淺談水利水電工程邊坡開挖支護(hù)的施工技術(shù)與應(yīng)用

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求也在不斷增多，為了滿足需要我們必須大力興建水利水電工程。為了保證工程質(zhì)量，必須要重視對(duì)工程邊坡的開挖和支護(hù)技術(shù)，這樣才能更好的為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供幫助。接下來(lái)，我們就對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；邊坡開挖技術(shù)；支護(hù)技術(shù)

1、引言

現(xiàn)在，水利水電工程已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，但是在建設(shè)過(guò)程中要受到各種地形和地質(zhì)因素的影響，這就大大增加了水利水電工程的建設(shè)難度。利工程施工中進(jìn)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(guò)程中，還要將施工的區(qū)域劃分出來(lái)，以便可以對(duì)不同的層次采取不同的施工步驟和方式。接下來(lái)，我們就以實(shí)際工程為例對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2、實(shí)際工程案例

該水利水電工程屬于II等工程，經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)查研究表明，這個(gè)工程的支護(hù)和開挖工作量為以下內(nèi)容：明挖的土方工程為24.62萬(wàn)立方米，明挖的石方為56.09萬(wàn)米，護(hù)坡的混凝土為0.83萬(wàn)米。根據(jù)工程的設(shè)計(jì)圖我們可以了解到，工程邊坡最大的開挖高度達(dá)到了120米。在水電站中一共安置了4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組的安裝高程達(dá)到了58.9m。

3、開挖邊坡的具體操作方式

3.1土質(zhì)邊坡的開挖方式

在修建水電站時(shí)要開挖土質(zhì)邊坡，在施工時(shí)必須要保證一定的施工順序，即由上至下進(jìn)行。另外要確保每一次削坡層的厚度要控制在3米之內(nèi)。削坡結(jié)束之后要使用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)面的削坡操作，另外在削坡的同時(shí)要進(jìn)行修坡，要安排專業(yè)的施工人員進(jìn)行。在施工過(guò)程中反鏟挖掘機(jī)要通過(guò)已經(jīng)修筑好的施工道路，并且建立起“之”字形的道路，這種形式有很多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是可以在作業(yè)過(guò)程中減少集渣環(huán)節(jié)，這樣就可以有效的提高施工效率，降低施工成本。另外，在施工過(guò)程中還要加強(qiáng)檢查力度。

3.2開挖巖質(zhì)邊坡的方法

一般我們都采取鉆爆法來(lái)進(jìn)行巖質(zhì)邊坡的開挖施工，開挖的順序也是從上到下進(jìn)行的，并且采取毫秒微差梯段爆破和噴錨支護(hù)的方法。

3.2.1開挖逐層爆破。在開挖巖質(zhì)邊坡時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)定應(yīng)該采取分層的梯段爆破法。一般要將梯段的高度合理的控制在6到10米。由于巖質(zhì)邊坡是較薄的順向的坡，另外開挖的坡角要比巖層的傾角大，所以最好不要進(jìn)行太大的切腳開挖。經(jīng)過(guò)研究調(diào)查顯示，我們要將開挖爆破的梯段控制在6米左右，這樣才能減少爆破的藥量。

3.2.2臺(tái)階式分層爆破開挖。在經(jīng)過(guò)一定的施工之后，邊坡會(huì)受到各種因素的影響，這樣就會(huì)加大支護(hù)難度。在爆破、巖層切腳和上層巖層的作用下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象。這是很不安全的，所以我們必須采取分層爆破的方式。

3.2.3薄層爆破開挖。對(duì)距邊坡12m內(nèi)側(cè)的巖體采取薄層爆破開挖，其開挖高度控制在3m左右。

3.3槽挖方法

針對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、開挖質(zhì)量要求高的施工狀況制定了槽挖施工技術(shù)措施，采取快慢結(jié)合的不同方式進(jìn)行開挖，即拉槽分層爆破開挖，臨近建基面的保護(hù)層開挖。

