黃龍公寨溝工程中開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

賈來(lái)喜

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

黃龍公寨溝水庫(kù)是一座以給黃龍縣城供水為主的水利工程。碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1299.00m，建基面高程1253.00m，最大壩高46.00m，壩頂寬度5.0m，壩頂長(zhǎng)290.00m，大壩開(kāi)挖主要部位是左右岸壩肩邊坡開(kāi)挖、壩基開(kāi)挖及下游消能防護(hù)區(qū)基礎(chǔ)和邊坡開(kāi)挖、管理房基礎(chǔ)開(kāi)挖、施工臨時(shí)道路和施工輔助設(shè)施。

2 大壩開(kāi)挖支護(hù)施工方法

2.1 土方明挖

2.1.1 施工準(zhǔn)備

在水利工程中，大壩水庫(kù)工程作為一個(gè)基礎(chǔ)性工程項(xiàng)目，其施工質(zhì)量將會(huì)給水利工程整體施工質(zhì)量和安全帶來(lái)一定影響。在大壩水庫(kù)工程施工建設(shè)中，開(kāi)挖支護(hù)作為重要內(nèi)容，開(kāi)挖技術(shù)和支護(hù)施工技術(shù)將決定水庫(kù)工程性能。在開(kāi)展開(kāi)挖施工工作之前，需要做好施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)道路等重新修建，配備專(zhuān)業(yè)的施工人員和施工設(shè)備，參與到施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有所了解，做好設(shè)備調(diào)試和保護(hù)工作。

2.1.2 測(cè)量放樣

在開(kāi)挖施工之前，需要利用型號(hào)為Rˉ202NE 全站儀對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，做好開(kāi)挖邊線放樣測(cè)量工作，在得到監(jiān)理部門(mén)審核通過(guò)以后才能開(kāi)展開(kāi)挖施工。

2.1.3 場(chǎng)地清理

在場(chǎng)地清理過(guò)程中，涉及的內(nèi)容有植被清理與表土清理。在植被清理過(guò)程中，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)中的樹(shù)根、雜草、垃圾等雜物進(jìn)行清理，防止給后續(xù)施工帶來(lái)影響，清理范疇可以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況和設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容進(jìn)行確定，對(duì)于工作面比較危險(xiǎn)的因素，及時(shí)清理。在植被清理過(guò)程中，可以利用1.2m3挖掘機(jī)進(jìn)行施工，配合人工施工方式。在清被清理完成以后，在左右兩岸的上下位置同步進(jìn)行，利用挖掘機(jī)進(jìn)行清理，將清理的雜物裝運(yùn)到對(duì)應(yīng)車(chē)輛中，將其運(yùn)送到指定位置，集中掩埋或者焚燒，保證周?chē)罕姲踩粫?huì)造成環(huán)境的污染。在表土清理過(guò)程中，存在一定的細(xì)根須、草本植物等植物的表層有機(jī)土壤。在表土清理過(guò)程中，需要利用1.2m3挖掘機(jī)施工，由20t 自卸汽車(chē)負(fù)責(zé)拉運(yùn)，挖掘機(jī)把表土集中清理到裝卸車(chē)指定位置，由裝卸車(chē)將其運(yùn)送到對(duì)應(yīng)的位置堆放[1]。

2.1.4 對(duì)于覆蓋層較薄的地段采用土方開(kāi)挖、拉運(yùn)

在土方開(kāi)挖過(guò)程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工方案要求進(jìn)行，開(kāi)挖需要由上至下進(jìn)行分層施工，嚴(yán)禁采用由下至上的施工方式。對(duì)于工程量比較集中的土方挖設(shè)，一般采用反鏟裝車(chē)，對(duì)于覆蓋層比較淺的路段，應(yīng)利用推出機(jī)進(jìn)行松動(dòng)處理，由推土機(jī)將土渣進(jìn)行集中處理，由自卸車(chē)運(yùn)送到指定位置。邊坡外側(cè)和溝槽土方可以利用反鏟直接挖裝，在人工配合下完成施工。

