水利工程施工中的邊坡開挖支護(hù)技術(shù)研究

孫志超 孫桂芳

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

隨著施工技術(shù)的發(fā)展，水利工程邊坡開挖支護(hù)技術(shù)也得到創(chuàng)新發(fā)展，各類針對(duì)不同地質(zhì)條件的開挖支護(hù)施工技術(shù)越來越完善。在水利工程邊坡實(shí)際施工中，根據(jù)工程實(shí)際可選擇的施工方案越來越多樣化，保證施工技術(shù)方案的合理性和科學(xué)性，成為確保水利工程邊坡施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，根據(jù)工程實(shí)際選用科學(xué)的施工技術(shù)方案，對(duì)于提高邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量，保證水利工程安全穩(wěn)定具有重要意義[1]。

1 水利工程施工中邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的重要作用

在水利工程施工中，邊坡開挖是保證工程施工安全順利實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在水利工程施工中，隧洞進(jìn)出口及其附近、溢洪道、樞紐區(qū)公路等開挖邊坡、水庫邊坡以及河道邊坡等的開挖支護(hù)工作都會(huì)對(duì)工程安全產(chǎn)生直接的影響[2]。保證水利工程邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量，對(duì)于避免水利工程出現(xiàn)坍塌、滲水等不良情況具有重要作用。另一方面，隨著當(dāng)前水利工程施工質(zhì)量要求不斷提升，施工環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，工程建設(shè)存在的危險(xiǎn)因素也不斷增多，不僅影響工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低工程質(zhì)量，還可能導(dǎo)致施工人員安全受到威脅。因此，加強(qiáng)對(duì)水利工程邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，保障工程安全穩(wěn)定是十分重要的[3]。

在水利工程邊坡開挖支護(hù)施工中，要求工作人員要根據(jù)工程實(shí)際情況科學(xué)選擇邊坡開挖支護(hù)技術(shù)，對(duì)工程情況具體分析后制定合適的施工技術(shù)方案進(jìn)行具體施工。這樣一來，不僅能夠有效提高邊坡開挖支護(hù)施工效率，避免施工誤區(qū)，保證工程建設(shè)質(zhì)量[4]。同時(shí)還可以有效應(yīng)對(duì)邊坡巖層滑塌的情況，降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)，保證工程施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，延長水利工程的使用壽命，使水利工程價(jià)值最大化，從而更好地服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)和民眾生活。

2 水利工程施工中邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用分析

2.1 工程概況

某水利工程為水庫溢洪道開挖支護(hù)工程。水庫位于長江水系某支流左岸，是一座負(fù)責(zé)城市供水、農(nóng)田灌溉及農(nóng)村飲水的中型水利工程，水庫庫容總量約為1 400 萬m3，年供水量約為1 577 萬m3。溢洪道為開敞式岸邊溢洪道，位置設(shè)置在大壩右岸，組成部分包括過渡段、進(jìn)“U”型槽段、控制段、陡坡段和下游河道護(hù)底段等，全程長度約230 m，其中控制段長為20 m，過水凈寬為16 m，分成兩孔，b 型駝峰堰，高程672 m，兩溢流孔均設(shè)置弧形工作閘門，尺寸為8m×5m。

根據(jù)國家電網(wǎng)水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理中相關(guān)規(guī)定，該工程溢洪道開挖安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3 級(jí)，支護(hù)施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2 級(jí)。根據(jù)工程實(shí)際，在土方與石方開挖后，選擇錨桿支護(hù)施工和掛網(wǎng)噴混凝土施工，有效保證邊坡的穩(wěn)定性和整體的封閉性，避免環(huán)境風(fēng)化等造成邊坡失穩(wěn)、滑坡等現(xiàn)象。