3.3.1拉槽分層爆破開挖。對(duì)不影響邊坡穩(wěn)定、無(wú)輪廓尺寸要求和建基面要求的巖體進(jìn)行開挖，即對(duì)于設(shè)計(jì)邊坡輪廓線12m以外的巖體采取垂直于河床方向的交錯(cuò)拉槽開挖方法，然后進(jìn)行擴(kuò)挖，分層下臥，層厚控制在6m。施工實(shí)踐證明：這種開挖方法機(jī)械化使用程度較高，挖、裝、運(yùn)匹配，實(shí)現(xiàn)了快速施工。

3.3.2臨近建基面的保護(hù)層開挖。對(duì)于超挖問(wèn)題我們要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這樣才能確保建基面的爆破效果，減少在爆破過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫。所以，在開挖時(shí)一定要重視質(zhì)量問(wèn)題，要對(duì)臨近建基面的保護(hù)層采取淺孔、密孔、少藥量的鉆爆技術(shù)進(jìn)行開挖。

3.4鉆爆設(shè)計(jì)方法

巖質(zhì)邊坡開挖的鉆爆設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其對(duì)于改善開挖質(zhì)量、加快施工、提高效率等有著重要的意義。設(shè)計(jì)鉆爆時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，在掌握巖石情況時(shí)必須做好巖石結(jié)構(gòu)勘察，采取生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)及對(duì)爆破參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整。此次工程中，巖質(zhì)邊坡的鉆爆施工積極采取了微差起爆技術(shù)、預(yù)裂爆破一次開挖成型技術(shù)，在對(duì)爆破設(shè)計(jì)、單響爆破藥量、起爆順序優(yōu)化調(diào)整之后，被爆巖體的破碎程度顯著改善，從而有效控制了爆破振動(dòng)給邊坡巖體造成的損壞，維持了2號(hào)導(dǎo)流洞工程的合理性。

4、邊坡開挖支護(hù)施工技術(shù)措施

水電站邊坡支護(hù)施工緊跟開挖作業(yè)面并滯后于開挖作業(yè)面1個(gè)臺(tái)階進(jìn)行，這樣既可避免開挖區(qū)域出現(xiàn)塌方，同時(shí)又加快施工進(jìn)度、保證了施工安全。具體采用如下施工方法：

4.1錨桿施工方法

錨桿是邊坡支護(hù)施工中常用的方法，水電站結(jié)合邊坡錨桿開展一期支護(hù)的方面較多。通常錨桿依照梅花的形狀來(lái)進(jìn)行布置，傾角控制在30°上下，要選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的焊管和扣件，還要搭建好臨時(shí)的腳手架施工平臺(tái)，做好安全防護(hù)的措施，最好在腳手架上面鋪設(shè)比較結(jié)實(shí)的竹膠板，還要在支架周圍安裝安全網(wǎng)，切實(shí)保證施工人員的人身安全。整個(gè)操作過(guò)程利用焊管和扣件搭設(shè)腳手架結(jié)構(gòu)，腳手架層高在2.2m左右，鉆孔需參照巖石走向、傾角等情況對(duì)錨桿孔角度調(diào)整，鉆頭直徑要比桿體直徑大18左右，鉆孔鉆到標(biāo)準(zhǔn)深度之后，需采用高壓風(fēng)清理干凈，把孔內(nèi)雜質(zhì)去除。錨桿選用II級(jí)普通螺紋鋼筋，水泥采用強(qiáng)度等級(jí)不低于P 042.5的普通硅酸鹽水泥，砂選用最大粒徑小于2.5的中細(xì)砂，水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M20，采用人工注漿并安裝錨桿。

4.2鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

水電站在邊坡施工中為有效遏制邊坡巖體遇水后發(fā)生塌滑、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，在邊坡的破碎區(qū)域選用掛鋼筋網(wǎng)的手段以進(jìn)一步提高邊坡的穩(wěn)定性。

