水利水電施工工程中邊坡開挖支護(hù)技術(shù)

李孝忠

興義市重點(diǎn)水利項(xiàng)目建設(shè)中心 貴州 興義 562400

引言

邊坡開挖支護(hù)技術(shù)是把錨索技術(shù)融入邊坡﹑巖石等有塌方風(fēng)險(xiǎn)的位置，讓建筑項(xiàng)目不會(huì)為了降低邊坡安全隱患進(jìn)行削坡處理，在進(jìn)行水利水電施工時(shí)能夠使用邊坡開挖技術(shù)，將施工范圍內(nèi)的邊坡進(jìn)行硬化處理，避免出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象。同時(shí)，施工過程中也需要應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)保障項(xiàng)目的安全性。由此可見邊坡開挖支護(hù)技術(shù)在水利水電工程施工中具有極其重要的作用，需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善。

1 水利水電施工工程中邊坡開挖技術(shù)的闡述

水利水電工程是一項(xiàng)利國(guó)利民的民生工程，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平不斷上升的同時(shí)，國(guó)家加大了水利水電工程建設(shè)的投入力度，在各地興建了許多新的工程項(xiàng)目，由于施工位置普遍屬于環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，不但讓水利水電工程面臨許多施工難題，還對(duì)工程的穩(wěn)定性和牢固性有較大負(fù)面影響。所以合理的利用邊坡開挖支護(hù)技術(shù)，能夠確保工程安全性，提高水利水電建筑的工程質(zhì)量。

1.1 土質(zhì)邊坡的開挖施工

對(duì)土質(zhì)邊坡進(jìn)行開挖支護(hù)施工是水利水電工程中經(jīng)常遇到的情況，由于土質(zhì)邊坡質(zhì)地松散﹑承載力差，很容易造成堤壩坍塌和泥土滑塌等安全問題，所以在進(jìn)行土質(zhì)邊坡開挖支護(hù)施工時(shí)，要充分分析當(dāng)?shù)赝临|(zhì)層的特性，從上而下進(jìn)行開挖工作，并且需要邊挖邊采取防護(hù)措施，已經(jīng)開挖好的邊坡一定要結(jié)合后續(xù)支護(hù)施工需求，控制削坡的厚度，避免坡度數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確給后續(xù)支護(hù)施工帶來(lái)困擾，最好是使用反鏟挖掘機(jī)等﹑錨固臺(tái)車﹑開槽格構(gòu)梁安裝綜合作業(yè)車等設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，在確保開挖工作的準(zhǔn)確性和精密度時(shí)，加快施工進(jìn)度提高開挖效率[1]。目前土質(zhì)邊坡的開挖技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)削坡和修坡同時(shí)進(jìn)行，可以節(jié)約人力物力，保障施工進(jìn)度，同時(shí)這種操作方式對(duì)施工人員的技術(shù)要求比較高，需要多種機(jī)械設(shè)備交叉作業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)邊坡“開挖一級(jí)，防護(hù)一級(jí)”的要求。

1.2 巖質(zhì)邊坡的開挖施工

進(jìn)行巖質(zhì)邊坡開挖施工前，一定要讓施工團(tuán)隊(duì)熟悉圖紙和設(shè)計(jì)文件，并進(jìn)行控制點(diǎn)復(fù)測(cè)級(jí)原地面復(fù)測(cè)的工作，優(yōu)先使用爆破開挖的施工方法，施工流程為：①先進(jìn)行測(cè)量放樣，確定爆破邊線；②再確定爆破點(diǎn)，使用鉆孔設(shè)備對(duì)爆破點(diǎn)進(jìn)行開挖作業(yè)；③在爆破操作前對(duì)器材進(jìn)行檢查和試操作；④清理炮孔并進(jìn)行炸藥裝填；⑤連接起爆網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行起爆工作；⑥最后對(duì)巖質(zhì)邊坡開挖現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清掃工作。如果施工地段的巖質(zhì)邊坡屬于石質(zhì)破碎較松軟的地質(zhì)，可以直接使用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。通常情況下，爆破作業(yè)會(huì)使用多臺(tái)階﹑小孔距控制爆破的方案，這個(gè)施工方案的特點(diǎn)是爆破點(diǎn)的鉆孔較淺﹑打眼密度高﹑炸藥的使用量少，能夠大面積覆蓋，使用這個(gè)方案需要采取鋼軌排架防護(hù)以及“炮被”覆蓋結(jié)合的防護(hù)措施，這樣能夠?qū)Ρ圃斐傻娘w石和滾石起到一定抑制作用[2]。

