邊坡開挖支護技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用

張立軍

(遼寧省國際經(jīng)濟技術(shù)合作集團有限責任公司，沈陽 110013)

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邊坡開挖支護技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用

張立軍

(遼寧省國際經(jīng)濟技術(shù)合作集團有限責任公司，沈陽 110013)

受到各種地質(zhì)環(huán)境的影響，水利水電工程常常面臨著諸多施工問題。其中，最為常見的一種不利情況就是地質(zhì)條件下邊坡的開挖及支護問題，并且這一環(huán)節(jié)還處在比較關(guān)鍵的施工階段。換言之，水利水電工程邊坡開挖支護這一重要工程環(huán)節(jié)無法順利的開展和完成，對于整個水利水電工程的順利實施都會造成較大的影響。文章以新疆塔日勒嘎水電站工程作為研究對象，結(jié)合塔日勒嘎水電站施工建設(shè)中的實際情況，簡要探究對于邊坡開挖支護技術(shù)的科學(xué)規(guī)劃與合理運用。

邊坡開挖支護；水電站；水利水電工程；施工技術(shù)

1 工程案例概況

塔日勒嘎水利水電站工程壩址位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣轄區(qū)境內(nèi)，具體位置處在烏合沙魯大橋以上 600m。在區(qū)域內(nèi)，該水利水電工程是整個克孜河規(guī)劃2庫6級開發(fā)方案中的第二個梯級。目前，塔日勒嘎水電站主要以發(fā)電為主，周邊幾個縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活用電以及工業(yè)生產(chǎn)用電均由此提供。該水電站工程的壩址距離烏恰縣市區(qū)中心有60km的距離，距離附近的喀什地區(qū)有150km。整個項目工程是多個建筑物共同組成的：① 攔河大壩；② 左岸導(dǎo)流兼泄洪沖沙隧洞；③ 發(fā)電引水隧洞；④ 電站廠房；⑤ 右岸溢洪道。目前，該水電站工程屬于三等中型規(guī)模，地震設(shè)防烈度為IX度。其中，攔河大壩是由黏土心墻砂礫石壩施工而成。整個水電站水庫正常蓄水位為 2250m，死水位為 2245m。此外，工程大壩最高位置 43.6m。工程的右岸岸邊為開敞式溢洪道，在施工設(shè)計中，選用的是 2孔10×7m的駝峰堰。在左岸處，施工設(shè)計方面，主要是利用導(dǎo)流洞改建成泄洪沖沙隧洞。在隧洞的進出口設(shè)計上，底板高程 2218m，總長度為 505.6m，隧洞的開挖直徑為 8m，屬于圓形有壓洞。之所以這樣設(shè)計，最大的目的就是利用汛期洪水排泄庫內(nèi)常年積攢下來的淤泥、砂石。

2 水電站高邊坡開挖與支護措施

2.1 方案布局

本部分需要著重研究的是塔日勒嘎水利水電站的一處廠房，該廠房施工設(shè)計類型屬于岸邊式地面廠房。該廠房建筑內(nèi)，目前總共布置了4臺水輪發(fā)電機組。廠房占地長度為 130m，寬度為26m，高度67m，機組安裝高程為359m。在邊坡開挖的過程中，每隔15m處，布置一馬道，寬度控制在1.8-2.5m即可。此外，在該廠房388m高程以下的部分，均按照垂直開挖的方式來施工操作。整個工程項目的施工設(shè)計，一期支護廠房邊坡，在過程中，選擇的是錨噴的方式；二期支護時，在過程中，選擇的是鋼筋混凝土支護坡，也可以選擇使用錨索加固處理的方法。此次對該廠房建筑邊坡開挖支護施工的原因，主要是因為在設(shè)計初，計劃廠房最大開挖高度為120m，然而，在實際施工過程卻發(fā)現(xiàn)存在很大變故，最大開挖高差在140m。

2.2 邊坡開挖的操作方式分析

本次關(guān)于該廠房的邊坡開挖，①開挖土質(zhì)邊坡。開挖中，一般最表層為土質(zhì)邊坡，在開挖過程中，通常情況下都是采用由上而下的操作流程，以此來逐漸削坡。在削坡過程中，需要特別注意的是，(每次)削坡層的厚度盡量≤3m。此外，在削坡這一環(huán)節(jié)操作完成之后，使用反鏟挖掘機由主出渣道自行車挖出岔道實施到達作業(yè)面削坡。在施工中，對于作業(yè)人員的技術(shù)能力要求比較高，需要安排專業(yè)的施工者撇和人工修坡。在最初階段之所以要采用開挖土質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu)形式，其最大的優(yōu)勢就在于可以避免過多的集渣作業(yè)環(huán)節(jié)，提高了工程施工的整體效率，減少了工程作業(yè)的施工成本。②巖質(zhì)邊坡開挖。在該水電站廠房建筑巖質(zhì)邊坡開挖過程中，參考國內(nèi)的其他大型工程建筑，根據(jù)施工圖紙設(shè)計的要求，巖質(zhì)邊坡應(yīng)分層開挖，實施梯段爆破，開挖的高度可以控制在 6-10m。第二是臺階式分層爆破開挖的形式，如果邊坡的上層巖體難以全部及時支護，在這種情況下，那些沒有來得及支護施工的邊坡上層，由于受到了機械開挖卸荷、爆破震動、巖層切腳以上三重作用的影響，很容易就會造成出現(xiàn)不穩(wěn)定的巖體，并且會沿著軟弱夾層慢慢滑塌，大大增加了工程施工的不安全因素[1]。為此，在實施中每層距邊坡開挖線預(yù)留12m左右的平臺滯后鉆爆。