2.1.5 質(zhì)量保證措施

利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行土方開(kāi)挖過(guò)程中，要想防止邊坡開(kāi)挖線出現(xiàn)偏移，滿足施工要求，需要提前預(yù)留出寬度為0.3m 的保護(hù)層，通過(guò)人工方式進(jìn)行處理。在測(cè)量團(tuán)隊(duì)的配合下，利用全站儀精準(zhǔn)測(cè)量出開(kāi)口線，人工打樁防線布局，利用坡尺掛線人工修整，每間隔1m 位置設(shè)有一個(gè)監(jiān)測(cè)站，對(duì)其充分檢查，及時(shí)找到施工中存在問(wèn)題并處理，保證土方明挖滿足施工要求。對(duì)開(kāi)挖的邊坡及時(shí)噴護(hù)，防止修建以后的邊坡受到雨水等因素影響，造成邊坡內(nèi)部松散，通過(guò)噴射混凝土方式加固處理。

2.2 石方明挖

2.2.1 施工準(zhǔn)備

開(kāi)挖前期需要了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路等重新修建，要求施工人員提前進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，做好設(shè)備調(diào)試和保護(hù)工作，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)中各種風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別和控制。

2.2.2 測(cè)量放樣

在開(kāi)挖施工之前，需要使用型號(hào)為Rˉ202NE 全站儀完成土石分界線的測(cè)量工作，開(kāi)展邊線放樣工作，在經(jīng)過(guò)監(jiān)理部門(mén)審核通過(guò)以后開(kāi)展挖設(shè)工作。

2.2.3 場(chǎng)地清理

人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行場(chǎng)地表面的浮渣和雜物進(jìn)行清理，及時(shí)清理危石。

2.2.4 鉆孔爆破

（1）爆破方案。在開(kāi)挖施工過(guò)程中，一般采用的是深孔梯段與預(yù)裂相結(jié)合的爆破方法，梯段高度和設(shè)計(jì)臺(tái)階通常不會(huì)大于15m。在邊坡施工過(guò)程中，需要采用一次開(kāi)挖施工工藝，壩基和馬道預(yù)留對(duì)應(yīng)的保護(hù)層。保護(hù)層開(kāi)挖一般采用的是小梯段與預(yù)裂相結(jié)合的爆破方法。水平建基面開(kāi)挖則采取水平預(yù)裂法施工。

（2）生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)。在鉆孔爆破之前，需要做好爆破試驗(yàn)工作，獲得爆破相關(guān)參數(shù)，如爆破數(shù)值、保留巖體影響程度、爆破振動(dòng)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。爆破試驗(yàn)一般選擇在左右岸1299 高程以上巖體，選用2 號(hào)巖石乳化炸藥，爆破起爆網(wǎng)路使用的是毫秒微差網(wǎng)路，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和地質(zhì)條件，確定初步的爆破參數(shù)。

①深孔梯段爆破設(shè)計(jì)。在爆破施工之前，嚴(yán)格按照《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（SL47—94）要求，開(kāi)展爆破試驗(yàn)。爆破實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪亲岄_(kāi)挖施工更好地滿足各個(gè)建筑施工要求，對(duì)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整。②爆破試驗(yàn)。計(jì)劃在左右岸壩肩高程1299m 高程以上，其面積按200m2控制。結(jié)合設(shè)計(jì)方案中的地質(zhì)條件、鑿孔設(shè)備、起爆方式、裝載運(yùn)輸設(shè)備等，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)左右岸邊坡按臺(tái)階法預(yù)裂梯段爆破（梯段高度暫定15m）進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以工程類(lèi)比法初擬爆破開(kāi)挖參數(shù)見(jiàn)表1。③梯段爆破參數(shù)。結(jié)合以往的爆破試驗(yàn)，根據(jù)相似工程施工案例，按照設(shè)計(jì)方案中提出的大壩地質(zhì)地形條件和施工經(jīng)驗(yàn)，初擬梯段爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 石方開(kāi)挖爆破試驗(yàn)初擬參數(shù)

表2 初擬梯段爆破參數(shù)

2.2.5 土方明挖工程

（1）邊坡開(kāi)挖。邊坡開(kāi)挖前，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查邊坡巖體的穩(wěn)定性，包括設(shè)計(jì)開(kāi)挖線外影響施工的邊坡和岸坡；對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)挖線范圍內(nèi)存在不安全因素的邊坡必須進(jìn)行處理，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，山坡上所有危巖、不穩(wěn)定巖體均應(yīng)撬除。