2.2 邊坡開挖支護(hù)具體施工

2.2.1 施工準(zhǔn)備階段

在邊坡開挖施工前，根據(jù)工程實(shí)際情況需要做好充分的施工準(zhǔn)備，以確保工程順利實(shí)施。具體來說主要包括施工技術(shù)準(zhǔn)備與施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備2 個(gè)方面：1）加強(qiáng)施工技術(shù)準(zhǔn)備。施工人員需要在實(shí)際施工前熟悉掌握項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)報(bào)告等相關(guān)文件，同時(shí)做好施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察工作，嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定合理的施工方案。同時(shí)，根據(jù)施工方案各項(xiàng)內(nèi)容，明確各個(gè)施工環(huán)節(jié)目標(biāo)及責(zé)任，全面細(xì)致地做好施工圖紙、設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)變更等各方面的技術(shù)交底工作。尤其對(duì)于施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)與關(guān)鍵部位，各方協(xié)同制定專項(xiàng)施工方案，確保施工規(guī)劃順利實(shí)施。2）做好施工現(xiàn)場(chǎng)布置。①合理規(guī)劃施工道路，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將右岸上壩路與棄渣場(chǎng)連接直至右岸壩肩，并與進(jìn)場(chǎng)公路相連，將現(xiàn)有的6 m 寬的泥結(jié)石路面作為石料運(yùn)輸?shù)缆?，以及施工過程中溢洪道施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及出渣道路。②施工用風(fēng)。現(xiàn)場(chǎng)石方開挖主要采用YT-28 手風(fēng)鉆鉆孔，施工用風(fēng)為手風(fēng)鉆鉆爆用風(fēng)，右岸設(shè)置20 m3空壓機(jī)，個(gè)別部位設(shè)置2.5 m3移動(dòng)空壓機(jī)供風(fēng)。③施工用水。采用水泵至接從河道內(nèi)抽水至工作面，混凝土拌合用水有水泵直接抽取河道內(nèi)水至拌合站。④施工用電。采用施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的630 kVA 變電站，溢洪道部位設(shè)置配電箱，由配電箱將施工供電分配至各處。⑤工程棄渣場(chǎng)布置在進(jìn)場(chǎng)與上壩公路的交接位置，作為溢洪道開挖棄渣堆放場(chǎng)地。⑥施工機(jī)械配置。CAT320C 反鏟挖掘機(jī)、ZL30B 裝卸機(jī)、YT-28 手風(fēng)鉆、空壓機(jī)（20 m3）及移動(dòng)空壓機(jī)（2.5 m3）、混凝土罐車（8 m3）、鋼筋切斷機(jī)（GQ-40）、彎曲機(jī)（GJ7-40）、調(diào)直機(jī)（GTJ-4/14）、HPZ6T噴射機(jī)和混凝土拌合系統(tǒng)（JS1000）等。⑦人員配置。根據(jù)施工方案和施工進(jìn)度規(guī)劃，合理配置施工技術(shù)人員及管理人員，并明確其權(quán)責(zé)范圍，確保各環(huán)節(jié)施工落實(shí)到位。

2.2.2 邊坡開挖支護(hù)施工

在順利完成施工前期準(zhǔn)備工作后，根據(jù)施工方案結(jié)合實(shí)際開始進(jìn)行邊坡施工，選擇合理的開挖支護(hù)施工技術(shù)。該工程的具體施工步驟如下。

2.2.2.1 土方開挖施工

施工前，根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在對(duì)施工位置、施工方向、施工長度、施工高程復(fù)核完成后，確定方向樁人機(jī)配合開挖，邊坡預(yù)留20 cm 由人工開挖進(jìn)行清理，同時(shí)設(shè)置臨時(shí)排水系統(tǒng)。具體施工工藝流程如圖1 所示。

施工測(cè)量：進(jìn)場(chǎng)后，嚴(yán)格按照施工圖紙表明的施工范圍，確定導(dǎo)線點(diǎn)以及水位點(diǎn)等數(shù)據(jù)，建立工程測(cè)量控制網(wǎng)，確保施工放樣、定位精確。在單元開挖前，均需要實(shí)施邊線放樣和高程放樣。

施工清理：根據(jù)測(cè)量出的施工清理范圍，將施工現(xiàn)場(chǎng)障礙物進(jìn)行清除，施工范圍外的障礙物則根據(jù)監(jiān)理單位要求進(jìn)行清理。施工清理采用機(jī)械清理與人工清理相結(jié)合的方式。

土方開挖：場(chǎng)地清理完畢后，利用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行土方開挖。根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙，確定土方開挖的開挖線、開挖坡度以及幾何尺寸，最后的開挖斷面應(yīng)當(dāng)與要求的開挖幾何尺寸相符。在土方開挖過程中，如果出現(xiàn)超挖或者欠挖的情況，要及時(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，避免邊坡滑坡情況出現(xiàn)。對(duì)于山坡開挖，要在邊坡開挖上部采取永久性山坡截水溝施工，避免對(duì)邊坡開挖穩(wěn)定性造成影響。土方開挖棄渣采用自卸車運(yùn)輸并運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

