韓立陽,張軼臣

(中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林 長春 130021)

下水庫進出水口預留巖坎爆破水下出渣設計

韓立陽,張軼臣

(中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林 長春 130021)

文中系統地介紹了某抽水蓄能電站下水庫進/出水口的水下出渣設計,主要包括對國內深水出渣工程設備的調研、設備選型及出渣方案設計.通過對水下出渣抓斗、起重設備、負壓吸管進行了效率分析,最終確定了水下出渣強度和施工進度安排.

深水出渣設備;出渣設備選取;出渣設計方案

1 蓄能電站工程樞紐布置概況

該電站的樞紐系統主要由上水庫進/出水口,輸水隧洞、地下廠房及下水庫進/出水口組成.下水庫進/出水口位于已建水庫庫區(qū)內,進/出水口底板高程為246.90 m.已建水庫正常蓄水位為301.10 m,死水位為265.00 m,進/出水口位于水庫正常蓄水位以下54.2 m.

2 爆破后水下出渣工程量

這次設計巖坎拆除采用爆破方案進行拆除,為了盡量減小鉆孔爆破拆除的難度,首先應對預留巖坎進行預拆除,預拆除分巖坎迎水側和背水側兩部分分別進行拆除.

巖坎迎水側主要進行水下覆蓋層和水下強風化巖層的清除,其中強風化巖層預拆除巖石方量為94 411 m3(自然方),巖坎背水側預拆除巖體頂寬為9.07 m,底寬為4.31 m,預拆除巖石方量為27 806 m3(自然方).

3 國內水下出渣設備

1)上海長興島振華重工制造基地,現有配備6 m3抓斗的挖泥船?？?編號為海建工6號挖泥船.船體尺寸為41 mX12 mX2 m,排水為480 t,現配備6 m3半齒型抓斗(平斗6 m3).抓斗斗重15 t,起吊力70 t.半齒型6 m3抓斗,15 m深度時1分鐘一個循環(huán),30 m深度時2分鐘一循環(huán),極限工作深度為50.0 m.

2)杭州杭重工程機械有限公司.該公司現存放2臺船用抓斗挖掘機,一臺為2 m3船用抓斗挖掘機,一臺為6 m3船用抓斗挖掘機.杭州杭重工程機械有限公司6 m3基本型船,用抓斗挖掘機和6 m3改進型船用抓斗挖掘機,具體參數見表1.

表1 船用抓斗挖掘機參數表

3)廣西西江航道疏浚工程施工現場調研.該工程水下出渣采用抓斗為4 m3半齒型抓斗.起重機32 t,安裝在自制的浮箱平臺(長32 m,寬11 m,高2 m)上,泥駁為100 m3開底泥駁.

通過現場觀看:4 m3抓斗挖泥船出渣施工現場水深為2～3 m,斗充滿率較小,多次出塊石僅一塊,充滿率僅達到20%左右.經現場分析,如此小的充滿率和爆破粒徑有直接關系,塊徑越大,出渣效率越低;與抓斗形式有關,半齒型抓斗抓石渣下切阻力大,若采用全齒型六瓣抓斗效率會明顯提高.

4)青島太平洋海洋公司負壓吸管調研.青島太平洋海洋有限公司,自制了一套負壓裝置,可用于清除最終爆破基礎面的細顆粒殘渣,其結構簡單,可自行組裝.水下出渣深度可通過配置空壓機的壓力進行調節(jié),對細料渣清除較為適用.

4 水下出渣設計

4.1 水下出渣設備的選擇

這次設計爆破后出渣采用載重480 t的駁船,安裝32 t浮式起重機,并配置6 m3抓斗(配置抓斗型式為2瓣、4瓣、6瓣,根據不同的粒徑采用不同的抓斗),水下抓渣后放入200 t開底泥駁內,運輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機卸渣,裝20 t自卸汽車運至棄渣場棄渣.由于抓斗前段為齒狀,因此爆渣底部約0.2 m高度無法使用抓斗清除,設計采用自制負壓裝置,由潛水員水下把持吸頭,進行清理.

4.2 出渣效率分析

目前 2 m3抓斗、4 m3抓斗、6 m3抓斗、8 m3抓斗,均為港口航道疏浚水下出渣的常用抓斗.根據該工程水下出渣深度大的特點,選用2 m3抓斗水下易發(fā)生漂斗,因此初步選定抓斗容量為6 m3抓斗,起重機選擇杭重生產的改進型起重機.

根據起重機起吊速度,并考慮起重機船舶、泥駁進位,拋錨等分攤時間,水深50 m,每斗運行時間為6～8 min.

經現場調研,泥石的滿斗率一般在0.8～1.2左右,因此水下碎石混合土出渣斗容率按0.8計取,則每斗抓取量為4.8 m3,因此每小時可挖約48 m3.按每天開工20 h計,可完成960 m3.

爆渣的滿斗率一般在0.15～0.8之間,隨塊度大小及松散性而變化.該工程強風化巖的爆破出渣按0.20計算,則每斗抓取量為1.2 m3,因此每小時可挖約12 m3.按每天開工20 h計,可完成240 m3.

4.3 水下出渣

下庫進/出水口預留巖坎及水下出渣項目主要包括:水下碎石混合土(Ⅰ區(qū))開挖、水下強風化石方(Ⅱ區(qū))開挖、最終巖坎(Ⅲ區(qū))拆除、巖坎基坑內側(Ⅳ區(qū))預拆除等.

1)水下碎石混合土(Ⅰ區(qū))開挖.水下碎石混合土開挖總方量為130 841 m3,采用載重480 t的駁船,安裝32 t浮式起重機,并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內,運輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機卸渣,裝20 t自卸汽車運至上水庫庫盆棄渣場棄渣.爆破出渣水上運輸距離1.0 km,陸地運輸距離3.0 km.按出渣設備效率分析水下碎石混合土出渣時間2.7個月.

2)水下強風化石方(Ⅱ區(qū))開挖.水下強風化石方(Ⅱ區(qū))開挖總方量為94 411 m3,采用爆破拆除,安排在第一年8月初至第三年6月中旬完成.采用鉆爆船進行鉆孔,鉆孔機具采用改進150型地質鉆機及100型高風壓潛孔鉆機鉆孔.

爆破后出渣采用載重480 t的駁船,安裝32 t浮式起重機,并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內,運輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機卸渣,裝20 t自卸汽車運至渣場棄渣.

3)巖坎基坑內側(Ⅳ)預拆除.巖坎基坑內側預拆除巖體總量為27 806 m3,安排在第三年3月初圍堰拆除之后至4月底拆除.采用100型潛孔鉆鉆孔,梯段微差爆破,梯段高度3 m,石渣通過斗車出渣.

4)巖坎拆除(Ⅲ區(qū)).下水庫進/出水口預留巖坎經過基坑內側巖體預拆除后,還剩余89 216 m3,需進行干地鉆孔爆破.出渣時間安排在第三年7月初至第四年9月末完成.

爆破后出渣采用載重480 t的駁船,安裝32 t浮式起重機,并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內,運輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機卸渣,裝20 t自卸汽車運至棄渣場棄渣.

由于抓斗前段為齒狀,因此爆渣底部約0.2 m高度無法使用抓斗清除,設計采用自制負壓裝置,由潛水員水下把持吸頭,進行清理.

5 結論

通過對國內水下出渣設備生產廠家及水下出渣工程施工現場的調研,對水下出渣抓斗、起重設備、負壓吸管進行了效率分析,最終確定了水下出渣強度和施工進度安排.

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2017-06-21