水電站工程特陡高邊坡開挖施工監(jiān)測技術(shù)分析

王 平

（新疆維吾爾自治區(qū)水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心 新疆烏魯木齊市830000）

0 引言

水電站特高陡邊坡工程的開挖監(jiān)測問題是工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。關(guān)于邊坡工程的開挖監(jiān)測問題，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了如下研究:陳敬鑫[1]通過介紹邊坡開挖工程的淺層支護(hù)技術(shù)和深層支護(hù)技術(shù)的一般理論，給出了邊坡開挖施工技術(shù)在水利水電工程中應(yīng)用的要點(diǎn)，即爆破作業(yè)和支護(hù)施工注意事項(xiàng)。吳月霞[2]通過總結(jié)分析邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)，并將其應(yīng)用到工程實(shí)踐中，給出了邊坡工程開挖工作在建設(shè)前期和測量工作與鉆爆式開挖的要點(diǎn)，此外還介紹了邊坡工程支護(hù)中關(guān)于淺層支護(hù)和設(shè)計(jì)鋼筋網(wǎng)工作的要點(diǎn)。李野[3]在總結(jié)傳統(tǒng)邊坡工程受地質(zhì)條件、開挖工藝等因素受限的開挖質(zhì)量缺陷的基礎(chǔ)上，研究了一種基于快速采集開挖面參數(shù)及其預(yù)處理的方法，對邊坡工程開挖過程中容易造成超欠挖、半孔率、平整度等質(zhì)量問題，提供了有效的解決方式；此外作者還提出了基于激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的實(shí)施質(zhì)量分析與反饋方法，并建立了實(shí)時(shí)控制指標(biāo)計(jì)算模型，通過工程實(shí)踐驗(yàn)證，該方法具有高精準(zhǔn)度和時(shí)效性，對于邊坡開挖質(zhì)量的提高方面具有一定的參考和借鑒價(jià)值。盧才金[4]介紹了邊坡垂直開挖技術(shù)在山區(qū)道路擴(kuò)建中的應(yīng)用，贠永峰等[5]介紹了含軟弱夾層邊坡開挖與支護(hù)數(shù)值模擬，陳達(dá)等[6]介紹了基于現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬的公路邊坡開挖方案。

綜上所述，基于邊坡工程的開挖監(jiān)測問題，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量的研究和分析，但是針對水電站工程特陡高邊坡開挖施工監(jiān)測的研究還比較少，為提高工程施工質(zhì)量，提高施工效率，需要加強(qiáng)此方面的研究。因此，本文結(jié)合實(shí)際工程建設(shè)情況，對水電站工程的特陡高邊坡開挖施工監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行探討和分析。

1 水電站工程特陡高邊坡的施工難點(diǎn)

1）施工場地狹小。一般情況下，水電站施工區(qū)域都位于天然邊坡上，而且還需要隨時(shí)將爆破產(chǎn)生的石碴使用反鏟挖掘機(jī)倒運(yùn)到下部區(qū)域，然后通過主干線由汽車將石碴運(yùn)出。地基開挖后要馬上進(jìn)行支護(hù)工作，這就導(dǎo)致開挖工作和支護(hù)工作形成相互制約，互相之間相互干擾，給施工帶來了困難。

2）地質(zhì)條件復(fù)雜。水電站工程區(qū)域的特陡高邊坡范圍內(nèi)，通常都分布著較厚的堆積體，這些地區(qū)在地下水和裂隙水的相互作用下，堆積體很可能發(fā)生滑移、崩塌的現(xiàn)象。因此，在開挖的過程中要采取相應(yīng)的防范措施。

3）技術(shù)和質(zhì)量要求較高。水電站特陡高邊坡的開挖過程中，由于地質(zhì)條件比較復(fù)雜，因此在開挖、支護(hù)過程中要考慮對高邊坡穩(wěn)定性、壩肩槽開挖面平整度以及開挖和支護(hù)的強(qiáng)度控制等問題。同時(shí)為了確保施工安全，在實(shí)際施工過程中要有比較嚴(yán)格的質(zhì)量要求。

