邊坡明挖支護(hù)技術(shù)在某水電站施工中的應(yīng)用

穆國鋒

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州450001)

1 前言

布桑加水電站地處剛果(金)南部的盧阿拉巴省，根據(jù)此水電站工程現(xiàn)場的條件調(diào)查，其壩址位于Nzilo-Busanga峽谷出口上游1.30 km處，且在上游地區(qū)建設(shè)有其他的水電站，該壩址與這些水電站的距離較近。為達(dá)到河道行洪標(biāo)準(zhǔn)，在施工建設(shè)時需對河道右岸山體開展開挖作業(yè)，開挖總長175 m，尤其要注重土石方開挖與支護(hù)方式的選擇。

2 工程的特點與難點

2.1 工程特點

此水電站項目實施中，施工特點具體體現(xiàn)在以下幾個方面：一是廠房后邊坡高并且陡峭。根據(jù)對本工程現(xiàn)場情況的調(diào)查和總體規(guī)劃，在該廠房后邊坡非常陡峭，高差在100 m以上，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，頂部無須開挖，現(xiàn)場施工人員在作業(yè)進(jìn)行時，只需要將坡面碎石清理干凈即可。因為在此施工時現(xiàn)場交通條件不便，很多的大型設(shè)備無法順利達(dá)到指定的工程現(xiàn)場，人工作業(yè)量龐大，一旦在施工作業(yè)中遇到了不穩(wěn)定塊體且清除不及時，可能會引起一定的工程事故。二是下部邊坡開挖。結(jié)合該工程現(xiàn)場的圖紙分析和審核，發(fā)現(xiàn)當(dāng)廠房左右兩側(cè)的邊坡開挖到千枚巖邊坡時，邊坡開挖的技術(shù)難題較多，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，采用直立邊坡開挖的方式可以有效減少邊坡開挖后坡面倒坡的問題，但此施工作業(yè)中尤其要注意坡面垂直度的科學(xué)控制，在遵循開挖施工要求的基礎(chǔ)上及時做好相應(yīng)的支護(hù)處理。

2.2 工程難點及采取的措施

此工程建設(shè)中的開挖和支護(hù)施工是主要的施工難點，針對廠房開挖作業(yè)，重點是做好以下幾個方面的開挖施工處理：①邊坡危巖體開挖，此開挖環(huán)節(jié)進(jìn)行時，從左岸上壩路修筑施工便道修筑到危巖體頂部EL850 m的位置，遵循從上到下分層梯段開挖的施工要求；②左側(cè)邊坡開挖，從左岸上壩路修筑施工便道到左側(cè)邊坡頂部EL820 m處，在同樣遵循從上到下分層梯段開挖原則；③覆蓋層清理，針對邊坡工程現(xiàn)場的覆蓋層處理，因為現(xiàn)場的地形地勢不夠平坦，采用人工清理，將覆蓋層中的雜草或者樹木清除干凈并及時掛網(wǎng)噴錨施工；④基坑開挖，下游圍堰修筑施工便道，開展分層開挖作業(yè)。

對支護(hù)方面的施工難點，采用以下處理方式：①開挖分塊，開挖梯段內(nèi)分塊進(jìn)行鉆爆、出渣作業(yè)。爆破塊規(guī)模根據(jù)梯段開挖的分層高度、鉆孔及挖掘、運輸設(shè)備確定，本標(biāo)段各部位開挖爆破按分層分塊設(shè)計。根據(jù)道路布置情況，一般以爆破后能夠直接出渣的道路切入點部位為第一塊，然后依次向后側(cè)或兩側(cè)劃塊展開。②開挖分層，廠房左右側(cè)邊坡以及下游河道擴(kuò)挖按照馬道高度分層，每級高15 m，每級馬道之間分2層進(jìn)行開挖，開挖分層高度約7.50 m。

3 土石方明挖施工措施

3.1 開挖分塊

在土石方的開挖梯段內(nèi)，施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的施工條件，開展分塊的鉆爆和出渣作業(yè)，在這些作業(yè)開展的過程中，爆破塊規(guī)模的確定應(yīng)將梯段開挖的分層高度、鉆孔與挖掘設(shè)備等作為依據(jù)。結(jié)合布桑加水電站的土石方開挖的施工要求，在該施工區(qū)間內(nèi)的各個部位開挖鉆爆作業(yè)中，應(yīng)遵循分層分塊的施工原則，結(jié)合現(xiàn)場的道路布置，將爆破后可以直接作為出渣道路切入點部位作為第一塊，隨后的開挖分塊作業(yè)中，依次在第一塊依次向后側(cè)或者兩側(cè)繼續(xù)分塊作業(yè)。