開(kāi)挖應(yīng)自上而下進(jìn)行，高邊坡應(yīng)分階段開(kāi)挖，臺(tái)階（或?qū)樱┑母叨葢?yīng)根據(jù)爆破方法（如預(yù)裂爆破或光面爆破）、施工機(jī)械性能和開(kāi)挖區(qū)域的布置確定，豎坡梯高度一般不超過(guò)15m，嚴(yán)禁自下而上開(kāi)挖。

開(kāi)挖邊坡的支護(hù)應(yīng)在分層開(kāi)挖過(guò)程中分層進(jìn)行，上層的支護(hù)應(yīng)保證下一層的安全順利開(kāi)挖。上層支護(hù)未完成時(shí)，嚴(yán)禁相鄰下層開(kāi)挖爆破作業(yè)。

在工程驗(yàn)收前的施工期間，應(yīng)定期監(jiān)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。如有失穩(wěn)跡象，應(yīng)及時(shí)通知招標(biāo)人，并立即采取有效措施，確保邊坡穩(wěn)定。

（2）基礎(chǔ)開(kāi)挖。除經(jīng)招標(biāo)人專(zhuān)門(mén)批準(zhǔn)的特殊部位開(kāi)挖外，永久建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖均在干地中施工。

在開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)采取措施避免基礎(chǔ)巖石表面的爆破裂縫或原結(jié)構(gòu)裂縫的過(guò)度劣化和巖體的自然狀態(tài)。

采用預(yù)留巖體保護(hù)層的開(kāi)挖方法，上部開(kāi)挖的爆破孔不得穿透保護(hù)層。在開(kāi)挖防護(hù)層時(shí)，無(wú)論采用何種開(kāi)挖爆破方法，鉆孔都不應(yīng)鉆入基礎(chǔ)表面的巖體中。

基礎(chǔ)巖體保護(hù)層開(kāi)挖應(yīng)控制爆破或分層開(kāi)挖，采用分層開(kāi)挖時(shí)，必須嚴(yán)格控制垂直面保護(hù)層的開(kāi)挖爆破。

開(kāi)挖的巖石邊坡表面應(yīng)干凈、粗糙。邊坡巖石中的斷層、裂縫和軟弱夾層應(yīng)清除至施工圖紙規(guī)定的深度，然后按照施工圖紙的要求進(jìn)行處理。巖石表面不得有積水或流水，應(yīng)清除所有松散巖石。

2.3 支護(hù)

2.3.1 施工方法

（1）造孔、清孔。通過(guò)人工方式，在高壓風(fēng)或者鋼釬撬除開(kāi)挖面中松動(dòng)的浮石，根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容或者工程監(jiān)理部門(mén)的工作標(biāo)準(zhǔn)，確定錨孔位置。錨桿孔一般使用的是YT28 手風(fēng)鉆完成造孔工作，鉆孔傾角應(yīng)該垂直巖石或根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容操作[2]。造孔完成以后，應(yīng)該及時(shí)采取高壓水槍把孔內(nèi)中雜物進(jìn)行清理，封堵孔口，避免在施工中雜物掉落其中。

（2）錨桿制作。錨桿一般在鋼筋加工廠完成制作，嚴(yán)格按照施工要求確定直徑和長(zhǎng)度，將其存放在對(duì)應(yīng)位置，利用8T 載重汽車(chē)運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)。

（3）錨桿安裝。在錨桿安裝過(guò)程中，一般采用的是后注漿方式。注漿過(guò)程中，采用的是MZ-1 型注漿機(jī)灌注，在排氣管外泄水泥漿時(shí)，利用扎絲將排氣管管口捆綁處理，繼續(xù)灌注，直到內(nèi)部砂漿灌滿。在完成錨桿安裝工作以后，在砂漿凝固之前，不可撞擊或者拉拔錨桿。