目前巖質(zhì)邊坡的開挖施工，根據(jù)巖質(zhì)層特性主要可分為以下四種爆破方式：①逐層爆破，根據(jù)巖質(zhì)邊坡的巖層結(jié)構(gòu)以及每層的實(shí)際厚度，設(shè)定不同的爆破點(diǎn)，對(duì)坡面較薄的位置，為了確保削坡厚度在合理范圍內(nèi)，就需要保證鉆孔深度，少量填埋炸藥，逐層對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行爆破工作，同時(shí)為了避免爆破產(chǎn)生的落石掉落時(shí)造成安全隱患，還需要充分做好防護(hù)準(zhǔn)備；②臺(tái)階式爆破，邊坡開挖施工中最需要注意的就是避免引起邊坡坍塌，所以在巖質(zhì)邊坡同時(shí)開挖范圍較大時(shí)，就需要進(jìn)行臺(tái)階式爆破，避免大面積爆破引起巖質(zhì)邊坡垮塌現(xiàn)象；③掏底開挖，當(dāng)巖質(zhì)邊坡屬于下層巖石﹑上層泥土的地質(zhì)時(shí)，就要進(jìn)行基床換填，確保每一層巖石爆破工作一次成型，同時(shí)銜接好刷坡掃尾工作，形成一邊開挖一邊刷坡的多個(gè)工作面協(xié)同作業(yè)的狀態(tài)；④鉆爆開挖，這項(xiàng)技術(shù)在巖層開挖施工中較為常見，它可以有效提高巖層開挖的施工效率，保障施工進(jìn)度。在進(jìn)行鉆爆開挖施工前，需要對(duì)施工范圍的巖質(zhì)層進(jìn)行實(shí)地勘探，根據(jù)其巖石結(jié)構(gòu)采取對(duì)應(yīng)的開挖方案，再對(duì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行爆破試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整相關(guān)參數(shù)，在真正鉆爆作業(yè)時(shí)確保一次成型，避免多次鉆爆破壞地質(zhì)，影響邊坡開挖施工進(jìn)度。

2 邊坡開挖中支護(hù)技術(shù)的使用

2.1 淺層支護(hù)

水利水電工程的淺層支護(hù)一般指進(jìn)行排水口施工﹑錨桿施工以及灌澆混凝土等操作，需要注意在錨桿施工操作中盡量使用專業(yè)的全液壓鉆機(jī)，它能夠?qū)⑹┕て脚_(tái)作為著力點(diǎn)，在保證作業(yè)精密度的同時(shí)，提高了液壓鉆機(jī)的穩(wěn)定性，對(duì)提高鉆孔速度有很大的幫助作用；其次錨桿的安裝施工作業(yè)一定要首先進(jìn)行插桿注漿，這樣才能在第一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)就保證工程整體的施工質(zhì)量，增加支護(hù)措施的安全性和可靠性[3]。當(dāng)已經(jīng)搭好邊坡排架，需要進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，一定要確保鉆孔設(shè)備不會(huì)影響到支護(hù)裝置，并在鉆孔完成后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)掃尾和安裝工作；噴涂混凝土是淺層支護(hù)施工中最后的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是使用專業(yè)運(yùn)輸工具，如混凝土攪拌車等，將混凝土運(yùn)送到指定位置，使用噴涂設(shè)備將開挖出來(lái)的坡面進(jìn)行固化，想要保證淺層支護(hù)施工質(zhì)量，就一定要控制好排水口的深度和寬度，注意混凝土運(yùn)輸時(shí)間以及混合配比比例，這樣才能從各個(gè)方面嚴(yán)格把控施工環(huán)節(jié)，保障淺層支護(hù)的完成情況及竣工質(zhì)量。

2.2 深層支護(hù)