2 水電站特陡高邊坡開挖施工要求

針對水電站特陡高邊坡工程的施工特點(diǎn)，要求在施工過程中嚴(yán)格遵守如下規(guī)定，以保證工程施工的安全進(jìn)行。

1）嚴(yán)格按照程序進(jìn)行施工。工程進(jìn)行前，要首先完成頂部排水溝以及地表排水系統(tǒng)的建設(shè)，并且要求開挖臺(tái)階要向內(nèi)傾斜從而使地表水可以順利流入排水溝，這樣可以有效防止地表水滲入巖體。在開挖線內(nèi)側(cè)的各個(gè)梯段錨桿、錨索和噴護(hù)混凝土等要隨著開挖梯段的進(jìn)行而逐層下降。除此之外，要求開挖和支護(hù)工作相互協(xié)調(diào)進(jìn)行。

2）嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，施工的質(zhì)量要求實(shí)行“三級”控制方式，只有施工過程達(dá)到了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，才可以對下一道施工工序進(jìn)行施工。

3）嚴(yán)格配置相關(guān)設(shè)備。由于水電站施工地區(qū)處于山梁交錯(cuò)的區(qū)域，開挖落差較大，進(jìn)行出碴運(yùn)輸?shù)闹鞲傻缆洳钜簿拖鄳?yīng)增大，因此要求相關(guān)設(shè)備的使用要性能優(yōu)越，保證生產(chǎn)效率的穩(wěn)定，同時(shí)使用確保施工安全的技術(shù)工藝，嚴(yán)格按照要求把開挖產(chǎn)生的碴料進(jìn)行集中處理，然后使用大型的液壓挖掘機(jī)進(jìn)行裝碴工作，并使用大型的自卸汽車將廢渣運(yùn)到指定的棄碴場，從而有效保證出碴的通暢。

4）嚴(yán)格檢查觀測制度。水電站特陡高邊坡開挖施工工程完工以后，要求在進(jìn)行支護(hù)工作的同時(shí)布置了一定量的監(jiān)測觀測儀器，用于監(jiān)測水電站邊坡的穩(wěn)定性能，并且要求將量化后的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較判斷，及時(shí)反饋給相關(guān)技術(shù)人員，為下一步的施工工作提供必要的安全數(shù)據(jù)，從而有效保證工程的安全穩(wěn)定。

5）嚴(yán)格保障各個(gè)安全環(huán)節(jié)。水電站特陡高邊坡開挖施工工程中不僅存在上下形式的立體交叉作業(yè)，而且還由于地質(zhì)條件的影響而存在大量的安全隱患，因此，施工過程中要將安全施工作為作業(yè)的前提條件，在所有的安全措施到位的情況下，才可以進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)，同時(shí)，在施工過程中要進(jìn)行必要的檢查，對專業(yè)的施工人員要進(jìn)行定期的安全培訓(xùn)，從而有效減少安全事故的發(fā)生。

3 水電站特陡高邊坡開挖施工控制技術(shù)

綜合考慮水電站的復(fù)雜地質(zhì)條件，結(jié)合特陡高邊坡的施工技術(shù)特點(diǎn)，在開挖過程中要嚴(yán)格遵循相關(guān)的原則規(guī)范進(jìn)行施工。筆者提出了幾種針對水電站特陡高邊坡開挖施工的爆破技術(shù)要點(diǎn)。

3.1 預(yù)裂孔

預(yù)裂孔主要分成坡面預(yù)裂孔、馬道水平預(yù)裂孔兩種。坡面預(yù)裂孔的孔徑達(dá)90 mm，主要使用XZ-30 型潛孔鉆進(jìn)行造孔，要求間距為60～80 cm，并且要按照兩個(gè)爆破的梯段進(jìn)行同時(shí)預(yù)裂。藥卷的直徑要求為32 mm，導(dǎo)爆索為串聯(lián)間隔，底部進(jìn)行加強(qiáng)，線裝藥的密度要求在260～350 g/m 之間[7]。

馬道水平預(yù)裂孔則使用YT28 型手風(fēng)鉆進(jìn)行造孔，要求間距為50 cm，孔深為2 m，而且藥卷的直徑25 mm，線裝藥密度在150～200 g/m 之間。

