一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法与流程

本发明涉及一种用于水利水电工程的控制粉尘开挖方法，具体涉及一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法。

背景技术：

大型水电工程一般坐落于崇山峻岭中，坝址两岸地形陡峻，形成狭窄的“v”型谷，坝肩岩石边坡普遍具有边坡高而陡、工程量大、开挖强度高等特点。在坝肩高陡边坡开挖施工中，钻孔、爆破、出渣等工艺环节容易产生粉尘，特别是爆破过程中，靠江侧爆堆松散石渣在爆破冲击作用下沿高边坡从上而下滚落，沿程与坡面撞击形成大量粉尘，在风力的作用下，沿河谷飘散，形成大面积的粉尘污染，严重影响作业面施工人员身体健康，降低施工区环境空气质量，甚至引起周边居民的环境投诉。此外，由于开挖边坡施工场地狭窄，无法布置出渣道路，边坡出渣通常采取“推渣下江、基坑出渣”的方式，在向河床推渣过程中，石渣在边坡上滚落同样产生大量粉尘。开挖实践表明，石渣沿高边坡滚落是高陡边坡开挖粉尘产生的主要原因。

目前在工程建设领域，通常采用压水袋、管道洒水、高压喷雾等湿式降尘方法，这些方法对地下隧洞、低边坡等小规模开挖爆破降尘有一定作用，但对于大面积高陡边坡工程，受地形、大风、干热等因素影响，效果有限，此外，石渣在高边坡上滚落产生的粉尘，目前尚无较好的控制方法。因此，根据坝肩高陡边坡爆破施工特点，以湿法生产、控制石渣沿高边坡滚落为基础，急需研究一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法，该方法针对水电工程坝肩高陡边坡开挖特点，可有效降低施工过程中各工艺环节产生的粉尘，提高施工区环境空气质量，减少对周围施工人员和居民的影响。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法，它包括以下步骤：

s1.梯段开挖方案设计：根据边坡现场地形条件和梯段分层开挖宽度进行爆破前开挖方案设计，若梯段边坡开挖厚度＜20m的梯段，边坡外侧设置钢筋石笼挡渣墙；若梯段边坡开挖厚度≥20m的梯段，分两层开挖，每层开挖分前区和后区，并在前区预留宽2～4m、高7～8m的岩梗作为预留岩坎；

s2.设置高压水枪：在开挖面以上边坡的马道上安装高压水枪；

s3.爆破钻孔：爆破钻孔选用带除尘器的钻机进行钻孔，钻孔时采用湿法作业；

s4.铺设软管：在爆破区域铺设带花孔软管，通水后对爆破面充分洒水浸透；

s5.爆破：开启步骤s2设置的高压水枪，持续洒水3～5min后起爆，爆破后高压水枪持续洒水8～10min；

s6.出渣：通过道路运输或溜渣竖井将爆破后的石渣运至渣场，出渣过程中，洒水对爆堆充分湿润；

s7.拆墙坎：将钢筋石笼挡渣墙和预留岩坎拆除，所述预留岩坎采用小规模松动爆破的方法分梯段逐层拆除。

进一步地，步骤s1中所述钢筋石笼挡渣墙的高度为2m，由钢筋石笼组成，每个钢筋石笼的大小规格为2m×1m×1m。

进一步地，步骤s1中所述前区和后区宽度按照开挖梯段厚度前后各半等分布置。

进一步地，步骤s2中所述高压水枪的间隔为55～66m，射程为56～99m，高压水枪与开挖面高度差＜45m，且每层设置4～6把高压水枪。

进一步地，步骤s5中所述爆破选择有钢筋石笼挡渣墙和预留岩坎的方向为主爆破方向进行爆破，爆破以松动爆破为主，使爆破后梯段上部岩石松动，最大限度的减少爆破过程中产生的飞石；预留岩坎内侧采用缓冲爆破，多钻孔、少装药、孔内不耦合装药，达到形成完整拦渣坎的效果，对于少部分大块石及时进行二次爆破。高压水枪和通水的花孔软管可以压制和拦截爆破粉尘扩散，同时钢筋石笼挡渣墙和预留岩坎拦截爆破松散石渣沿边坡滚落，避免产生粉尘。

进一步地，步骤s6中所述溜渣竖井设置在地形陡峭，难以形成明显临时出渣道路的边坡，爆破后用反铲将石渣翻入溜渣竖井内，在溜渣竖井底部用装载机将石渣装入自卸车运至渣场。

进一步地，步骤s7中所述预留岩坎拆除时导向爆破区钻孔深度为预留岩坎底宽的2/3，爆破孔单耗为0.3～0.4kg/m，预留岩坎爆破后，用反铲向内侧轻挖，防止石渣沿边坡滚落。

本发明具有以下优点：本发明提供的一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法与以往的高陡边坡开挖降尘方法相比，本发明采取钢筋石笼挡渣墙、预留岩坎拦渣、溜渣竖井出渣，有效的减少了石渣沿边坡滚落，避免大量粉尘产生。在爆破前对于开挖厚度大的梯段，采用分两层开挖，每层开挖分前区和后区，前区预留岩坎的方式，有效的控制了爆破时粉尘的产生；极大的改善施工环境，保证了施工人员的健康和安全。本发明粉尘控制措施结合边坡开挖爆破和出渣施工方案，实施操作性强，高压水枪降尘、管道洒水等所用材料能循环利用，成本较低，具有很好的降尘效果。