3.2 開挖分層

廠房左右側(cè)邊坡與下游河道擴(kuò)挖作業(yè)作為整個工程中的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，按照馬道高度分層開挖，將每級的高度保持在15 m左右，且每級馬道分2層組織開挖作業(yè)。

3.3 廠房開挖

左右側(cè)邊坡分布有大量的石方，開挖作業(yè)的難度較大，為保障開挖作業(yè)的高效進(jìn)行，最好選用鉆爆法施工，主爆孔造孔作業(yè)中，所使用的設(shè)備是D7液壓鉆機(jī)和YQ100B設(shè)備，在左右兩側(cè)邊坡分別設(shè)置1臺D7液壓鉆機(jī)、5臺YQ100B。邊坡馬道與水平建基面上，必須預(yù)留2.00 m厚度的保護(hù)層，針對地質(zhì)缺陷部位，尤其是注重坑、槽的開挖和處理。

因為在左右側(cè)邊坡作業(yè)中，存在著一定的覆蓋層分布，為促進(jìn)開挖目標(biāo)的實現(xiàn)，需利用斗容1 m3反鏟來組織開挖，開挖出來的石渣處理時，選用1.60 m3液壓反鏟集料裝20 t自卸汽車來及時出渣，左右側(cè)邊坡的開挖作業(yè)中，尤其要保障設(shè)備配置的合理性。開挖作業(yè)中嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖情況，如果在開挖作業(yè)中遇到了難以一次預(yù)裂爆破到位的邊坡面，在爆破作業(yè)開展時，應(yīng)加強(qiáng)超欠平衡原理來保障爆破質(zhì)量與安全。

針對明挖梯段的鉆孔作業(yè)，D7液壓鉆機(jī)和YQ110B是不可或缺的設(shè)備，在鉆孔作業(yè)時，應(yīng)保障邊坡預(yù)裂、主爆鉆孔的規(guī)范性，且鉆孔的同時應(yīng)注意造孔傾斜度的科學(xué)控制，使用坡度尺將傾斜度偏差控制在合理范圍內(nèi)，提高預(yù)裂處理效果。如果工程現(xiàn)場存在造孔難以到達(dá)的部位，在施工作業(yè)開展時，應(yīng)借助YT28手風(fēng)鉆鉆孔爆破作業(yè)的方式，在側(cè)邊坡馬道建基面水平預(yù)裂施工時，需利用特定型號的手風(fēng)鉆來完成，每次臺階爆破作業(yè)開展時，最后一排爆破孔的孔距和單孔裝藥量應(yīng)適當(dāng)減小一些。

4 支護(hù)施工

4.1 錨桿施工

綜合該工程現(xiàn)場的相關(guān)情況，在此工程中選用的是錨桿支護(hù)方式。為提高錨桿支護(hù)施工質(zhì)量，現(xiàn)場施工人員應(yīng)注意以下的施工要點：①施工企業(yè)應(yīng)安排測量人員來分析施工圖紙，根據(jù)圖紙設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作面布眼，依據(jù)不同的孔深、工作面要求，配置好相應(yīng)的鉆機(jī)和手風(fēng)鉆等開展相應(yīng)的鉆孔作業(yè)，在鉆孔的同時還應(yīng)該考慮巖石走向、傾角等，情況，科學(xué)進(jìn)行錨桿孔角度的調(diào)整和優(yōu)化。②在鉆孔深度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)入高壓風(fēng)吹孔作業(yè)，及時將孔內(nèi)的碎屑和積水等清除干凈。③支護(hù)作業(yè)開展時，采用先注漿后插錨桿的施工方式，首先利用特定型號的砂漿泵向孔內(nèi)注入一定量的水泥砂漿，注漿管插入到與孔底相距5～10 cm時，在漿液緩慢注入的過程中，緩慢拔出注漿管，并在注漿管拔出的同時及時堵住孔口，避免漿液的過度溢出，插入錨桿，對于孔口不滿要及時補灌，隨后利用砂漿來將孔口徹底抹平。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)作業(yè)開展的過程中，施工人員應(yīng)加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔位置、方向、孔徑和孔深等參數(shù)的控制，嚴(yán)格按照施工圖紙的標(biāo)準(zhǔn)來組織施工作業(yè)。鉆孔孔深和孔徑設(shè)計均應(yīng)該符合相應(yīng)的設(shè)計值，施工人員應(yīng)按照施工標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整好傾斜度、方位角等各個參數(shù)。在鉆孔斜度控制時，需利用專業(yè)導(dǎo)向儀來實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。在全部的鉆孔作業(yè)結(jié)束以后，及時做好孔斜、方位角、孔深等的測量，不符合施工標(biāo)準(zhǔn)的鉆孔及時作廢，通過全孔灌注M25水泥砂漿回填鉆孔再次開鉆。預(yù)應(yīng)力錨索施工作業(yè)進(jìn)行時，錨固段盡量處于穩(wěn)定和完整的巖層中。鋼絞線張拉伸長值計算公式如下：

