韓立陽,張軼臣

(中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)

下水庫進(jìn)出水口預(yù)留巖坎爆破水下出渣設(shè)計(jì)

韓立陽,張軼臣

(中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)

文中系統(tǒng)地介紹了某抽水蓄能電站下水庫進(jìn)/出水口的水下出渣設(shè)計(jì),主要包括對(duì)國內(nèi)深水出渣工程設(shè)備的調(diào)研、設(shè)備選型及出渣方案設(shè)計(jì).通過對(duì)水下出渣抓斗、起重設(shè)備、負(fù)壓吸管進(jìn)行了效率分析,最終確定了水下出渣強(qiáng)度和施工進(jìn)度安排.

深水出渣設(shè)備;出渣設(shè)備選取;出渣設(shè)計(jì)方案

1 蓄能電站工程樞紐布置概況

該電站的樞紐系統(tǒng)主要由上水庫進(jìn)/出水口,輸水隧洞、地下廠房及下水庫進(jìn)/出水口組成.下水庫進(jìn)/出水口位于已建水庫庫區(qū)內(nèi),進(jìn)/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(jìn)/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(shè)計(jì)巖坎拆除采用爆破方案進(jìn)行拆除,為了盡量減小鉆孔爆破拆除的難度,首先應(yīng)對(duì)預(yù)留巖坎進(jìn)行預(yù)拆除,預(yù)拆除分巖坎迎水側(cè)和背水側(cè)兩部分分別進(jìn)行拆除.

巖坎迎水側(cè)主要進(jìn)行水下覆蓋層和水下強(qiáng)風(fēng)化巖層的清除,其中強(qiáng)風(fēng)化巖層預(yù)拆除巖石方量為94 411 m3(自然方),巖坎背水側(cè)預(yù)拆除巖體頂寬為9.07 m,底寬為4.31 m,預(yù)拆除巖石方量為27 806 m3(自然方).

3 國內(nèi)水下出渣設(shè)備

1)上海長興島振華重工制造基地,現(xiàn)有配備6 m3抓斗的挖泥船?？?編號(hào)為海建工6號(hào)挖泥船.船體尺寸為41 mX12 mX2 m,排水為480 t,現(xiàn)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(shí)1分鐘一個(gè)循環(huán),30 m深度時(shí)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(jī)械有限公司.該公司現(xiàn)存放2臺(tái)船用抓斗挖掘機(jī),一臺(tái)為2 m3船用抓斗挖掘機(jī),一臺(tái)為6 m3船用抓斗挖掘機(jī).杭州杭重工程機(jī)械有限公司6 m3基本型船,用抓斗挖掘機(jī)和6 m3改進(jìn)型船用抓斗挖掘機(jī),具體參數(shù)見表1.

表1 船用抓斗挖掘機(jī)參數(shù)表

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

通過現(xiàn)場觀看:4 m3抓斗挖泥船出渣施工現(xiàn)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(dá)到20%左右.經(jīng)現(xiàn)場分析,如此小的充滿率和爆破粒徑有直接關(guān)系,塊徑越大,出渣效率越低;與抓斗形式有關(guān),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(huì)明顯提高.

4)青島太平洋海洋公司負(fù)壓吸管調(diào)研.青島太平洋海洋有限公司,自制了一套負(fù)壓裝置,可用于清除最終爆破基礎(chǔ)面的細(xì)顆粒殘?jiān)?其結(jié)構(gòu)簡單,可自行組裝.水下出渣深度可通過配置空壓機(jī)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),對(duì)細(xì)料渣清除較為適用.

4 水下出渣設(shè)計(jì)

4.1 水下出渣設(shè)備的選擇

這次設(shè)計(jì)爆破后出渣采用載重480 t的駁船,安裝32 t浮式起重機(jī),并配置6 m3抓斗(配置抓斗型式為2瓣、4瓣、6瓣,根據(jù)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(nèi),運(yùn)輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機(jī)卸渣,裝20 t自卸汽車運(yùn)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(shè)計(jì)采用自制負(fù)壓裝置,由潛水員水下把持吸頭,進(jìn)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(jù)該工程水下出渣深度大的特點(diǎn),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(jī)選擇杭重生產(chǎn)的改進(jìn)型起重機(jī).

根據(jù)起重機(jī)起吊速度,并考慮起重機(jī)船舶、泥駁進(jìn)位,拋錨等分?jǐn)倳r(shí)間,水深50 m,每斗運(yùn)行時(shí)間為6～8 min.

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)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(jì)取,則每斗抓取量為4.8 m3,因此每小時(shí)可挖約48 m3.按每天開工20 h計(jì),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(qiáng)風(fēng)化巖的爆破出渣按0.20計(jì)算,則每斗抓取量為1.2 m3,因此每小時(shí)可挖約12 m3.按每天開工20 h計(jì),可完成240 m3.

4.3 水下出渣

下庫進(jìn)/出水口預(yù)留巖坎及水下出渣項(xiàng)目主要包括:水下碎石混合土(Ⅰ區(qū))開挖、水下強(qiáng)風(fēng)化石方(Ⅱ區(qū))開挖、最終巖坎(Ⅲ區(qū))拆除、巖坎基坑內(nèi)側(cè)(Ⅳ區(qū))預(yù)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(jī),并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內(nèi),運(yùn)輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機(jī)卸渣,裝20 t自卸汽車運(yùn)至上水庫庫盆棄渣場棄渣.爆破出渣水上運(yùn)輸距離1.0 km,陸地運(yùn)輸距離3.0 km.按出渣設(shè)備效率分析水下碎石混合土出渣時(shí)間2.7個(gè)月.

2)水下強(qiáng)風(fēng)化石方(Ⅱ區(qū))開挖.水下強(qiáng)風(fēng)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(jìn)行鉆孔,鉆孔機(jī)具采用改進(jìn)150型地質(zhì)鉆機(jī)及100型高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)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(jī),并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內(nèi),運(yùn)輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機(jī)卸渣,裝20 t自卸汽車運(yùn)至渣場棄渣.

3)巖坎基坑內(nèi)側(cè)(Ⅳ)預(yù)拆除.巖坎基坑內(nèi)側(cè)預(yù)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(jìn)/出水口預(yù)留巖坎經(jīng)過基坑內(nèi)側(cè)巖體預(yù)拆除后,還剩余89 216 m3,需進(jìn)行干地鉆孔爆破.出渣時(shí)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(jī),并配置配6 m3抓斗,水下抓渣后放入200 t開底泥駁內(nèi),運(yùn)輸至岸邊采用3 m3反鏟挖掘機(jī)卸渣,裝20 t自卸汽車運(yùn)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(shè)計(jì)采用自制負(fù)壓裝置,由潛水員水下把持吸頭,進(jìn)行清理.

5 結(jié)論

通過對(duì)國內(nèi)水下出渣設(shè)備生產(chǎn)廠家及水下出渣工程施工現(xiàn)場的調(diào)研,對(duì)水下出渣抓斗、起重設(shè)備、負(fù)壓吸管進(jìn)行了效率分析,最終確定了水下出渣強(qiáng)度和施工進(jìn)度安排.

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