大型的水利水電工程會(huì)涉及深層支護(hù)施工，它對(duì)于工程地基的穩(wěn)定性和承載力有著不可忽視的影響，高標(biāo)準(zhǔn)的深層支護(hù)施工能夠極大提升水利水電工程的品質(zhì)。通常深層支護(hù)施工會(huì)用到輕型錨固鉆機(jī)，當(dāng)錨索完成鉆孔任務(wù)之后就需要通過導(dǎo)向儀對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)收，確保錨索孔的傾斜角度能達(dá)到工程規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用高壓灌漿泵直接把混凝土全部填充在深層支護(hù)基坑中時(shí)，就一定要預(yù)先運(yùn)用溜槽入倉(cāng)的施工方式澆筑錨墩混凝土，在混凝土的凝結(jié)強(qiáng)度符合施工要求后，就利用錨索對(duì)錨墩進(jìn)行不斷拉張操作。在進(jìn)行深層支護(hù)作業(yè)時(shí)，需要遵循因地制宜﹑因勢(shì)利導(dǎo)的原則，以實(shí)地勘測(cè)情況和前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，制定出符合施工現(xiàn)場(chǎng)的深層支護(hù)施工方案，提升該項(xiàng)施工環(huán)節(jié)的作用及效果，確保水利水電工程竣工品質(zhì)符合項(xiàng)目要求。

3 水利水電工程施工中邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用

水利水電工程由于其利用水位落差進(jìn)行水資源合理調(diào)配的工作特性，造成了每一個(gè)水利水電工程項(xiàng)目都會(huì)存在邊坡開挖現(xiàn)象，所以優(yōu)化邊坡開挖支護(hù)技術(shù)，使用科學(xué)方式對(duì)邊坡進(jìn)行合理施工，不僅能夠增強(qiáng)水利水電工程的質(zhì)量，還可以保證周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。比如我國(guó)西部某大型水電工程，選址位于深切峽谷地帶，壩址區(qū)的河床海拔大約為1600m，其中岸坡最高海拔大約在2440m，壩區(qū)河流兩岸的山體險(xiǎn)峻且大部分為巖層地質(zhì)，是非常典型的深切“V”型谷（如圖1），該區(qū)域的巖層走向與河流的水流方向保持一致，大部分為厚層的大理巖﹑砂巖以及砂板巖，其中水利水電工程的位置在主廠房洞室群，總長(zhǎng)度為276.99m，最深要向下挖至480m處，整體的石方開挖工作量達(dá)到3.20萬(wàn)m3，需要轉(zhuǎn)運(yùn)高達(dá)6.70萬(wàn)m3的土方總量，進(jìn)行邊坡的支護(hù)工作時(shí)要使用近1190m3的混凝土，施工量非常大且施工面積也較廣，所以為了確保在施工過程中不會(huì)出現(xiàn)塌方﹑滑坡等邊坡安全事故，必須要事先進(jìn)行詳細(xì)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和施工方案策劃。由于該工程所屬地區(qū)主要為巖層地質(zhì)，所以需要采用爆破開挖，首先要進(jìn)行爆破點(diǎn)定位，根據(jù)開挖面積估算藥量，確定是淺鉆孔還是分層爆破方式，對(duì)爆破點(diǎn)的振動(dòng)情況和落石情況進(jìn)行嚴(yán)格防護(hù)；其次選擇合適的鉆孔工具，該項(xiàng)目中使用的是液壓鉆孔機(jī)，同時(shí)操作人員需要控制好鉆孔與鉆頭的平衡和間距；最后巖層開挖的預(yù)制孔尺寸以及爆破安全防護(hù)一定要嚴(yán)格按照施工計(jì)劃進(jìn)行，施工方案中規(guī)定巖層開挖坡面需要采用預(yù)制孔和水平預(yù)制孔，并且預(yù)制孔洞的上方必須根據(jù)要求預(yù)留合理的尺寸。該項(xiàng)目邊坡開挖支護(hù)的施工難點(diǎn)主要在于多為巖層土質(zhì)，需要大面積進(jìn)行爆破開挖，爆破點(diǎn)和藥量必須要非常精確，避免出現(xiàn)爆破過當(dāng)導(dǎo)致山體坍塌，同時(shí)要利用地表質(zhì)地測(cè)繪﹑勘探﹑物探資料構(gòu)建復(fù)雜條件下的底層模型，確保獲取真實(shí)的探測(cè)數(shù)據(jù)，使用建模方式設(shè)計(jì)最優(yōu)施工方案，這樣能夠縮短邊坡開挖支護(hù)的施工工期，提高施工效率，降低水利水電工程施工的人力物力投入。

4 水利水電工程中邊坡開挖支護(hù)技術(shù)施工的核心要點(diǎn)