4.3噴混凝土施工

噴混凝土也是在早期的邊坡支護(hù)過(guò)程中經(jīng)常使用到的方式，主要的實(shí)施內(nèi)容就是強(qiáng)化和封閉已經(jīng)開挖好的基建面層，有效降低水利工程基建面在陽(yáng)光下曝曬的頻率，并減少風(fēng)吹雨淋的次數(shù)，保證基建面的質(zhì)量。該施工方法是在邊坡開挖、放空洞出口邊坡開挖、右壩肩開挖中普遍使用，并取得了良好的效果。

本工程在邊坡噴混凝土的施工中，通過(guò)放空洞出口配備的2臺(tái)JS1500型強(qiáng)制式拌和機(jī)統(tǒng)一供應(yīng)混凝土，采用混凝土攪拌運(yùn)輸車將混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，利用錨桿施工己搭設(shè)好的鋼管腳手架平臺(tái)，采用TK961型混凝土噴射機(jī)按濕噴法工藝噴射C20混凝土，噴射混凝土的厚度為10—20cm噴混凝土施工時(shí)由預(yù)先埋設(shè)的鋼筋條進(jìn)行控制，采用鉆孔法檢查其噴射厚度。

4.4排水孔施工

考慮到邊坡長(zhǎng)時(shí)間的排水問(wèn)題，避免山體中的水壓力給邊坡帶來(lái)過(guò)大的損害，制定邊坡永久排水孔布設(shè)方案則成為了支護(hù)施工較為常用的方法。永久排水孔在噴混凝土或貼坡混凝土區(qū)域中的運(yùn)用廣泛，其對(duì)于減輕山體內(nèi)部的水壓很有幫助。

4.5貼坡混凝土支護(hù)

貼坡混凝土在邊坡施工支護(hù)中是普遍采取的一種方式，該操作對(duì)水電站邊坡施工的運(yùn)用條件為后坡高程達(dá)390m，該坡混凝土是厚度大于4cm的C20混凝土，為保證順向邊坡的穩(wěn)定性而在邊坡

局部陡峭的區(qū)域增加鋼筋條帶混凝土。選擇貼坡混凝土?xí)r要確保良好的持續(xù)性，施工操作必須按照水工混凝土的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制。

5、邊坡施工中安全監(jiān)測(cè)及防護(hù)措施

邊坡施工會(huì)受到很多因素的影響，比如說(shuō)施工周期和爆破安全距離等。這就造成了邊坡支護(hù)與邊坡開挖之間存在著一定的空間差和時(shí)間差，從而造成邊坡安全隱患。另外，在開挖區(qū)的原始山坡上本身就存在著很多坡面危巖，當(dāng)有降雨時(shí)，在雨水的作用下很容易出現(xiàn)下滑，這就增加了施工的安全隱患。為了保證施工的安全性，我們必須在施工時(shí)嚴(yán)格按照以下內(nèi)容進(jìn)行：

（1）對(duì)開口線以外原始邊坡坡面危巖進(jìn)行處理。

（2）對(duì)邊坡開口線上下一定范圍進(jìn)行鎖口和錨固。

（3）對(duì)開挖邊坡的巡視檢查，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。

（4）對(duì)地質(zhì)不利結(jié)構(gòu)面的重點(diǎn)辨識(shí)和處理。

（5）協(xié)調(diào)好開挖與支護(hù)的關(guān)系。

（6）利用馬道層層設(shè)防，防止上部滾石墜物傷人。

（7）重視邊坡安全監(jiān)測(cè)成果對(duì)施工的指導(dǎo)作用。

6、高邊坡加固治理方法及應(yīng)用

6.1混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

6.1.1混凝土抗滑樁

抗滑樁是穿過(guò)滑坡體深入穩(wěn)定土層或巖層的柱形構(gòu)件，用以支擋滑體的滑動(dòng)力，一般設(shè)置于滑坡的前緣附近，起穩(wěn)定邊坡的作用，用于正在活動(dòng)的淺層和中層滑坡效果較好。為了能使抗滑樁更有效的防止滑坡，在設(shè)置時(shí)應(yīng)將樁身全長(zhǎng)的1/3～1/4埋置于滑坡面以下的完整基巖或穩(wěn)定土層中，并灌漿使樁和周圍巖土體構(gòu)成整體，并設(shè)置于滑體前緣部分.使其能承受相當(dāng)大的壓力。

