袁 芳 景曉春 劉興華

（西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西 西安 710065）

本供水工程為解決某水電站移民集鎮(zhèn)2萬移民的生產(chǎn)生活飲水。在工程施工過程中，因移民不同意爆破開挖，導(dǎo)致工程施工進(jìn)度極度緩慢，為提高施工進(jìn)度，保證工期，建設(shè)各方做了很多努力，經(jīng)歷了對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化選擇、施工方案的多方位比選、不同施工機(jī)械的多種嘗試等艱難過程，最終找到了適合的施工方法和機(jī)械，提高了施工效率，保證了工期，為電站順利下閘蓄水提供了有力保障。

1 工程概況

該水電站移民集鎮(zhèn)供水工程是2萬移民的供水工程。工程設(shè)計(jì)年限15年，最高日用水規(guī)模4603m3/s。

工程分兩期建設(shè)，一期為泉水水源；二期為水水源。工程主要建包括：水廠基礎(chǔ)設(shè)施、取水工程、凈水工程、輸水工程及電氣設(shè)備五部分。

工程主要內(nèi)容有：取水泉室3座、泉室至一級泵站管線DN300鋼管86.6m，DN400鋼管119.4m，一級泵站、一級泵站至水廠管線DN250鋼管205.6m，水廠、水廠至1#高位水池管線 DN250 鋼管 298m，1#、2#、3# 高位水池，1#高位水池至2#高位水池管線DN250管道1285m，1#高位水池至3#高位水池管線DN225管道2920m。

2 施工難點(diǎn)

在施工工程中，主要的技術(shù)難點(diǎn)集中在了1#高位水池的石方開挖。1#高位水池位于水源點(diǎn)東北側(cè)山體緩坡地帶，巖性為淺灰色厚層灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育，地表局部有少量坡積及植被覆蓋。山體自然邊25°～36°，場地地勢向南傾斜。該斜坡地帶邊坡穩(wěn)定性好，地基承載及變形模量高，地下水埋藏深，適合修建水池等相應(yīng)配套設(shè)施及建筑物。1#高位水池施工圖設(shè)計(jì)為2座600m3清水池，其功能是向2#和3#高位水池輸水為整個移民集鎮(zhèn)供水工程的輸水咽喉。

由于位于水源北側(cè)山體上方的輸電鐵塔基礎(chǔ)深孔爆破，造成水源泉眼出水量減小，水質(zhì)混濁。該事件發(fā)生后，附近居民強(qiáng)烈要求水源附近石方開挖禁止爆破施工，因此，本工程的施工難點(diǎn)為1#高位水池石方開挖必須采用非爆破方法開挖。

3 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化選擇

為解決1#高位水池石方開挖困難，首先設(shè)計(jì)單位對其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化選擇，盡力尋求在保證功能的前提下，最易于施工的方案，先后提出水塔方案和調(diào)整1#高位水池位置兩個方案。針對提出的兩個方案對其可行性進(jìn)行了分析：

（1）水塔方案

如果調(diào)整為水塔設(shè)計(jì)方案，必須重新選址，同樣存在施工便道石方開挖和水塔基礎(chǔ)石方開挖的問題；而且水塔方案工程技術(shù)難度較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全要求高，必須重新選址，做相關(guān)的地質(zhì)詳堪資料，進(jìn)行新的征地；原設(shè)計(jì)水池采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)水池，若調(diào)整為非標(biāo)準(zhǔn)水塔，需通過一系列結(jié)構(gòu)計(jì)算論證其安全可靠性。以上工作內(nèi)容，在短時(shí)間內(nèi)很難完成，無法保證工期。

（2）調(diào)整1#高位水池位置

1#高位水池?fù)?dān)負(fù)著向2#和3#高位水池輸水的功能，可調(diào)整偏移的區(qū)域有限，仍舊存在石方開挖的問題；若要大幅度調(diào)整平面位置，不但要重新選址做詳細(xì)的地質(zhì)勘查工作，還要重新開挖施工便道，重新進(jìn)行二級泵站設(shè)計(jì)，且水廠二級泵站內(nèi)設(shè)備需要重新選型（設(shè)備已經(jīng)安裝），同時(shí)涉及新的征地的問題，工期很難保證。