4.1 錨桿施工

錨桿施工是邊坡開挖支護(hù)中使用最為廣泛的技術(shù)，它根據(jù)施工需求可以分成臨時(shí)性錨桿和永久性錨桿，從施工方式來(lái)看也可以分成鉆孔灌漿錨桿和鉆入式錨桿，首先需要成孔，這是為了確保邊坡開挖支護(hù)施工時(shí)坡面不會(huì)發(fā)生塌孔事故，需要根據(jù)地當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征以及水利水電工程施工要求選擇合適的程控方法和相應(yīng)的鉆孔設(shè)備。在進(jìn)行操作時(shí)要使用沖擊式鉆機(jī)，通過強(qiáng)烈的氣流沖擊力將坡面鑿開成孔，主要應(yīng)用在砂卵石﹑礫石層地質(zhì)；其次是旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，它使用堅(jiān)硬鋒利的鉆具將地面開挖鉆成孔洞，在遇到地下水涌出時(shí)需要灌入泥漿護(hù)壁或者加套管保持成孔狀態(tài)，地下干燥無(wú)水源涌出就可以直接排出旋轉(zhuǎn)開挖的土方；最后還可以使用旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊式鉆機(jī)，這種設(shè)備同時(shí)具有旋轉(zhuǎn)切削以及沖擊粉碎兩種功能，施工效率和操作速度優(yōu)于前兩種鉆孔設(shè)備。進(jìn)行錨桿鉆孔后，就要插入錨桿，這是保證土層錨桿受力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要使用高強(qiáng)度﹑較大延伸率﹑抗疲勞且具有良好穩(wěn)定性的材料，比如鋼絞線高強(qiáng)鋼絲等，同時(shí)需要對(duì)插入土層的錨桿做防腐處理，或者直接使用抗腐蝕效果好的材料作為錨桿，最后對(duì)插入錨桿的孔洞進(jìn)行一次注漿﹑二次注漿，并在洞口使用密封膠圈止?jié){。在邊坡支護(hù)開挖施工中使用錨桿施工，一定要使用符合項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)的原材料，施工前要組織技術(shù)交底，這樣才能確保安全防護(hù)措施不會(huì)存在疏漏。

4.2 噴射混凝土施工

噴射混凝土施工是使用壓力噴槍對(duì)坡面進(jìn)行一次成型的細(xì)石混凝土灌注施工，通常被使用于鋼構(gòu)保護(hù)層﹑薄壁結(jié)構(gòu)等位置，邊坡開挖支護(hù)施工中使用這項(xiàng)技術(shù)，能夠使開挖的坡面快速硬化，并且提高基面的封閉性。噴射混凝土施工分為干拌法和濕拌法，干拌法是把水泥﹑砂和細(xì)石直接拌和，不加入水和其他液體物質(zhì)，噴射時(shí)在噴嘴處將速凝劑和壓力水混合后進(jìn)行灌噴，這種方式比較適合經(jīng)驗(yàn)豐富操作熟練的人員使用，而濕拌法是把已經(jīng)攪拌好的混凝土通過壓漿泵送到噴嘴進(jìn)行直接噴灌，它需要施工前進(jìn)行混凝土拌和，且拌和后要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用。邊坡開挖支護(hù)中使用噴射混凝土施工技術(shù)，需要保證混凝土噴射厚度維持在10~20cm范圍內(nèi)，且噴射施工前要確保錨桿的安裝情況正常，噴射施工完成后要進(jìn)行鉆孔抽樣，確?；炷粮采w厚度達(dá)到了規(guī)定的施工標(biāo)準(zhǔn)，如果抽樣結(jié)構(gòu)不符合施工標(biāo)準(zhǔn)，則需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴，這樣才能確保坡面的穩(wěn)定性，提高堤壩承載力。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于水利水電工程施工時(shí)面臨的自然環(huán)境大部分比較復(fù)雜﹑多變，項(xiàng)目難度大，容易出現(xiàn)施工安全事故，所以需要在施工前進(jìn)行反復(fù)勘探，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合適的邊坡開挖支護(hù)技術(shù)。本文通過對(duì)邊坡開挖方式和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析探討，發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同開挖深度和開挖土層都有應(yīng)對(duì)方式，必須要嚴(yán)格按照項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)選擇對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)，這樣才能在施工過程中不會(huì)因?yàn)槁涫p坡面坍塌等問題造成項(xiàng)目安全事故，并且為了保障水利水電工程沿岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，也需要不斷對(duì)邊坡開挖支護(hù)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化。