3.2 緩沖孔與爆破孔

水電站邊坡開挖的厚度如果較大時(shí)，則需要按照梅花形進(jìn)行布孔。緩沖孔與爆破孔則主要使用液壓鉆進(jìn)行鉆孔，孔徑為90 mm，梯段的高度要達(dá)到7.5 m。緩沖孔和爆破孔相互保持平行，之間的距離要求控制在1～1.5 m 之間。另外，還要求爆破孔的孔底距離預(yù)裂面的垂直距離不能小于2.5 m。緩沖孔的藥卷直徑為50 mm，并且要分成兩段進(jìn)行連續(xù)的不耦合裝藥，第1段對中部進(jìn)行封堵，第2 段則對孔口進(jìn)行封堵，線裝藥的密度保持在2.0～2.8 kg/m 之間。

3.3 爆破網(wǎng)絡(luò)及爆破控制

施工過程中要求使用非電型雷管孔間微差順序的爆破網(wǎng)絡(luò)。預(yù)裂孔要在相鄰的梯段孔爆炸之前進(jìn)行起爆，起爆的時(shí)間不能小于75～100 ms。對于爆破網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對保證施工的安全有著重要的意義[8]。

4 特陡高邊坡工程施工中的質(zhì)量控制

1）充分應(yīng)用先進(jìn)科技監(jiān)控手段，使監(jiān)測成果更加安全可靠。針對水電站特陡高邊坡開挖后的巖體結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)特點(diǎn)，研究運(yùn)用相關(guān)塊體理論確定出邊坡中的局部不穩(wěn)塊體分布，采用針對特陡高邊坡設(shè)計(jì)的錨固方案進(jìn)行加固處理，對重點(diǎn)需要監(jiān)控的不穩(wěn)塊體進(jìn)行設(shè)點(diǎn)監(jiān)控。

2）嚴(yán)格監(jiān)爆破參數(shù)，為后期開挖工作打下良好基礎(chǔ)。通過對水電站特陡高邊坡爆破震動(dòng)后的震速實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控分析，發(fā)現(xiàn)控制爆破振動(dòng)強(qiáng)度要首先對預(yù)裂爆破中各個(gè)分段的裝藥量進(jìn)行有效控制；在預(yù)裂后要盡快實(shí)施崩巖的爆破操作，保證后期邊坡開挖工作的安全可靠。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)測對比，研究人員認(rèn)為，一般情況下應(yīng)該在下臺(tái)階預(yù)裂爆破實(shí)施完成后才進(jìn)行上臺(tái)階的錨噴支護(hù)，這樣可以有效保證錨噴支護(hù)系統(tǒng)的質(zhì)量。

3）針對邊坡工程互為影響的特點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控指導(dǎo)。針對水電站特陡高邊坡工程的項(xiàng)目較多而且相互影響的特點(diǎn)，對整個(gè)的施工流程進(jìn)行適時(shí)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控指導(dǎo)，從而對整個(gè)施工順序和工序進(jìn)行合理的調(diào)整。這樣就可以在確保安全和施工質(zhì)量的前提下，有效地加快邊坡開挖的速度。

總之，根據(jù)對水電站特陡高邊坡開挖監(jiān)控的各項(xiàng)工作進(jìn)行合理的安排，并對施工順序進(jìn)行有效的調(diào)整，對于保證施工質(zhì)量、提高施工效率有著非常重要的作用。

5 結(jié)語

水電站工程中特陡高邊坡開挖施工技術(shù)的優(yōu)化完善對整個(gè)施工的質(zhì)量和安全有著重要的作用，這是邊坡工程施工中的重要內(nèi)容。因此，為了驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)和施工方式的合理性，保證良好的施工質(zhì)量，需要對整個(gè)邊坡工程的開挖進(jìn)行全面的規(guī)劃設(shè)計(jì)，并建立相應(yīng)的安全監(jiān)測措施。在實(shí)際的施工過程中，要根據(jù)不同工程地質(zhì)情況和開挖環(huán)境對監(jiān)測方法以及施工方案進(jìn)行規(guī)劃，注意工程的整體穩(wěn)定性。