理人同意可用浅孔微量炸药爆破。

开挖应自上而下进行，高度较大的边坡，应分梯段开挖，河床部位开挖深度较大时，应采用分层开挖方法，梯段（或分层）的高度应根据爆破方式（如预裂爆破或光面爆破）、施工机械性能及开挖区布置等因素确定。垂直边坡梯段高度一般不大于10m，严禁采取自下而上的开挖方式。

随着开挖高程下降，应及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线，避免在形成高边坡后再进行处理。

对于边坡开挖出露的软弱岩层及破碎带等不稳定岩体的处理质量，必须按施工图纸和监理人的指示进行处理，并采取排水或堵水等措施，经监理人复查确认安全后，才能继续向下开挖。

2）基础开挖。除经监理人专门批准的特殊部位开挖外，永久建筑物的基础开挖均应在旱地中施工。

承包人必须采取措施避免基础岩石面出现爆破裂隙，或使原有构造裂隙和岩体的自然状态产生不应有的恶化。

邻近水平建基面，应预留岩体保护层，其保护层的厚度应由现场爆破试验确定，并应采用小炮分层爆破的开挖方法。若采用其他开挖方法，必须通过试验证明可行，并经监理人批准。基础开挖后表面因爆破震松（裂）的岩石，表面呈薄片状和尖角状突出的岩石，以及裂隙发育或具有水平裂隙的岩石均需采用人工清理，如单块过大，亦可用单孔小炮和火雷管爆破。

开挖后的岩石表面应干净、粗糙。岩石中的断层、裂隙、软弱夹层应被清除到施工图纸规定的深度。岩石表面应无积水或流水，所有松散岩石均应予以清除。建基面岩石的完整性和力学强度应满足施工图纸的规定。

基础开挖后，如基岩表面发现原设计未勘查到的基础缺陷，则承包人必须按监理的指示进行处理，包括（但不限于）增加开挖、回填混凝土塞、或埋设灌浆管等，监理人认为有必要时，可要求承包人进行基础的补充勘探工作。进行上述额外工作所增加的费用由发包人承担。

建基面上不得有反坡、倒悬坡、陡坎尖角；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必须采用人工清除或处理。

坝基不允许欠挖，开挖面应严格控制平整度。为确保坝体的稳定，坝基不允许开挖成向下游倾斜的顺坡。

在工程实施过程中，依据基础石方开挖揭示的地质特性，需要对施工图纸作必要的修改时，承包人应按监理人签发的设计修改图执行，涉及变更应按合同相关规定办理。

3.开挖质量的检查和验收

（1）土方开挖质量的检查和验收。土方明挖工程完成后，承包人应会同监理人进行以下各项的质量检查和验收：

1）地基无树根、草皮、乱石；坟墓，水井泉眼已处理，地质符合设计要求。

2）取样检测基础土的物理性能指标，要符合设计要求。

3）岸坡的清理坡度符合设计要求。

4）坑（槽）的长或宽，底部标高，垂直或斜面平整度在满足设计要求，在允许偏差范围内。(www.chuimin.cn)

（2）石方明挖的质量检查和验收。

1）边坡质量检查和验收。对于岩石边坡开挖后，应进行以下项目的检查：保护层的开挖，布孔是否是浅孔、密孔、少药量、火炮爆破。岸坡平均坡度应小于或等于设计坡度。开挖坡面应稳定，无松动岩块。

2）岩石基础检查和验收。承包人应会同监理人进行以下各款所列项目的质量检查和验收：保护层的开挖，布孔是否是浅孔、密孔、少药量、火炮爆破。建基面无松动岩块，无爆破影响裂隙。断层及裂隙密集带，按规定挖槽。槽深为宽度的1～1.5 倍。规模较大时，按设计要求处理。多组切割的不稳定岩体和岩溶洞穴，按设计要求处理。对于软弱夹层，厚度大于5cm者，挖至新鲜岩层或设计规定的深度。对于夹泥裂隙，挖1～1.5 倍断层宽度，清除夹泥，或按设计要求进行处理。坑（槽）长、宽，底部标高，垂直或斜面平整度应满足设计要求，在允许偏差范围内。

（二）地下洞室开挖

地下洞室开挖，其内容包括隧洞、斜井、竖井、大跨度洞室等地下工程的开挖，以及已建地下洞室的扩大开挖等。这里只适用于钻爆法开挖，不适用于掘进机施工。承包人应全面掌握本工程地下洞室地质条件，按施工图纸、监理人指示和技术条款规定进行地下洞室的开挖施工。其开挖工作内容包括准备工作、洞线测量、施工期排水、照明和通风、钻孔爆破、围岩监测、塌方处理、完工验收前的维护，以及将开挖石碴运至指定地区堆存和废渣处理等工作。