6.1.2 混凝土沉井

沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，施工中一般可分成數(shù)節(jié)進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)沉井的場(chǎng)地布置、受力狀態(tài)及基坑的施工條件等因素決定。在高邊坡工程中，沉井具有抗滑樁的作用和擋土墻的作用。

沉井施工包括平整場(chǎng)地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工難點(diǎn)。沉井下沉，是沉井的關(guān)鍵工序，其質(zhì)量的好壞將直接影響工程的質(zhì)量和進(jìn)度，在下沉?xí)r，應(yīng)盡量減少土體作用在沉井外壁的摩阻力；應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)方可開始挖土下沉；下沉過(guò)程中需控制防偏問(wèn)題，并做好及時(shí)糾偏措施等。而封底如不成功，將會(huì)導(dǎo)致沉井內(nèi)部出現(xiàn)滲漏。嚴(yán)重影響沉井壽命，因此，在封底前，應(yīng)清洗基面；在混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)，應(yīng)澆筑混凝土封底。

6.1.3 混凝土擋墻

混凝土擋墻是借助自身的重量以支擋滑體的下滑力的一種有效防止滑坡的常用方法，并可與排水等措施聯(lián)合使用。它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡，阻止滑坡體變形的延展，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能快速起到穩(wěn)定滑坡作用等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)混凝土擋墻時(shí)。應(yīng)根據(jù)最低滑動(dòng)面的形狀和位置來(lái)設(shè)計(jì)擋墻基礎(chǔ)的砌置深度，并在墻后設(shè)置泄水孔，使其不僅能削弱作用于擋墻上的靜水壓力，還能防止墻后積水浸泡基礎(chǔ)而造成的擋墻滑移。

6.3 減載、排水等措施的應(yīng)用

6.3.1 減栽反壓

減載反壓在邊坡加固治理中應(yīng)用廣泛。減載的目的在于降低坡體的下滑力，其主要方法是將滑坡體后緣的巖土削去一部分，但單單減載有時(shí)并不能起到阻滑的作用。最好是與反壓措施結(jié)合起來(lái)，即將減載削下的土石堆于邊坡或滑坡前緣阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施應(yīng)用于上陡下緩的滑坡效果更好。

6.3.2表里排水

排除地下水的方法，可根據(jù)地下水的埋深分為淺層地下水和深層地下水排水工程兩種。淺層地下水排水工程可采用截水溝、盲溝和水平鉆孔等方法；深層地下水排水工程可采用截水盲溝、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水，將盡可能降低邊坡巖體地下水位，減小滲水壓力，改善邊坡穩(wěn)定條件，提高邊坡穩(wěn)定性。

6結(jié)語(yǔ)

邊坡開挖與支護(hù)工程的施工作為水利工程施工中的重要環(huán)節(jié)，邊坡開挖與支護(hù)工程的施工質(zhì)量將直接決定整個(gè)水利工程施工的質(zhì)量。在上述水利工程中，采用了比較科學(xué)合理的施工技術(shù)，對(duì)邊坡的開挖與支護(hù)都起到了有效的質(zhì)量控制，不僅可以保證工程在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的施工項(xiàng)目，還可以提混凝土的施工質(zhì)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(guān)領(lǐng)域的建設(shè)提供了可供參考的施工方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]林宗元.巖土工程治理手冊(cè)[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[2]唐輝明，晏鄂川，胡新麗.工程地質(zhì)數(shù)值模擬的理論與方法[M].武漢.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2001.

[3]張顯書，劉貴應(yīng)，黃順濤，等.沙壩水電站高邊坡穩(wěn)定性的數(shù)值仿真模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].水利水電技術(shù)2005.

[4]翁澤平.高性能混凝土在水利施工中的應(yīng)用[J]. 技術(shù)與市場(chǎng)，2005（11）