水利水電工程施工中邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析

付桂生,張 弦

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

水利工程是土木工程中一項(xiàng)非常關(guān)鍵的組成部分。它的規(guī)模越來(lái)越大,通過(guò)它,不僅能夠高效地調(diào)配地表水和地下水,還能發(fā)揮一定的調(diào)控效果,以確保人類有足夠的水源[1]。此外,利用調(diào)蓄自然水體中的地表水和地下水可以有效地控制自然洪澇災(zāi)害,減輕洪澇所造成的災(zāi)害程度和范圍,提高水資源的利用率。在水利工程建設(shè)中,比如防洪工程和水力發(fā)電工程,經(jīng)常需要進(jìn)行邊坡施工工程,因此邊坡施工的重要作用和功能應(yīng)該受到重視。

1 工程概況

A工程位于大渡河的主干支流中下游地區(qū)。該項(xiàng)目同時(shí)提供供水和發(fā)電功能,能對(duì)面積為268 km2的小流域進(jìn)行有效治理,并兼顧了防洪和灌溉功能。本項(xiàng)目計(jì)劃采用一種新型的自流式水泥壓路機(jī)。工程邊坡最大高度為38 m,最大寬度為289 m。A號(hào)電廠為四級(jí)電廠,本工程的主體建筑也是四級(jí)電廠。該項(xiàng)目涉及的主要設(shè)施包括攔河壩、水電站和發(fā)電用水洞,其中,攔河壩的兩側(cè)均為基坑。

2 水利水電工程施工中邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)分析

2.1 技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

在將開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程項(xiàng)目中之前,項(xiàng)目管理人員需要與相關(guān)部門進(jìn)行溝通,并準(zhǔn)備好挖掘機(jī)、推土機(jī)、自卸車等機(jī)械設(shè)備,以滿足A水電站開(kāi)挖工作的需要。同時(shí),A電廠還需提供2臺(tái)潛孔鉆和4臺(tái)手風(fēng)鉆,以保障該工程的鉆孔爆破工作。在水利水電工程項(xiàng)目中,還需要組織專門的技術(shù)人員對(duì)項(xiàng)目材料、設(shè)備和安全防護(hù)用品進(jìn)行檢查,并根據(jù)項(xiàng)目施工方案來(lái)對(duì)材料的擺放進(jìn)行合理的布置,以確保施工進(jìn)度的順利進(jìn)行。在A電站施工材料準(zhǔn)備齊備后,按照A電站工程的要求,由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行邊坡開(kāi)挖和測(cè)量放線。

2.2 邊坡開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)

2.2.1 方案設(shè)計(jì)

(1)案例工程左岸坡開(kāi)挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)

該水利樞紐工程左側(cè)壩肩邊坡的巖石地層比較平緩,確保了施工的穩(wěn)定性。

在水利樞紐的建設(shè)過(guò)程中,覆蓋在上面的巖層主要是粉砂巖,而基巖則是碎裂的砂巖。在A電站建設(shè)期間,由于人為活動(dòng)、降雨及泥石流等原因,工程建設(shè)將面臨許多不利條件。由于A水電站的施工環(huán)境較為惡劣,容易發(fā)生落石和塌方等事故。為了確保大壩的順利建設(shè),必須采取有效的疏浚措施。

在清除了左側(cè)壩肩塌陷處積聚的泥漿之后,采用分層挖土的工藝,對(duì)A電站的斜坡進(jìn)行了基坑施工。原設(shè)計(jì)的坡度為1∶0.35,但根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,可以將坡度降低為1∶0.45。

在錨桿裝配和加固注漿過(guò)程中,應(yīng)特別注意對(duì)壩肩上部破碎巖層和土層進(jìn)行防水施工、護(hù)坡和支擋施工。此外,每隔10m還會(huì)設(shè)置一個(gè)寬度為3 m的陽(yáng)臺(tái)。

