哈薩克斯坦圖爾古松水電站右岸壩肩土石方開挖支護(hù)施工技術(shù)

(中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京市，101100) 孫 鵬 田雪晨

我國(guó)企業(yè)對(duì)外承包工程業(yè)務(wù)在“一帶一路”、“走出去”戰(zhàn)略的指引下逐年走高，其中水電工程占據(jù)極大份額，這些工程創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益[1]。然而，由于水利水電工程面臨復(fù)雜的施工環(huán)境，再加上施工技術(shù)要求極高，施工作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，尤其是邊坡開挖和支護(hù)施工難度較大[2]。由于每一項(xiàng)水利水電工程都有其特殊性，為減少邊坡開挖支護(hù)的質(zhì)量問題，需要有關(guān)人員根據(jù)實(shí)際情況，選擇開挖支護(hù)方式，確保作業(yè)規(guī)范。

1 工程概況

哈薩克斯坦圖爾古松水電站工程位于阿勒泰市北偏西方向，距離市區(qū)約30km的圖爾古松河畔。項(xiàng)目位置到中國(guó)阿黑吐別克口岸直線距離為230km、到俄羅斯邊境直線距離約40km。電站總裝機(jī)容量24.9MW，由兩臺(tái)11.5MW機(jī)組和一臺(tái)1.9MW機(jī)組組成，多年平均發(fā)電量79.8GWH。河床式直列式布置，全長(zhǎng)286.25m。土石方開挖220 639m3，土石方填筑112 068m3，混凝土工程75 687m3。

在開挖右壩肩時(shí)，開挖線路最高點(diǎn)高程約591.00m，建基面高程約531.00m，共設(shè)置5 級(jí)馬道，高差8～10m，邊坡坡比在1∶1～1∶0.5 之間。右壩肩覆蓋層為含碎石粉質(zhì)粘土，覆蓋層下部最大開挖厚度約10m，為強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，右壩肩開挖總工程量約3.8 萬m3。采用隨機(jī)錨桿加網(wǎng)方式對(duì)邊坡支護(hù)，混凝土進(jìn)行噴涂。隨機(jī)錨桿直徑為φ25，長(zhǎng)4m，露出0.1m。C25 掛網(wǎng)采用100mm 厚的混凝土噴涂而成，掛網(wǎng)為尺寸為φ8@200x200mm。

2 表層土清理

哈薩克斯坦圖爾古松水電站右岸壩肩土石方開挖前，需要對(duì)表層土進(jìn)行清理，清理挖除的范圍為施工圖紙所示的最大開挖邊線外3m，清理開挖區(qū)域內(nèi)的樹根、雜草、廢渣等障礙物。先利用1.0m3反鏟開挖地層，再將掘進(jìn)物料用反鏟翻渣到坡下臨時(shí)堆放，再利用20t 自卸車配合1.2m3反鏟掘進(jìn)，最后挖運(yùn)至渣場(chǎng)堆放。如果挖開的邊坡經(jīng)檢查有不安全因素，需要立即補(bǔ)挖，并做好防護(hù)措施。

3 石方開挖

3.1 右壩肩開挖方法

石方開挖難度較大，工程采用梯段分層爆破的方式，由上往下依次展開。采用坡面預(yù)裂，梯段高度按8.0～10.0m 控制。施工用風(fēng)由空壓站供給，QZJ-100D快鉆用于預(yù)裂造孔爆破。用液壓打孔鉆爆破孔，保護(hù)層打孔采用Y28手鉆。2#巖石乳化炸藥或硝銨炸藥松動(dòng)爆破，分段起爆采用非電秒雷管。渣土先用1.0m3反鏟翻渣到坡下臨時(shí)堆放，再用20t自卸車從坡下用1.2m3反鏟挖運(yùn)到渣場(chǎng)堆放。

3.2 爆破施工

石方明挖采取梯段爆破的方式進(jìn)行，對(duì)斜面進(jìn)行預(yù)裂爆破，對(duì)小孔徑淺層進(jìn)行保護(hù)層開挖爆破。本工程選用乳化炸藥，選用了專門用于傳爆的導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索的非電雷管系列，具有毫秒延時(shí)作用。爆炸網(wǎng)是非電爆炸網(wǎng)。鉆機(jī)選用YQ100D 潛孔鉆、液壓鉆及YT-28手風(fēng)鉆(氣腿)。孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)在梯段爆破之初就已經(jīng)擬定，設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示；預(yù)裂爆破線密度取250～420g/m，預(yù)裂爆破參數(shù)如表2所示；保護(hù)層爆破的參數(shù)如表3所示。

表2 預(yù)裂爆破參數(shù)

表3 保護(hù)層爆破參數(shù)

4 邊坡支護(hù)

4.1 普通錨桿支護(hù)

4.1.1 施工主材和機(jī)具

主要材料：具有出廠合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告等資料的鋼筋作為錨桿體使用，其性能指標(biāo)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《熱軋螺紋鋼用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(GB1499-2007)》的設(shè)計(jì)要求。注漿水泥符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中關(guān)于普通硅酸鹽水泥的規(guī)定

