堵头段土石方水下开挖施工技术-水利论文

1 工程概况
堵头段位于深圳岭澳核电站二期进水明渠的进口处，从0+000到0+094.251；根据合同文件、施工图、施工组织设计、施工进度计划的要求，该段工程安排在整个进水明渠施工过程的最后阶段，明渠已放入海水。2008年12月15日，明渠进水后现状为：迎水端已开挖至+2米，远水端已开挖至+4米。土石方中有防渗墙，回填的开山石（夹有巨大的块石），强风化角岩（局部存在未风化完的岩核）及中风化、微风化岩等地质。渠底标高为-9.7米，渠底宽30米，开口约100米。由于大型工程船舶无法进入该区域，故采取的工艺极其特别，耗时数月，最终得以完工。
2 原结构拆除
在堵头段，有原有护岸及柔性地连墙。原有护岸采用PC450长臂挖机（臂长21m）拆除；柔性地连墙用静爆开裂，再用日立850大型长臂（臂长17.6m）挖机挖除。拆除的结构物用20t自卸车经场区道路卸至弃土场。
3 土石方挖运
（1）浅层土石方（+4m到±0m），开挖量约为18453m3。采用PC350大型反铲挖掘机进行开挖。
（2）深层土石方（±0m到-7m），开挖量约为30977m3。采用日立850大型长臂（臂长17.6m）反铲挖掘机进行开挖。2台PC200反铲挖掘机辅助装车。
（3）底层土石方（-7m到-9.7m），日立850大型长臂（臂长17.6m）反铲挖掘机无法开挖的部分，开挖量约为8620m3。经多个方案讨论比较，现采用的方案为：180吨水上作业平台配HD1250长臂（臂长14m，可挖深至-10m）履带挖掘机开挖，小泥驳（5m3）装运后卸在岸边，再用PC450长臂（臂长21m）挖掘机装车，20t自卸车，经场区道路卸至弃土场。对于挖机船上HD1250长臂挖机挖不动的未风化的岩核、零星的中风化角岩、孤石等，用挖机船上配有的5t冲击锤，冲碎后将其挖走。挖机船水上作业平台长14m、宽7.2m、高1.8m，可拆卸成对称的两块，用平板拖车运至现场，160t汽车吊吊到水面拼装。
（4）中风化岩层、微风化岩层，主要集中在南侧靠CA护堤区域，开挖量约为3411m3。采用水上作业平台上配6套冲击锤冲碎后再用挖机船开挖，小泥驳（5m3）装运后卸在岸边，再用PC450长臂（臂长21m）挖掘机装车的方法进行作业。
（5）运输用20t自卸车，经场区道路卸至弃土场，由推土机推平。由于水下开挖出来的土石料含水极多，需在现场临时堆存后再运至弃土场。
4 工效分析
（1）开挖顺序：堵头段水下土石方开挖平面顺序为：北岸→南岸。堵头段水下土石方开挖立面顺序为：浅层开挖→深层开挖→底层开挖→中、微风化岩层开挖。
（2）堵头段水下土石方开挖工期安排：
a、原护坡拆除，采用PC450长臂挖机施工，安排在2008年11月25日至2008年12月31日。
b、浅层开挖（+4m到0m）, 开挖量约为18453m3。采用PC350大型反铲挖掘机进行开挖, 安排在2008年12月16日至2009年1月15日，工期为31天单班作业，共有31个班次，则每班应配置设备作业强度为：18453/31×1.25＝744.07m3/d，(浅层开挖按陆上施工考虑，系数取1.25)。现场配置PC350一台，1000 m3/台班，开挖能力满足要求。现场配置20T自卸车6台，运距4.5公里，装车5分钟，卸车4分钟，车速运土时20km/小时，空车返回时40km/小时，则往返一趟需时29.25分钟，按30分钟计，一个班480分钟，跑16趟，每趟14m3，则16×14×6＝1344m3，运输能力满足要求。
c、深层开挖（0m到-7m），开挖量约为30977m3。采用日立850大型长臂（臂长17.6m）反铲挖掘机进行开挖。2台PC200大型反铲挖掘机辅助装车。安排在2008年12月28日至2009年2月15日，工期为50天单班作业，共有50个班次，则每班应配置设备作业强度为：30977/50×1.5＝929.31m3/d ，(水下施工，系数取1.5) 。现场配置PC850一台，水下开挖1000 m3/台班； PC200二台装车，600 m3/台班，共1200 m3/台班，开挖、装车能力满足要求。现场配置20T自卸车6台，运距4.5公里，装车5分钟，卸车4分钟，车速运土时20km/小时，空车返回时40km/小时，则往返一趟需时29.25分钟，按30分钟计，一个班480分钟，跑16趟，每趟14m3，则16×14×6＝1344m3，运输能力满足要求。
d、底层开挖（-7m到-9.7m），开挖量约为8620m3。采用180吨水上作业平台配HD1250长臂（臂长14m，可挖深至-10m）履带挖掘机开挖，小泥驳（5m3）装运后卸在岸边，再用PC450长臂（臂长21m）挖掘机装车。安排在2009年2月15日至2009年4月30日，工期为75天单班作业，共有75个班次，则每班应配置设备作业强度为：8620/75×1.5＝172.4m3/d。现场配置挖机船一艘（配HD1250一台），水下开挖平均200 m3/台班，小泥驳（5m3）运到岸边，长臂P450一台转运装车，400 m3/台班，开挖、装车能力满足要求。现场配置20T自卸车2台，运距4.5公里，装车5分钟，卸车4分钟，车速运土时20km/小时，空车返回时40km/小时，则往返一趟需时29.25分钟，按30分钟计，一个班480分钟，跑16趟，每趟14m3，则16×14×2＝448m3，运输能力满足要求。
e、中、微风化角岩开挖，经计算开挖量约为3411m3。采用水上作业平台上配6套冲击锤冲碎后再用挖机船开挖，小泥驳（5m3）装运后卸在岸边，再用PC450长臂（臂长21m）挖掘机装车。2009年4月施工准备，接好电源、做好平台及冲锤组设备人员进场。2009年5月1日开始作业，至2009年9月20日工期为143天双班作业，共有286个班次，则每班应配置设备作业强度为：3411/286×1.25＝14.91m3/d。2009年3月6日～3月9日，用挖机船上的冲击锤进行了典型施工，一个班可以冲碎岩石为2.5m3，现场配置冲击锤6套，冲击量为15 m3/台班，冲击能力满足要求。现场配置挖机船一艘（配HD1250一台），水下开挖平均200 m3/台班，小泥驳（5m3）运到岸边，P450长臂一台装车，400 m3/台班，开挖、装车能力满足要求。
现场配置20T自卸车2台，运距4.5公里，装车5分钟，卸车4分钟，车速运土时20km/小时，空车返回时40km/小时，则往返一趟需时29.25分钟，按30分钟计，一个班480分钟，跑16趟，每趟14m3，则16×14×2＝448m3，运输能力满足要求。