在水利水電工程施工中,必須保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,盡可能減小誤差,以確保工程質(zhì)量。

參與工程測(cè)量的人員需嚴(yán)格遵循工程設(shè)計(jì)圖紙的要求,設(shè)置測(cè)量線,并利用輔助儀器進(jìn)行科學(xué)測(cè)量,以確保開(kāi)挖指標(biāo)合理科學(xué)。同時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,盡量提高測(cè)量精度,并預(yù)留出10～15 cm的寬度,以確保水工建筑物邊坡開(kāi)挖支護(hù)工作順利進(jìn)行。

(2)案例工程右岸坡開(kāi)挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)

在水利水電施工過(guò)程中,不僅要意識(shí)到施工過(guò)程的重要性,還要認(rèn)識(shí)到施工環(huán)境的復(fù)雜性。只有在施工規(guī)定明確的情況下,工人們才能在斜坡上進(jìn)行挖掘作業(yè)。因此,各相關(guān)管理部門和單位必須與工地進(jìn)行協(xié)調(diào),確保各項(xiàng)工作順利進(jìn)行。在挖掘斜坡之前,必須進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)備工作。施工人員需要進(jìn)行挖掘斷面工作,并根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整[2]。例如,水庫(kù)大壩的壩肩處于薄壁區(qū)中間地帶,詳細(xì)資料見(jiàn)表1。

表1 A水電站項(xiàng)目的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù) m

根據(jù)表1,A水電站項(xiàng)目工程在開(kāi)挖環(huán)節(jié)中需要進(jìn)行階梯狀開(kāi)挖,開(kāi)挖邊坡比例為1∶0.45～1∶0.65。為了高效地進(jìn)行開(kāi)挖,需要保持除去強(qiáng)風(fēng)化層雜物的前提。在A水電站壩頂高程以上,由于公路建設(shè)需要,在開(kāi)挖過(guò)程中采用1∶0.45的開(kāi)挖坡度,并采用噴射混凝土防護(hù)暴露巖體。A電廠工程的頂部土坡比降為1∶0.65,由于開(kāi)挖高程較大,可以采用開(kāi)挖出的梯級(jí),并采用錨桿等方式進(jìn)行加固,以確保A電廠工程的安全。

2.2.2 流程設(shè)計(jì)應(yīng)用

(1)開(kāi)挖設(shè)計(jì)

在具體施工作業(yè)中,可以采用由上而下的階梯式開(kāi)挖方式。在A水電站工程中,具體的施工作業(yè)流程為:邊坡開(kāi)挖、渣土運(yùn)輸和邊坡清除。在案例工程項(xiàng)目坡面開(kāi)挖過(guò)程中,要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)坡比,選擇從上部到下層一次性地開(kāi)挖成形,進(jìn)而在A水電站項(xiàng)目開(kāi)挖施工過(guò)程中,避免重復(fù)開(kāi)挖等現(xiàn)象的發(fā)生。在A水電站施工過(guò)程中,需要對(duì)岸坡堆積物進(jìn)行全面分析,利用挖掘機(jī)清除岸坡堆積物,利用自卸車將開(kāi)挖出來(lái)的土石方運(yùn)至指定地點(diǎn)。針對(duì)A水電站項(xiàng)目的所有壩基,將使用挖掘機(jī)和破碎錘的方式進(jìn)行清理,以徹底清除施工現(xiàn)場(chǎng)上的樹(shù)根和樹(shù)木等雜物,從而提高岸坡的平整度。在石方開(kāi)挖階段,根據(jù)石方量的不同,將沿著預(yù)定的輪廓線自上而下地進(jìn)行挖掘,同時(shí)也可以利用潛孔鉆進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的鉆爆作業(yè)。A電廠工程也可以采用深孔微差梯段爆破+手風(fēng)鉆的方式進(jìn)行爆破,根據(jù)自上而下的階梯開(kāi)挖,每個(gè)階段的挖掘高度應(yīng)控制在3.0～5.5 m,而A電廠工程的保護(hù)層應(yīng)采用潛孔松脫的方式進(jìn)行,以確保鉆孔的質(zhì)量和效果。