附图说明

图1为本发明实验例边坡开挖示意图；

图2为本发明实验例分层分区开挖示意图；

图3为本发明实验例高压喷枪设置示意图；

图中，1-钢筋石笼挡渣墙，2-前区，3-后区，4-预留岩坎，5-马道，6-高压水枪，7-溜渣竖井。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例：一种水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法，它包括以下步骤：

s1.梯段开挖方案设计：根据边坡现场地形条件和梯段分层开挖宽度进行爆破前开挖方案设计，若梯段边坡开挖厚度＜20m的梯段，边坡外侧设置钢筋石笼挡渣墙1，所述钢筋石笼挡渣墙1的高度为2m，由钢筋石笼组成，每个钢筋石笼的大小规格为2m×1m×1m；若梯段边坡开挖厚度≥20m的梯段，分两层开挖，每层开挖分前区2和后区3，所述前区和后区的宽度按照开挖梯段厚度前后各半等分布置，并在前区预留宽2～4m、高7～8m的岩梗作为预留岩坎4；

s2.设置高压水枪：在开挖面以上边坡的马道5上安装高压水枪6；所述高压水枪6的间隔为55～66m，射程为56～99m，高压水枪6与开挖面高度差＜45m，且每层设置4～6把高压水枪6；

s3.爆破钻孔：爆破钻孔选用带除尘器的钻机进行钻孔，钻孔时采用湿法作业；

s4.铺设软管：在爆破区域铺设带花孔软管，通水后对爆破面充分洒水浸透；

s5.爆破：开启步骤s2设置的高压水枪6，持续洒水3～5min后起爆，爆破选择有钢筋石笼挡渣墙1和预留岩坎4的方向为主爆破方向进行爆破，爆破以松动爆破为主，预留岩坎4内侧采用缓冲爆破，爆破后高压水枪6持续洒水8～10min；

s6.出渣：通过道路运输或溜渣竖井7将爆破后的石渣运至渣场，溜渣竖井7设置在地形陡峭，难以形成明显临时出渣道路的边坡，爆破后用反铲将石渣翻入溜渣竖井7内，在溜渣竖井7底部用装载机将石渣装入自卸车运至渣场。出渣过程中，洒水对爆堆充分湿润；

s7.拆墙坎：将钢筋石笼挡渣墙1和预留岩坎4拆除，所述预留岩坎采用小规模松动爆破的方法分梯段逐层拆除，所述预留岩坎4拆除时导向爆破区钻孔深度为预留岩坎4底宽的2/3，爆破孔单耗为0.3～0.4kg/m，预留岩坎4爆破后，用反铲向内侧轻挖，防治石渣沿边坡滚落。

实验例：

如图1、图2和图3所示，该拱坝边坡开挖最高高程为1400m，最低高程为968m，最大开挖高度为432m。高程1400m以下，河谷狭窄，岸坡陡峻，坡角一般60°-75°，高程1150m以下呈绝壁状，岸坡坡角达82°。按照设计图要求，边坡高程1280m以上边坡每梯段开挖高度为15m，每级边坡中间设宽3m马道，开挖坡比1:0.1-1:0.3。该水电工程坝肩髙陡边坡控制粉尘的开挖方法，它包括以下步骤：

s1.梯段开挖方案设计：对于右岸高程1360m以上边坡开挖厚度小于20m梯段，边坡外侧设置钢筋石笼挡渣墙1，由钢筋石笼组成，钢筋石笼的大小规格为2m×1m×1m，采用“1+1”形式码放，高度为2.0m；对于右岸高程1360m以下及左岸边坡开挖厚度大于20m梯段，如图2所示，分两层开挖，每层开挖分前区2和后区3，前区预留宽2-4m、高7.5m岩埂作为预留岩坎4；

s2.设置高压水枪：在开挖面以上边坡的马道5上安装高压水枪6；所述高压水枪6的间隔为60m，射程为56～99m，高压水枪6与开挖面高度差＜45m，且每层设置4～6把高压水枪6；

s3.爆破钻孔：爆破钻孔选用带除尘器的钻机进行钻孔，钻孔时采用湿法作业；

s4.铺设软管：在爆破区域铺设带花孔软管，通水后对爆破面充分洒水浸透；

s5.爆破：开启步骤s2设置的高压水枪6，持续洒水3～5min后起爆，爆破选择有钢筋石笼挡渣墙1和预留岩坎4的方向为主爆破方向进行爆破，爆破以松动爆破为主，使爆破后，梯段上部岩石松动，最大限度的减少爆破过程中产生的飞石，单位岩石耗药量由现场多次爆破试验确定；预留岩坎4内侧采用缓冲爆破，多钻孔、少装药、孔内不耦合装药，达到形成完整拦渣坎的效果，对于少部分大块石及时进行二次爆破；爆破后高压水枪6持续洒水8～10min；

s6.出渣：对左岸高程1350m-1280m边坡，由于地形十分陡峭，难以形成明线临时出渣道路，为提供出渣条件，布置1条直径8m，深70m的溜渣竖井7，爆破后，用反铲将石渣翻入溜渣竖井7内，在溜渣竖井7底部用装载机将石渣装入自卸车运至渣场。出渣过程中，使用洒水车或洒水管道对爆堆充分洒水润湿，控制装渣和翻渣产生的粉尘。

s7.拆墙坎：将钢筋石笼挡渣墙1和预留岩坎4拆除，所述预留岩坎采用小规模松动爆破的方法分梯段逐层拆除，所述预留岩坎4拆除时导向爆破区钻孔深度为预留岩坎4底宽的2/3，爆破孔单耗为0.3～0.4kg/m，预留岩坎4爆破后，用反铲向内侧轻挖，防治石渣沿边坡滚落。

对实验例的现场进行监测，其监测结果如表1所示：

表1：现场监测结果

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。