泥岩纯机械法开挖施工探讨

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1、泥岩纯机械法开挖施工探讨　　【摘要】通过新疆开都河小山口二级水电站工程泥岩实践开挖，对当地泥岩地质物理特性进行了研究，对其泥岩开挖进行探讨，尝试了纯机械法开挖施工，分别从质量、进度、安全和成本综合分析，比价合理。为今后泥岩地质层方面开挖提供参考、借鉴。　　【关键词】泥岩；开挖；探讨　　【Abstract】ThroughXinjiangKaidupasstwosmallhydropowerengineeringpracticeshaleexcavationofthelocalgeologymudstonephysicalcharacteristi

2、cswerestudiedtoexploreitsshaleexcavation，triedExcavationofpurelymechanicalmethod，respectively，fromthequality，schedule，safetyandcomprehensiveanalysisofcostsandreasonableparity.Futureshalegeologicallayertoprovidereferenceexcavationreference.　　【Keywords】Mudstone；Excavation；Disc

3、ussion　　1.工程概况介绍　　（1）新疆开都河小山口二级水电站工程（简称"本工程"）位于巴音郭楞蒙古自治州开都河下游和静县境内，电站引水渠道总长6096.0m，流量196.5m3/s，渠道底坡i=1/5000，装机容量49.5MW，保证出力11.42MW，多年平均有效发电量2.16亿KW?h。6　　（2）工程区地貌呈典型的河谷地貌特征，现代河谷宽1000m～1300m，河漫滩发育，开都河左岸发育Ⅱ～Ⅶ级阶地。本工程处在开都河的左岸滩地及Ⅲ阶地上，地层为第四系上更新统冲、洪积层（Q3al+pl）和第三系中新统（N1t）地层，主要岩性为（砂质

4、）泥岩、砂岩及泥质粉砂岩等，局部夹砂砾岩透镜体，岩层产状300°～310°NE∠7～10°。该地层岩时间短，成岩作用差，岩体强度较低，风化界限不明显。　　2.泥岩主要特性　　（1）泥岩在新疆天山山脉和甘肃祁连山山脉一带分布较广，表面风化一般很严重，强风化层厚度多为5～8m，弱风化层厚度为6～10m。一般工程中设计要求：应将强风化及卸荷带的岩体开挖消除，达到弱风化层基础即可作为结构物的建基面。　　（2）在干燥状态下比较坚硬，抗压强度和抗剪强度与石灰岩、花岗岩相近，等级可达到4～5级；在空气中外露时风化很快，约2h以后表面就会很容易风化、变得松散掉

5、块；遇水浸泡后表面短时间内就会变软（1～2h内），甚至变成淤泥--这是泥岩最大的特点，由于泥岩透水性极差，在水位降低或水分完全散失时，会重新变得很坚硬，也会因为水分散失而发生表面干缩裂缝，具有抗水性、抗风化性能差，易软化和崩解等特点。　　3.泥岩开挖法探讨　　3.1钻爆法。目前对于石灰岩、花岗岩来说，工程中钻孔爆破是常见的唯一开挖方法，但是对于本工程这种低强度泥岩，钻孔爆破不是唯一的开挖方法。通过生产性试验证明，钻孔爆破不能用于本工程泥岩开挖，具有以下缺点：　　（1）钻孔时间长，爆破成本大。6　　（2）环境、天气影响原因较多。如有地下水的情况下

6、，因石渣吹不出来而产生卡钻现象；下雨时，无法进行施工。　　（3）施工质量控制较为困难，特别是对爆破深度及边坡的光面质量难以可行控制。　　（4）新疆火工材料管控严格，经办手续繁多、时间长。因爆破材料必须在工地设立临时炸药库，且必须设专人看管、专人运输，所以设库难，费用高。　　（5）火工材料从采购、运输、入库、出库，现场转运、装药、连线、放炮，每一个环节都存在安全隐患，而且炸药、雷管作为易燃、易爆危险品，安全监督管理层次多。　　图1单钩开挖图2斗齿改装后开挖3.2纯机械法。钻孔爆破法否决后，采用了机械松土器将泥岩松动后进行开挖，称纯机械法开挖。　　

7、（1）采用反铲改装破碎锤法试验。通过现场泥岩部位实际开挖，因泥岩粘性大，每冲击一次只能钻一个孔洞，起不到破碎泥岩的效果，且反铲不能顺利开挖装车，显然效果不理想，破碎锤发也被否决。6　　（2）采用反铲配置单钩松土法试验。将液压反铲改装的破碎锤更换为单钩松土器（也称"单钩裂土器"），泥岩部位每次将泥岩表层钩松厚30～50cm，且速度比较快，另配置一台液压反铲装车后，继续下层钩松，至设计开挖边线为止。对泥岩部位现场采取了这种方法开挖，同一作业面占用两台液压反铲（如图1），开挖施工效率不高，两台液压反铲泥岩每天平均开挖强度约1000m3，现场累计配置8

8、台反铲，其中5台改装单钩松土器，全部完成泥岩开挖近6.8个月，无法满足工期要求，且作业面狭小部位，反铲无法同时发挥效益。但通过单钩松土器法试验表面，纯