(2)支護(hù)設(shè)計(jì)

在鉆孔完工后,施工人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行錨桿安裝,包括錨桿的型號(hào)和長(zhǎng)度、錨桿的錨固方式等。錨桿安裝應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行,確保錨桿的牢固性和穩(wěn)定性。在錨桿安裝完成后,施工人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨桿的檢測(cè)和驗(yàn)收,確保錨桿的質(zhì)量合格。同時(shí),在錨桿支護(hù)工程過(guò)程中,施工人員要進(jìn)行安全監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患,確保施工過(guò)程安全可靠。在工程竣工后,還應(yīng)進(jìn)行定期的檢查和養(yǎng)護(hù),確保錨桿的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。通過(guò)以上措施,可以保證土石爆炸邊坡的安全和穩(wěn)定,大大降低卡鉆和埋鉆等安全事故發(fā)生的概率。A電廠工程完成鉆井后,必須清除孔洞內(nèi)的雜質(zhì),并對(duì)所鉆孔洞的孔徑、孔深和孔角進(jìn)行精度測(cè)試。

3 水利水電工程施工中的邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)

3.1 土方開(kāi)挖技術(shù)要點(diǎn)

為了確保A電廠開(kāi)挖工程的安全,必須根據(jù)實(shí)際情況確定開(kāi)挖范圍內(nèi)的邊坡范圍,并及時(shí)修建擋水溝。在截水溝修建完成后,施工人員可以根據(jù)施工圖將工程的排水管道與截水溝連接起來(lái),形成一定的斜坡,以提高整體排水效果。項(xiàng)目使用挖土機(jī)對(duì)邊坡的下一部分進(jìn)行開(kāi)挖,開(kāi)挖完成后再進(jìn)行噴灌[3]。另外,在基坑施工時(shí),可以采用多級(jí)臺(tái)階的方式。需要注意的是,在施工過(guò)程中,下一級(jí)臺(tái)階的挖掘?qū)挾纫壬弦患?jí)的挖掘?qū)挾榷喑? m,以預(yù)防或減少坍塌事故的發(fā)生。

3.2 石方爆破技術(shù)要點(diǎn)

建造者在進(jìn)行施工時(shí),必須對(duì)潛在的危險(xiǎn)有充分的認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行深孔微差爆破之前,應(yīng)先進(jìn)行爆破試驗(yàn),以確定爆破參數(shù)、爆破尺寸及相應(yīng)的安全防護(hù)措施。對(duì)于A電廠而言,當(dāng)階梯高度不超過(guò)10 m時(shí),孔間距應(yīng)為115 mm。基于此,建議從井眼到坡頂線之間的安全間距設(shè)為4.7 m。某水利工程的相關(guān)爆破參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 A水電站爆破參數(shù)

在水利水電工程中,根據(jù)A水電站的爆破尺寸進(jìn)行了詳細(xì)的排炮工作。為了控制A電廠孔深梯段的炮孔數(shù)量在30個(gè)以內(nèi)且不超過(guò)30個(gè),使用φ90 mm卷筒乳化炸藥和散裝銨油類炸藥。裝填時(shí),需要均勻而緊密地從炮孔底部裝填炸藥。同時(shí),在炮眼的中央位置安裝2個(gè)非電毫秒雷管來(lái)起爆藥包,安裝完成后,再使用鉆取的巖石粉末和黃土進(jìn)行封堵。