通過對以上兩個方案的研究和對比，結(jié)合工期考慮，都不能保證如期完成，故工期緊、任務(wù)重的情況下，不宜調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

4 施工方法選擇

在設(shè)計(jì)方案不宜調(diào)整的前提下，施工方案的選擇經(jīng)歷了以下三個階段:

4.1 破碎機(jī)

破碎機(jī)是利用液壓高頻率的沖擊破碎既大又硬的脆性物體，如建筑混凝土、大塊的石頭、混凝土路等等。

首先，采用破碎機(jī)對1#高位水池施工便道進(jìn)行石方開挖施工。施工便道全線總長約450m，但由于沿線巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，雖然施工便道沿線巖石裂隙發(fā)育，但每天只能開挖不到10m3，施工進(jìn)度緩慢。

4.2 劈裂機(jī)+破碎機(jī)

由于破碎機(jī)施工進(jìn)度緩慢，后改為液壓劈裂機(jī)施工。液壓劈裂機(jī)是代替常規(guī)的爆破及破碎錘作業(yè)的一種機(jī)械，具有輕便、靈活、效率高、使用簡單安全等特點(diǎn)，主要用于開采規(guī)整石料和開鑿礦井及隧道。

液壓劈裂機(jī)結(jié)合鑿石機(jī)（風(fēng)鉆）使用，開采規(guī)整石料50m3/臺·天～100m3/臺·天，一般石方破裂（如1#高位水池施工便道的石方開挖）每天200m3/臺～400m3/臺，破裂不包括石方剝離及棄運(yùn)。但使用劈裂機(jī)提高石方開挖效率，必須先將石方開挖坡面打開缺口后，再進(jìn)行逐層剝離。

運(yùn)用劈裂機(jī)后，開挖效率明顯提高，但當(dāng)在剝離第一層弱風(fēng)化巖石后，下部巖石石質(zhì)明顯變硬，配合劈裂機(jī)作業(yè)的鑿石機(jī)打孔困難，鑿孔時(shí)間延長致使施工進(jìn)度緩慢，不能保證工期。

在石質(zhì)堅(jiān)硬情況下，使用劈裂機(jī)效率下降的原因主要有：①未根據(jù)巖石節(jié)理順巖石節(jié)理開挖臨空面；②鑿石機(jī)鑿孔位置未垂直于巖石節(jié)理；③巖石鑿孔設(shè)備落后，遇到堅(jiān)硬巖石，鑿孔困難與劈裂機(jī)開石效率不相匹配。

4.3 巖石切割機(jī)+破碎機(jī)

針對工期緊、任務(wù)重的實(shí)際情況，承包方委托了非爆破開挖的專業(yè)施工單位進(jìn)行施工。該專業(yè)施工方具體施工方法為采用巖石切割機(jī)與破碎機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行開挖。

切割機(jī)由以下幾部分組成：翻轉(zhuǎn)臺、傳動機(jī)架、水平切割車、橫切裝置、橫切同步裝置、橫切上支承裝置、液壓系統(tǒng)、操縱機(jī)電氣系統(tǒng)。切割機(jī)根據(jù)用途的不同分為數(shù)控切割機(jī)、巖石切割機(jī)、板材切割機(jī)、墻壁切割機(jī)等幾大類，已廣泛應(yīng)用于建筑工程、石材加工、建材施工現(xiàn)場為石材、大理石、耐火磚、步道磚、盲道磚等領(lǐng)域，具有切割領(lǐng)域?qū)?、切割速度快，機(jī)身體及小，靈活便于操作等優(yōu)點(diǎn)。