主要機(jī)具：錨桿孔洞采用YT-28 氣腿式手風(fēng)鉆。漿料采用2SNS型注漿泵注漿[2]，采用JW400型漿料攪拌機(jī)攪拌而成。

4.1.2 施工方法

造孔：固定筋孔位采用全站儀放樣，隨機(jī)錨桿孔位按監(jiān)理指示，孔位用紅油漆標(biāo)示在巖石上。打孔采用了錨桿深度控制在5m以內(nèi)的YT-28氣腿式手風(fēng)鉆。并在施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖的要求控制錨桿鉆孔的角度、孔位、孔徑、深度，偏差必須在10cm 以下，孔深偏差必須在5cm 以下，鉆孔孔徑在桿身直徑20mm以上。

錨桿注漿：水泥砂漿采用機(jī)械混合，隨用隨兌，不存放。先對(duì)錨桿孔進(jìn)行壓風(fēng)式或壓水式的徹底清洗，然后用注漿泵進(jìn)行注漿處理。

4.2 掛網(wǎng)噴混凝土施工

4.2.1 主要材料

主要材料：水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于C42.5，進(jìn)場(chǎng)水泥必須有生產(chǎn)廠家質(zhì)量合格證。細(xì)骨料選用質(zhì)地較硬且耐久的粗、中沙，沙的細(xì)度模數(shù)大于2.5～3.0；粗骨料選用經(jīng)久耐用的卵石或砂石，其中砂石含水量一般在5%～7%，石子含水量在2%～3%；用水應(yīng)符合《水泥混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2015 有關(guān)規(guī)定。速凝劑、早強(qiáng)劑、減水劑等符合《水泥混凝土外加劑施工規(guī)程》DL/T5100-2014 及施工圖規(guī)定的外加劑要求，并有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量合格證，但速凝劑不能含氯[3]。提前必須做混凝土外加劑噴施與水泥相容性試驗(yàn)，混凝土凈漿凝結(jié)試驗(yàn)。摻入速凝劑的噴涂混凝土，其初凝時(shí)間不大于5min，終凝時(shí)間不大于10min；鋼筋(絲)網(wǎng)采用光面鋼筋，屈服強(qiáng)度不低于240MPa，質(zhì)量符合GB1499-2007《熱軋鋼筋用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》的有關(guān)規(guī)定。

4.2.2 配合比

通過室內(nèi)測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，選擇噴涂混凝土配比。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確定速凝劑的摻量，達(dá)到施工圖紙要求和現(xiàn)場(chǎng)噴涂工藝要求的噴涂混凝土初凝和終凝時(shí)間要求。

4.2.3 主要機(jī)具

采用TK-961 濕噴機(jī)噴涂混凝土，采用JS35 攪拌混凝土，采用手推車輸送混凝土。

4.2.4 噴射混凝土施工方法

施工準(zhǔn)備：先檢查噴射面再噴混凝土。施工支架采用鋼管搭設(shè)，工作平臺(tái)安裝到位，確保作業(yè)區(qū)域作業(yè)環(huán)境良好；對(duì)噴射面浮石進(jìn)行清除，對(duì)石渣、坡腳堆積物進(jìn)行清除；對(duì)光滑的巖石表面進(jìn)行處理；對(duì)噴面進(jìn)行高壓風(fēng)水槍沖洗，對(duì)遇水易潮解的泥化巖層進(jìn)行壓風(fēng)清掃；噴油作業(yè)前，全面檢查和試車工程機(jī)械設(shè)備，風(fēng)水管道路及輸電線路。

混合料的制備：在攪拌過程中要嚴(yán)防雨淋、滴水以及大石塊等雜物混入混凝土噴涂混合物，在裝入噴霧器前要過篩，可與噴霧劑混合使用；在不摻雜速凝劑的情況下貯存不超過2h，摻雜速凝劑的物料貯存不超過20min。制備好后于2min 內(nèi)進(jìn)行噴涂，上色調(diào)勻即可[4]。

混凝土噴射方法：噴涂后一層混凝土?xí)r，前一層混凝土需要初凝，噴涂混凝土應(yīng)采用從上到下、分段分塊的方式依次進(jìn)行。如果前一層混凝土凝滯時(shí)間過長(zhǎng)，超過1h，則應(yīng)先對(duì)表面進(jìn)行風(fēng)水清理，以備噴淋時(shí)使用[5]。

5 結(jié)語

項(xiàng)目右岸壩肩開挖過程中所采用的施工道路，根據(jù)工程實(shí)際情況合理布局，優(yōu)化爆破參數(shù)，選擇合適的施工機(jī)械，加快壩肩開挖進(jìn)度并確保開挖質(zhì)量，使哈薩克斯坦圖爾古松水電站項(xiàng)目的右岸壩肩邊坡開挖支護(hù)施工提前30d，并制定了有效解決施工干擾的辦法和安全措施，施工期間未出現(xiàn)安全事故，竣工驗(yàn)收合格。