在進(jìn)行二次爆破之前,有必要充分考慮其對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境的影響。為控制飛石帶來(lái)的影響,可以考慮使用直徑為35 mm的潛孔鉆機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)將大塊巖石破碎,并且再利用爆破技術(shù)將底部的大塊巖石炸開(kāi)。當(dāng)孔深不超過(guò)0.5 m時(shí),必須保證最小阻力線、孔間距和孔深度一致,并將封堵長(zhǎng)度設(shè)為孔深的一半;當(dāng)孔深度超過(guò)1.5 m時(shí),最小阻力線的設(shè)計(jì)為1.0～1.2 m,間隔為1.0～1.2 m,封堵長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)為0.75～1.00m。在進(jìn)行施工時(shí),施工人員應(yīng)意識(shí)到,在A電站邊坡開(kāi)挖面高差較大的情況下,存在較大的塌方和滑移的風(fēng)險(xiǎn)。因此,需要注意邊坡開(kāi)挖與支護(hù)之間的時(shí)間間隔。

3.3 鉆孔作業(yè)施工要點(diǎn)

在工程實(shí)施過(guò)程中,使用了液壓鉆井技術(shù)。在開(kāi)始作業(yè)之前,承擔(dān)實(shí)例工程的施工者需要對(duì)作業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行全面檢查,以確保其適應(yīng)作業(yè)需求,并保持干凈和潤(rùn)滑。如果在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有污物或雜質(zhì),應(yīng)立即進(jìn)行清理。鉆孔施工完成后,施工人員需要將泥漿灌注進(jìn)孔中,確保泥漿液面高于地下水位,通常至少高出1m以上。這樣可以極大地提高后期操作的方便性,同時(shí)還能減少對(duì)邊坡鉆進(jìn)時(shí)的阻力。

3.4 錨桿支護(hù)施工要點(diǎn)

在本工程的建設(shè)操作階段,可以采用錨桿支護(hù)法來(lái)進(jìn)行邊坡支護(hù)技術(shù)。鉆井工作結(jié)束后,需要用清水將孔內(nèi)的沉淀物徹底清洗,直到清水流出來(lái)才能停止清洗。A電廠在實(shí)施錨桿支護(hù)時(shí),必須用塑料套管和塑料薄膜包裹錨桿的游離末端,并確保施工密封嚴(yán)實(shí)。同時(shí),施工人員必須將注漿管和錨桿完全埋設(shè)在預(yù)先鉆好的孔中,使注漿管的末端離孔底50 mm。同時(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,要確保錨桿的夾角和井壁傾斜角度相同,以防止錨桿在實(shí)際工程中發(fā)生彎折現(xiàn)象。

4 結(jié)論

總之,在水利工程建設(shè)中,由于區(qū)域和環(huán)境的不同,在不同的地質(zhì)條件下,土質(zhì)邊坡的開(kāi)挖和支護(hù)工作將會(huì)面對(duì)不同的條件。本文深入探討了抽水蓄能電站工程中邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用情況。通過(guò)對(duì)不同種類支護(hù)技術(shù)的比較和分析,發(fā)現(xiàn)在不同的邊坡類型和規(guī)模下,合適的支護(hù)技術(shù)能夠有效地提高施工安全性、降低風(fēng)險(xiǎn)、保障工程質(zhì)量。同時(shí),通過(guò)前期調(diào)查與設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中的技術(shù)選擇與監(jiān)測(cè),支護(hù)技術(shù)在實(shí)際施工中的應(yīng)用也取得了顯著成效。有關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作,以提高整個(gè)水利水電工程的質(zhì)量。施工人員需要對(duì)邊坡開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)的環(huán)境條件和相關(guān)要求有充分的了解和掌握,并結(jié)合特定的環(huán)境條件來(lái)發(fā)揮最大的效果,從而提高工程的整體質(zhì)量。同時(shí),施工人員要與其他施工人員保持有效的溝通和交流,使他們對(duì)技術(shù)、機(jī)械設(shè)備和施工方法有更多的了解,以確保邊坡開(kāi)挖和支護(hù)工作的順利進(jìn)行。