本次施工方案為：測量放線后，先用水墨鉆開挖出臨空面，然后用切割機(jī)將巖石切割成小塊，再用破碎機(jī)將巖石破碎。采用的主要設(shè)備為：巖石切割機(jī)（1.6m圓盤，電機(jī) 25kW）、330破碎機(jī)、水墨鉆（LM170型功率5.5kW，鉆頭 60cm）、水泵（兩相2.5kW，100m高揚(yáng)程潛水泵）、60kW發(fā)電機(jī)、330裝載機(jī)、5m3水箱，其中水泵、發(fā)電機(jī)為輔助設(shè)備，水泵主要用來抽水冷卻電機(jī)，以免切割機(jī)電動機(jī)發(fā)熱過高損壞；發(fā)電機(jī)在停電時(shí)用來發(fā)電，保證施工持續(xù)不斷的進(jìn)行。

最后，1#高位水池采取的具體開挖方法是：將場地分為左右兩個工作區(qū)，一邊作測量放線，水墨鉆開挖出臨空面，再切割成50cm×50cm小塊；另一個工作區(qū)采用破碎機(jī)破碎巖石、清渣。施工分兩班，每班4人，兩班輪流，兩個工作區(qū)互換，白天切割，晚上破碎。詳細(xì)施工工藝為：①測量放線：測量時(shí)先用全站儀放出水池的控制坐標(biāo)，設(shè)置相應(yīng)樁點(diǎn)，然后采用鋼卷尺控制具體的開挖位置；②開挖臨空面；③巖石切割：根據(jù)巖石的節(jié)理走向布置切割位置，間距按照0.5m設(shè)置；④機(jī)械破碎：采用330破碎機(jī)對切割后的巖石進(jìn)行鑿打破碎開挖；⑤清渣、除渣：采用挖機(jī)挖出破碎后的巖石，清理工作面，為下一輪的切割做準(zhǔn)備。

專業(yè)施工單位進(jìn)場后，每天工作20小時(shí)進(jìn)行交叉（切割與破碎）施工，20日內(nèi)共計(jì)完成挖方總量的40%左右，預(yù)計(jì)在規(guī)定工期前可全部完成。

5 總結(jié)

由于工程自身地質(zhì)條件和施工區(qū)周邊環(huán)境的影響，1#高位水池的開挖被迫采用非常規(guī)的開挖方法。在經(jīng)歷了漫長的討論與嘗試，最終采用了切割機(jī)加破碎機(jī)的施工方法。對比以上三種方法，破碎機(jī)適用于堅(jiān)硬的孤石，對整體性好的巖石施工效果較差；劈裂機(jī)是相對專業(yè)的開山機(jī)械設(shè)備（液壓劈裂機(jī)），先將石方開挖坡面打開缺口后，對其進(jìn)行震裂逐層剝離，但在本工程中，由于施工人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，沒有正確掌握使用技巧，導(dǎo)致沒有完全發(fā)揮劈裂機(jī)的效率；切割機(jī)對這種整體性好的巖石切割效率高，切割操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，配合破碎機(jī)后開挖的效率大大提高。

通過對1#高位水池石方開挖方法的選擇，可以看出，正確選用施工機(jī)械對工程進(jìn)度的關(guān)鍵性影響。在設(shè)計(jì)方案最優(yōu)的前提下，提高工程進(jìn)度唯一的方法就是確定適用的施工方案，選擇高效的施工機(jī)械，投入足夠的施工力量。另外，施工隊(duì)伍的專業(yè)水平對工程質(zhì)量、進(jìn)度都有重要影響。而設(shè)計(jì)方也應(yīng)根據(jù)工程地理環(huán)境、自然環(huán)境、工程地質(zhì)條件等因素尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，在滿足工程功能要求、安全、經(jīng)濟(jì)、合理的情況下，最大限度的便于施工，易于施工，為確保工程建設(shè)質(zhì)量和工程進(jìn)度提供有力的前提保障。陜西水利

[1]《巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50021-2011）[S]．

[2]水利電力部水利水電建設(shè)總局組織編． 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊（第二冊）[M]． 中國水利水電出版社，1990，2．