基礎(chǔ)開挖檢查處理：在基礎(chǔ)開挖前進(jìn)行施工排水，并運(yùn)用自下而上的方法進(jìn)行，完成后，要及時(shí)向監(jiān)理工程人員上報(bào)并接受驗(yàn)收。

2.2.2.2 石方開挖施工

在土方開挖完成后，或者覆蓋層清理完成后，對(duì)巖石層進(jìn)行開挖。根據(jù)巖石開挖的難易程度，選擇合適的開挖方法。該工程石方開挖采用破碎錘破碎，在風(fēng)化嚴(yán)重節(jié)理發(fā)育的巖層直接用挖掘機(jī)開挖。在機(jī)械處理石方過程中，采用自上往下的順序，如果機(jī)械處理存在難度，則采用預(yù)裂爆破或光面爆破。將石方開挖后的棄渣裝至自卸車運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。

工程爆破鉆孔主要采用支架式潛孔鉆機(jī)鉆孔，人工裝藥按照梅花形布置鉆孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)驗(yàn)，確定預(yù)裂爆破鉆孔直徑為45 mm、鉆孔間距50 cm～60 cm、不耦合系數(shù)為Dd為2.05 m、線裝藥密度Qx為300 g/m、最小抵抗線W為0.5 m～0.6 m。預(yù)裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

光面爆破的鉆孔直徑45 mm，鉆孔間距40 cm～50 cm、裝藥密度Qx為250 g/m～350 g/m、炸藥直徑b為22 mm、不耦合系數(shù)Dd為2.0 m、最小抵抗線W為50 cm～60 cm。此外，為確保爆破安全性，在實(shí)際爆破施工前需要進(jìn)行持續(xù)的爆破試驗(yàn)與過程檢測(cè)，精確各項(xiàng)爆破數(shù)據(jù)和參數(shù)，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，加強(qiáng)安全防護(hù)。

2.2.2.3 土石回填

該工程中的土石回填主要是溢洪道邊墻土石渣回填、截流墻土石渣回填以及導(dǎo)滲盲溝系統(tǒng)碎石回填。土石渣回填需要在回填位置混凝土澆筑完成并達(dá)到強(qiáng)度要求之后進(jìn)行，碎石回填需要在導(dǎo)滲盲溝開挖到位并驗(yàn)收完成后才能進(jìn)行。為確保土石回填施工質(zhì)量，施工前需要做好基礎(chǔ)清理，并在隱蔽工程驗(yàn)收合格后，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行回填施工；在回填過程中，采用分層回填方法，利用打夯機(jī)每層夯實(shí)，回填寬度應(yīng)比設(shè)計(jì)寬度大30 cm；含有樹根草皮或者其他腐殖質(zhì)等雜物的土石料不能作為回填材料，注意控制回填材料的含水量。

2.2.2.4 邊坡支護(hù)施工

邊坡支護(hù)采用錨桿支護(hù)和掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)施工，具有占地面積小、支護(hù)施工成本低以及安全性高等優(yōu)勢(shì)。該工程邊坡支護(hù)主要是溢洪道兩岸永久邊坡支護(hù)，在邊坡開挖及驗(yàn)收完成后，按照相關(guān)規(guī)范及安全操作要求進(jìn)行腳手架的搭設(shè)，并由監(jiān)理人員驗(yàn)收完成后開始進(jìn)行錨桿支護(hù)施工，然后進(jìn)行掛網(wǎng)噴混凝土。具體施工流程如圖3 所示。

嚴(yán)格選擇邊坡錨桿材料，該工程采用錨桿材料為L=4 m的HRB400C25 鋼筋；鉆孔排列布置按照施工設(shè)計(jì)圖紙要求，布置為梅花形，鉆孔間距為2 m；在鉆孔開挖后及時(shí)對(duì)孔洞進(jìn)行清理，避免其中含有雜物，影響后期施工質(zhì)量。鉆孔完成后進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行先注漿后插入錨桿。排水孔結(jié)合錨桿支護(hù)施工，孔徑直徑為0.05 m，采用鉆機(jī)造孔，孔口用0.2 m 的PVC 管進(jìn)行保護(hù)措施，防治噴混凝土?xí)r排水孔堵塞。錨桿插桿安裝完成后，注意加強(qiáng)防護(hù)保養(yǎng)，提高水泥砂漿效果，保證錨桿穩(wěn)定性。同時(shí)要及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，確保錨桿支護(hù)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求，