表1為此次水電站廠房邊坡施工采用鉆爆設(shè)計方法來施工保護層爆破參數(shù)。

表1 邊坡施工保護層爆破參數(shù)分析

從表1中可以得知，在邊坡施工鉆爆設(shè)計環(huán)節(jié)，非常關(guān)鍵，因為該環(huán)節(jié)的成敗很大程度上關(guān)乎著能否改善開挖質(zhì)量、加快施工進度、提高工程效率等。需要事先設(shè)計好相應(yīng)的參數(shù)，可以通過采取微差起爆技術(shù)。此外，為了進一步控制因爆破震動可能對邊坡巖體造成的不必要損壞，所以，在爆破設(shè)計、單響爆破藥量、起爆，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況優(yōu)化調(diào)整。

2.3 施工支護技術(shù)的應(yīng)用

在邊坡支護施工作業(yè)中，需要滯后于開挖作業(yè)面一個臺階。無論是從經(jīng)濟性、安全性、質(zhì)量等多方面來考慮，均比較有效。在我國國內(nèi)眾多水電站邊坡支護施工中，常見的施工方法有5種：①錨桿施工方法；②鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)方法；③噴混凝土施工方法；④排水孔施工法；⑤ 貼坡混凝土支護施工法。在這里結(jié)合著本水電工程實際，綜合考慮分析后，本次采用的有錨桿施工方法、鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)方法和噴混凝土施工法[2]。

首先來看錨桿施工的方法，該施工技術(shù)主要適用于一期支護，關(guān)于這一點，前文中也提到過了。本次施工中，錨桿參數(shù)為φ25@ 3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露1m。在設(shè)計上，此次主要按照梅花形狀來分布，將傾斜角度控制為 30°。準備工作做好之后，灌注M20水泥砂漿。施工過程中關(guān)于焊管的選擇，參數(shù)標準為φ48×3.5mm，并且需要先前做好施工腳手架。此外，為了保證該平臺安全可靠，必須要在平臺上方鋪設(shè)滿竹膠板，并且還需要在支架附近專門設(shè)置安全網(wǎng)。在錨桿鉆孔時，此次使用的手風鉆，其參數(shù)為φ25L=6.1m，φ25L=6.5m。鉆孔需要參照著巖石的走向來進行，并以此適時調(diào)整鉆孔角度。當鉆孔鉆到了事先預(yù)定的標準深度之后，接下來需要采用高壓風來將孔內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈。其次再來看鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)以及噴混凝土施工的技術(shù)方法。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)和混凝土施工，在水電站各類建筑施工中是必不可少的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以該水電站廠房來說，在施工中，此次采用的是φ48mm鋼管來搭設(shè)腳手架平臺，鋪設(shè)面積一般為 2m×2m，如此一來，便于后期的施工運輸。

3 結(jié) 語

新時期，隨著我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近年來國家政府一直加快社會主義各項事業(yè)的建設(shè)速度。其中，水利水電工程作為社會性、公共性的一項宏偉工程，施工難度比較大，對相應(yīng)的施工技術(shù)與機械設(shè)備的要求標準也比較高。特別是在我國中西部地區(qū)，比如，在湖北、在四川、在甘肅、在新疆等地，受到各種地質(zhì)環(huán)境的影響，水利水電工程施工工程中經(jīng)常遇到一些難點問題。正如文章所言，開挖與支護齊頭施工同時進行，不僅可以提高工程開挖的速度，并且對于后期的水電站建筑物結(jié)構(gòu)工程以及大壩填筑工程的施工提供了很大的便利。

[1]趙立猛.邊坡開挖支護技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)，2014(09):53-53.

[2]劉輝.新疆布爾津山口水利樞紐拱壩高邊坡開挖及支護技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2012，43(09):69-73.

1007-7596(2017)03-0122-02

2017-02-25

張立軍(1975-)，男，遼寧喀左人，工程師，研究方向為水利水電施工及管理。

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