1.准备工作

在地下工程开挖前，承包人应根据施工图纸和技术条款的规定，提交施工措施计划、钻孔和爆破作业计划，报监理人审批。地下洞室开挖前，承包人应会同监理人进行地下洞室测量放样成果的检查，并对地下洞室洞口边坡的安全清理质量进行检查和验收。

（1）钻孔爆破的设计和试验。

1）地下洞室的爆破应进行专门的钻孔爆破设计。

2）地下洞室的开挖应采用光面爆破和预裂爆破技术，其爆破的主要参数应通过试验确定，光面爆破和预裂爆破试验采用的参数可参照有关规范选用。

3）承包人应选用岩类相似的试验洞段进行光面爆破和预裂爆破试验，以选择爆破材料和爆破参数，并将试验成果报送监理人。

（2）地下洞室开挖。

1）洞口开挖。洞口掘进前，应仔细勘察山坡岩石的稳定性，并按监理人的指示，对危险部位进行处理和支护。

洞口削坡应自上而下进行，严禁上下垂直作业。同时应做好危石清理，坡面加固，马道开挖及排水等工作。

进洞前，须对洞脸岩体进行鉴定，确认稳定或采取措施后，方可开挖洞口；洞口一般应设置防护棚，必要时，尚应在洞脸上部加设挡石拦栅。

2）平洞开挖。平洞开挖的方法应在保证安全和质量的前提下，根据围岩类别、断面尺寸、支护方式、工期要求、施工机械化程度和施工技术水平等因素选定。有条件时，应优先采用全断面开挖方法。

根据围岩情况、断面大小和钻孔机械、辅助工种配合情况等条件，选择最优循环进尺。

（3）竖井和斜井的开挖。竖井与斜井的开挖方法，可根据其断面尺寸、深度、倾角、围岩特性及施工设备等条件选定。

竖井一般开挖方法有：自上而下全断面开挖方法和贯通导井后，自上而下进行扩大开挖方法。在Ⅰ、Ⅱ类围岩中开挖小断面的竖井，挖通导井后亦可采用留渣法蹬渣作业，自下而上扩大开挖。最后随出渣随锚固井壁。

（4）支护。需要支护的地段，应根据地质条件、洞室结构、断面尺寸、开挖方法、围岩暴露时间等因素，做出支护设计。除特殊地段外，应优先采用喷锚支护。采用喷锚支护时，应检查锚杆、钢筋网和喷射混凝土质量。

1）锚杆材质和砂浆标号符合设计要求；砂浆锚杆抗拔力、预应力锚杆张拉力符合设计和规范要求；锚孔无岩粉和积水，孔位偏差、孔深偏差和孔轴方向符合要求。钢筋材质、规格和尺寸符合设计要求；钢筋网和基岩面距离满足质量要求；钢筋绑扎牢固。

2）喷射混凝土抗压强度保证率85%及其以上；喷混凝土性能符合设计要求；喷混凝土厚度满足质量要求；喷层均匀性、整体性、密实情况要满足质量要求；喷层养护满足质量要求。

3）贯通误差。对于地下洞室的开挖，其贯通测量容许极限误差应满足表3-11 的要求。

2.地下洞室开挖质量检查及验收

承包人应按合同的有关规定，做好地下工程施工现场的粉尘、噪声和有害气体的安全防护工作，以及定时定点进行相应的监测，并及时向监理人报告监测数据。工作场地内的有害成分含量必须符合国家劳动保护法规的有关规定。

承包人应对地下洞室开挖的施工安全负责。在开挖过程中应按施工图纸和合同规定，好围岩稳定的安全保护工作，防止洞（井）口及洞室发生塌方、掉块危及人员安全。开挖过程中，由于施工措施不当而发生山坡、洞口或洞室内塌方，引起工程量增加或工期延误，以及造成人员伤亡和财产损失，均应由承包人负责。

隧洞开挖过程中，承包人应会同监理人定期检测隧洞中心线的定线误差。

表3-11　贯通测量容许极限误差值

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隧洞开挖完毕后，对于开挖质量应进行以下各项的检查：

（1）开挖岩面无松动岩块、小块悬挂体。

（2）如有地质弱面，对其处理符合设计要求。

（3）洞室轴线符合规范要求。

（4）底部标高、径向、侧墙、开挖面平整度在设计允许偏差范围内。

水利工程建设质量控制：土石方开挖改进

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