水利工程施工中高邊坡支護與開挖技術的應用

孫麗娜

( 鐵嶺市水利勘測設計院，遼寧 鐵嶺112008)

水利施工過程中最為關鍵的技術就是高邊坡支護與開挖技術，一般水利工程項目所處的地理位置比較復雜，受到的外力也很多，工程施工的穩(wěn)定性是關鍵之一。高邊坡支護與開挖的質量如果處理不好就會影響工程的施工進度，也會給工程的安全埋下很多隱患，同時也會在無形之中增加施工的成本。所以在對水利工程進行施工時，一定要認真勘察施工現場的具體情況，邊施工邊調整，不僅要對周邊的地質條件有充分地了解，還要掌握準確的水文情況，并要對技術人員進行嚴格培訓，為其指明正確的施工方向，還可以避免高邊坡巖體發(fā)生順層滑塌的現象，在設計過程中就要對開挖的尺度嚴格把關，以保證水利工程施工的質量，確保國家水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1 高邊坡支護與開挖的施工爆破技術

以某水利水電工程的施工過程為例來論述高邊坡的支護與開挖。通過科學的分析認證得知該工程需要開挖和支護的工程量較大，需要進行明挖的土方量為24．62 萬m3，進行明挖的石方量為6．09 萬m3，用于護坡的混凝土量為0．83 萬m3，另外還需要不同種類的錨筋，總根數在0．5 萬左右。

根據水利工程的施工設計圖得知該水利工程的邊坡需要開挖的最大高度可達120 m，但在實際施工過程中，需要開挖的最大高度為140 m，這就需要做好科學的計劃與預算，這樣才可以保證施工環(huán)節(jié)的順利進行。電站廠房建設的主要形式為靠近岸邊的地面廠房類型，所有廠房的基本位置都位于鋼筋混凝土結構的石壩右岸，施工現場一共布置了4 臺水輪發(fā)電機組，發(fā)電機組的容量達880 MW，依據水利工程高陡邊坡的具體施工情況和地質特點布置爆破的實施步驟，要嚴格控制爆破的技術，保證開挖的質量。高邊坡支護與開挖中的爆破技術的具體程序主要包括以下幾個方面:

1) 控制和組織好爆破的網絡工程。該工程使用的爆破網絡是非雷管孔間的具有微差順序特征的爆破網絡，預裂孔的起爆時間要在75 ～100 m/s 之間，拱壩的建基面預裂孔的單響藥量要控制在＜20 kg 為宜，在離建基面30 m 以外的單響藥量一定要控制在＜100 kg，如果是15 m 以內的就要控制在＜25 kg，另外還要考慮到質點的振動速度大小，這樣才能保證施工的質量。

2) 要做好爆破孔和緩沖孔的鉆孔工作，在鉆孔時主要使用的是液壓鉆，二者的鉆孔位置要保持平衡，水平距離要控制在1 ～1．5 m，另外爆破孔孔底同預裂面的垂直距離要控制在＞2．5 m。通常情況下，緩沖孔的藥卷直徑要控制在50 mm左右，裝藥的方式一般為連續(xù)不耦合的兩段式，堵塞段的長度設置在1．0 ～1．5 m 之間，一般來說，線裝藥的密度是2．0 ～2．8 kg/m，第二段要封堵孔口，第一段要封堵中部。

3) 控制好預裂孔的尺寸和爆破標準。預裂孔通常有兩種類型，包括馬道水平預裂孔和坡面預裂孔，兩種鉆孔使用的機械也不同，尺寸的大小也要控制得當。在馬道水平預裂孔的鉆孔過程中通常使用的機械是YT28 型的手風鉆，孔深要控制在2 m 左右，各個孔之間的距離要控制在＜50 cm，將孔口堵塞的深度要控制在＜0．5 m。對于坡面預裂孔來說，孔徑的大小一般要控制在＜90 cm，在鉆孔的時候通常采用的是XZ－30 潛孔鉆，預計的深度一般為17．28 m，超深在0．5 m 左右，各個孔之間的距離控制在60 ～80 cm 之間。

2 邊坡開挖和支護的施工程序和關鍵技術

水利工程施工中進行邊坡開挖的主要方式是分層式，即從上到下的開挖方式，在使用過程中，還要將施工的區(qū)域劃分出來，以便可以對不同的層次采取不同的施工步驟和方式。主要根據水利工程的建設情況來分，該工程主要分成3個施工區(qū)間，按照河流上下游的方向，并且分區(qū)的特點都是從外向內推進的，每一分區(qū)的面積在600 m2左右，在區(qū)域間的水利工程項目施工時，采用的都是水平流水作業(yè)的方式。對水利工程高邊坡進行有效的支護可以保證區(qū)域內施工的質量，在支護施工中所用到的具體方法主要有以下幾點:

1) 采用錨桿支護的方式，這也是一種比較常見的方式。在水力發(fā)電站的高邊坡支護工程中應用非常普遍，尤其是利用邊坡錨桿開展最早的支護工作。在該工程中，在后邊坡高477 m 之內的廠房的建設工程中、在右壩肩高530 m 的工程建設中、以及在放空洞出口高465 m 的建筑范圍內，都可以采用錨桿支護的技術。通常錨桿依照梅花的形狀來進行布置，傾角控制在30°上下，要選擇符合標準的焊管和扣件，還要搭建好臨時的腳手架施工平臺，做好安全防護的措施，最好在腳手架上面鋪設比較結實的竹膠板，還要在支架周圍安裝安全網，切實保證施工人員的人身安全。

在進行錨桿鉆孔時，通常使用的工具是手風鉆和YQ －100B 簡易潛孔鉆，采用孔徑為48 cm 的焊管，搭設的腳手架高度在2．2 m 上下，在實施鉆孔時，要依據巖石的紋理和走向以及具體的傾角情況，及時調整錨桿孔的角度大小，鉆頭的選擇標準一般是要比錨桿本體的直徑大些，程度控制在18 cm上下。當鉆孔的深度達到標準需要時就可以利用高壓風將內部的雜質徹底清除，為下一步的施工提供便利條件。工程中所采用的錨桿型號應為普通的螺紋鋼筋，具有經濟可靠性。通常使用的水泥強度要大于一般的硅酸鹽水泥，砂粒的選擇也要適中，通常比較青睞于直徑＜2．5 cm 的中細砂，水泥砂漿的強度控制在M20 的等級范圍內。

2)做好排水孔的施工工作。在水利工程的施工中，要充分考慮到高邊坡的日常生產排水問題，如果排水工作沒有做到位，山體中的水就會給水利工程的高邊坡施工帶來很大的影響，嚴重的時候會造成坍塌的事故。為了防止此類事故的發(fā)生，在進行施工防護時經常使用的支護方式就是在高邊坡坡上開挖永久的排水孔，這樣就可以有效降低山體內部的水壓力，保證施工工程的穩(wěn)定性。此種方法在噴混凝土和貼坡混凝土的范圍內廣泛使用，并取得了明顯的效果。在該工程的施工中采用的是20 m3/min的空壓機，同時與YT －28 型的手風鉆以及相關設備相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔徑大小通常為50 mm，依照美化的形式進行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和錨桿保持一定的距離。為了避免排水孔在使用過程中發(fā)生塌孔等一系列問題，需要在排水孔的內部安裝孔徑4 mm 的PVC 管，以方便排水，達到預期的效果。

3) 要做好噴混凝土和貼坡混凝土的支護工作。噴混凝土也是在早期的高邊坡支護過程中經常使用到的方式，主要的實施內容就是強化和封閉已經開挖好的基建面層，有效降低水利工程基建面在陽光下曝曬的頻率，并減少風吹雨淋的次數，保證基建面的質量。此種方式廣泛應用于廠房高邊坡的開挖工程中、防空洞出口的開挖過程中、右壩肩開挖的過程中，可以起到良好的支護效果。在混凝土的供應過程中一般要配備2 臺JS1500 型的強制式拌和機，混凝土運輸車的容量一般為6 m3左右。在現場施工時要充分利用已經搭建好的腳手架平臺來進行混凝土的噴射，在這一過程中要使用TK961 型混凝土噴射機，依照濕噴法的步驟和程序來噴射混凝土，總厚度要控制在10 ～20 cm 之間。還有一種常用的方法是貼坡混凝土，當施工廠房的后坡高度達到390 m 時適宜采用。需要注意的問題是要保持貼坡混凝土的連續(xù)性，嚴格按照規(guī)定的程序施工。

3 總 結

綜上所述，水利工程施工過程中進行高邊坡的支護與開挖的質量控制具有重要的意義和作用，在設計階段就要對各種指標有一個清楚的認識，為實際的爆破和支護奠定良好的基礎。在該水利工程中，采用了比較科學合理的施工技術，對高邊坡的開挖與支護都起到了積極的促進作用，不僅可以保證工程在預定的時間內完成所有的施工項目，還可以提高混凝土的施工質量和邊坡開挖的效果，為水利工程的最后完工提供了便利的條件，也為同行業(yè)和相關領域的建設提供了可供參考的施工方案。

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