當(dāng)錨桿達(dá)到一定強(qiáng)度之后，還是進(jìn)行掛網(wǎng)噴混凝土施工。鋼筋網(wǎng)制作成A6.5@15 cm×15 cm 的鋼筋網(wǎng)片，大小為1 m×1 m～2 m×2 m，鋼筋網(wǎng)片搭接長度為0.1 m。將鋼筋網(wǎng)與錨桿端部用點(diǎn)焊方式固定連接，與巖棉用插筋頭進(jìn)行支墊，并保證其在噴層居中，保護(hù)層厚度應(yīng)當(dāng)超過0.05 m。

噴射混凝土材料參數(shù)要根據(jù)試驗(yàn)確定，在滿足噴層性能指標(biāo)的前提下，盡可能減少水泥和水的用量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定速凝劑的摻量，噴射混凝土的初凝與終凝時(shí)間應(yīng)當(dāng)與施工設(shè)計(jì)與施工工藝要求一致，確?；炷翉?qiáng)度達(dá)標(biāo)?；旌狭显跀嚢柽^程中，采用自動(dòng)拌合系統(tǒng)，攪拌時(shí)間在1 min以上，采用人工攪拌的部分混合料，攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)在3 次以上，并且注意混合料顏色的均勻性。如果需要摻加外加劑的混合料，應(yīng)適當(dāng)延長其攪拌時(shí)間，并且在存儲(chǔ)及運(yùn)輸過程中避免雜物混入。

在混凝土噴射施工時(shí)，先要保證噴射工作面的清潔性，避免摻入其他雜物，同時(shí)用高壓水槍沖洗表面光滑的巖面，使其處于潔凈濕潤的狀態(tài)。如果存在涌水現(xiàn)象，就需要用排水管引走涌水，可以先噴射干拌混凝土，利用涌水融合后，逐漸加水最后噴射設(shè)計(jì)混凝土。注意噴射作業(yè)分區(qū)段進(jìn)行，按照自上而下的順序，分層分段噴射。噴層終凝2 h 之后，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面充分濕潤。

2.2.2.5 施工質(zhì)量控制措施

在該工程施工中，施工質(zhì)量控制措施主要包括以下7點(diǎn)：1）施工前做好技術(shù)交底工作，對(duì)施工人員進(jìn)行安全、質(zhì)量教育，加強(qiáng)安全意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)，采取全面質(zhì)量管理制度。2）按照施工圖紙、文件、規(guī)范及相關(guān)操作規(guī)程施工。3）收集整理工程施工各項(xiàng)資料，并利用計(jì)算機(jī)設(shè)備、信息技術(shù)進(jìn)行整理分析，及時(shí)總結(jié)施工技術(shù)，指導(dǎo)實(shí)際施工，并定時(shí)向監(jiān)理單位承包施工質(zhì)量月報(bào)。4）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢，每班設(shè)置質(zhì)檢員，落實(shí)“三檢制”，嚴(yán)格遵循施工工序，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并補(bǔ)救施工質(zhì)量隱患。5）及時(shí)將施工過程中出現(xiàn)的與設(shè)計(jì)條件不符的情況向監(jiān)理單位報(bào)告。6）嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，施工中開挖斷面、軸線施工進(jìn)行測(cè)量控制，對(duì)模板進(jìn)行測(cè)量校核。7）嚴(yán)格控制混凝土配合比，按照要求進(jìn)行抽樣送檢，及時(shí)上報(bào)監(jiān)理審核。

3 結(jié)語

在水利工程施工中，邊坡開挖支護(hù)施工關(guān)系到工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性，也是水利工程施工后續(xù)開展的重要保障條件。對(duì)于水利工程溢洪道施工更是如此，其邊坡開挖支護(hù)施工直接影響溢洪道工程施工質(zhì)量。在實(shí)際水利工程施工中，要求施工人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理制定邊坡開挖支護(hù)施工工藝，保證施工質(zhì)量。在該項(xiàng)目溢洪道水利工程邊坡開挖支護(hù)施工中，根據(jù)工程實(shí)際情況，確定采用錨桿支護(hù)施工和掛網(wǎng)噴混凝土施工，做好施工準(zhǔn)備和各階段工作，嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工流程，使溢洪道邊坡開挖支護(hù)施工效果滿足工程施工質(zhì)量要求。