ΔL=PL/AE

(1)

上式中，P代表的是預(yù)應(yīng)力鋼絞線平均張拉力(N)，L、A、E分別代表的是預(yù)應(yīng)力鋼絞線長度(mm)、預(yù)應(yīng)力鋼絞線公稱面積(mm2)、預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量(N/mm2)。

邊坡加固作業(yè)中，預(yù)應(yīng)力錨索可以沿滑動面產(chǎn)生抗滑力和法向阻力，對巖質(zhì)邊坡加以加固。錨固力計算公式如下：

pt=γQehkSxSy/cosβ

(2)

上式中，γQ、ehk分別代表的是荷載分項系數(shù)、側(cè)向巖土壓力水平分力標(biāo)準(zhǔn)值，Sx、Sy為錨索的水平間距與垂直間距，β為后裂隙傾角。

封孔回填灌漿作業(yè)的實施過程中，一般是在錨索張拉鎖定3 d以后實施，在正式的封孔回填灌漿作業(yè)之前，現(xiàn)場監(jiān)理人員應(yīng)對錨索應(yīng)力加以檢查，當(dāng)其達(dá)到設(shè)計值標(biāo)準(zhǔn)以后開展這一施工作業(yè)。封孔回填灌漿作業(yè)時所選擇的材料應(yīng)與錨固段的灌漿材料相同，為達(dá)到最為良好的灌漿效果，在灌漿作業(yè)實施之前，施工企業(yè)應(yīng)安排專人進(jìn)行孔道的沖洗，及時排出孔中的積水，將灌漿壓力控制在合理的范圍內(nèi)。灌漿作業(yè)時，組織專人對出漿管排水、排漿情況實時監(jiān)測，只有當(dāng)排漿濃度與進(jìn)漿濃度相同的情況下，進(jìn)入屏漿作業(yè)環(huán)節(jié)，屏漿壓力、時間均應(yīng)該與內(nèi)錨固段保持一致。為使工程現(xiàn)場所有空隙均能夠被漿液回填密實，在漿液初凝作業(yè)之前，應(yīng)至少開始兩次的補充灌漿作業(yè)，在漿液凝固以后，屏漿作業(yè)時的灌漿壓力保持在0.40 MPa左右。

4.3 護(hù)坡框格梁施工

錨桿孔測量放線。施工人員應(yīng)按照設(shè)計圖紙與施工要求，在坡面上準(zhǔn)確測放出錨桿孔位置，將孔位偏差控制在合理的范圍內(nèi)。豎肋長度應(yīng)根據(jù)邊坡高度來科學(xué)確定，但錨桿位置應(yīng)按等風(fēng)坡面的長度來實現(xiàn)精準(zhǔn)放樣，在此過程中間距可以適當(dāng)調(diào)整。錨桿鉆孔。鉆孔作業(yè)時必須是干鉆，使得在錨桿作業(yè)過程中，邊坡巖體可以保持穩(wěn)定性和可靠性，鉆孔速度的控制也尤為重要，應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)性能和錨固地層條件，選擇恰當(dāng)?shù)你@孔速度，嚴(yán)禁在鉆孔過程中出現(xiàn)扭曲、變徑的情況。錨桿孔檢驗。在全部的鉆孔作業(yè)結(jié)束后，監(jiān)理人員應(yīng)檢查鉆孔的相關(guān)參數(shù)是否達(dá)到施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只有質(zhì)量驗收通過以后方可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的施工作業(yè)。錨桿體制作與安裝。沿著錨桿軸線方向進(jìn)行鋼筋托架的設(shè)置，每組鋼筋托架之間應(yīng)保持2.00 m的距離，將錨桿保護(hù)層厚度保持在25 mm以上。錨筋尾端要做好防腐設(shè)計，而端頭要保證與框架梁鋼筋的牢固焊接。

5 結(jié)語

土石方明挖與邊坡支護(hù)作為水電站施工建設(shè)中的重點環(huán)節(jié)，在施工作業(yè)過程中，施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的施工條件，來確定最佳的施工方案，并將施工時的各個參數(shù)控制在合理的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，提高水電站的綜合效益。