（4）質(zhì)量檢查。在錨桿施工中，需要根據(jù)工程監(jiān)理部門(mén)提出的要求對(duì)錨桿孔鉆孔規(guī)格進(jìn)行檢查，做好記錄工作。選擇和現(xiàn)場(chǎng)錨桿直徑、尺度等規(guī)格相同的錨桿及塑料管，通過(guò)和現(xiàn)場(chǎng)注漿相同的材料與配制拌和砂漿，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)工藝要求完成注漿工作，養(yǎng)護(hù)7d 以后檢查其密實(shí)度，密實(shí)度應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求，檢查結(jié)果需要由工程監(jiān)理部門(mén)審核。在邊坡支護(hù)錨桿拉拔力檢測(cè)過(guò)程中，按照每組300 根的錨桿，抽取部分進(jìn)行檢查，試驗(yàn)在砂漿錨桿養(yǎng)護(hù)28d 以后進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，安裝張拉設(shè)備逐級(jí)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，在拉拔力得到預(yù)定要求以后，需要及時(shí)停止加載，完成試驗(yàn)。

2.3.2 噴射混凝土（含掛網(wǎng)）

（1）施工準(zhǔn)備。在噴射混凝土施工之前，需要向監(jiān)理部門(mén)提交噴射混凝土施工材料試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，報(bào)告中標(biāo)注了配合比試驗(yàn)結(jié)果、材料類(lèi)型，施工質(zhì)量管理對(duì)策等，完成試驗(yàn)測(cè)試工作，確定噴射混凝土施工質(zhì)量和強(qiáng)度，保證滿足施工要求，之后經(jīng)過(guò)監(jiān)理部門(mén)審核通過(guò)以后才能施工。

（2）基礎(chǔ)清理。在噴射混凝土試驗(yàn)檢測(cè)通過(guò)以后，開(kāi)展施工工作，利用高壓水槍將噴射面進(jìn)行清洗，在露出的鋼筋材料中安裝混凝土厚度標(biāo)志。

（3）掛鋼筋網(wǎng)。掛網(wǎng)鋼筋運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)以后，安排專(zhuān)業(yè)人員捆綁處理，單根鋼筋和開(kāi)挖面錨桿充分連接，分排焊接成主網(wǎng)，之后把鋼筋網(wǎng)縱橫加密處理，網(wǎng)片和巖面之間距離控制在5cm 以?xún)?nèi)。

（4）混凝土噴射施工。在進(jìn)行噴射混凝土施工過(guò)程中，一般采用的是ZPGˉⅡ型轉(zhuǎn)盤(pán)式混凝土噴射機(jī)施工?；炷猎诎韬驼就瓿蓴嚢韫ぷ?，其配合比需要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，混凝土干料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)以后，人工將其噴射到篩網(wǎng)內(nèi)。通過(guò)采取分片分層施工方式進(jìn)行噴射，將混凝土均勻地噴射在坡面中，噴射過(guò)程中噴嘴應(yīng)該和噴面保持垂直，和巖面之間距離控制在1.0m 左右。為了減少回彈過(guò)程中氣孔，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整好其氣壓，保證噴射混凝土和巖面充分結(jié)合。混凝土一般填充在鋼筋網(wǎng)和巖面之間空隙中，確保將鋼筋網(wǎng)表面混凝土厚度控制在10cm 左右。噴射厚度控制在20cm 左右，采用分2 層方式完成噴射工作，每層控制厚度10cm。在完成噴射工作以后，應(yīng)該及時(shí)清理表面的雜物，混凝土終凝2h 以后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)控制在7d 以上。

（5）質(zhì)量控制。在對(duì)噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是根據(jù)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)獲得，滿足施工圖紙要求。在保證噴層性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)的情況下，盡可能的減少水和水泥用量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定了促進(jìn)劑的用量，噴射混凝土初凝和終凝時(shí)間滿足現(xiàn)場(chǎng)噴射工藝要求，噴射混凝土厚度和強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，噴射混凝土與巖石之間的粘結(jié)力和噴射混凝土層之間的粘結(jié)力。根據(jù)監(jiān)理指示，鉆取直徑為100mm 的芯樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)提交給監(jiān)理部門(mén)。如果混凝土出現(xiàn)鼓包、剝落、強(qiáng)度低或其他缺陷，應(yīng)及時(shí)清理和修復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在黃龍公寨溝水庫(kù)工程大壩開(kāi)挖支護(hù)工程施工過(guò)程中，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況和施工技術(shù)要求，完成開(kāi)挖和支護(hù)施工工作，按照相關(guān)流程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，不同環(huán)境下，采用的開(kāi)挖和支護(hù)方式不同，需要科學(xué)判斷，保證黃龍公寨溝水庫(kù)工程大壩開(kāi)挖支護(hù)工程施工質(zhì)量和效果。