水库坝基开挖与边坡支护施工技术探讨

骆坦波

(福建省江海工程管理有限公司， 福建 泉州　362000)



水库坝基开挖与边坡支护施工技术探讨

骆坦波

(福建省江海工程管理有限公司， 福建 泉州362000)

坝基开挖与边坡支护是工程施工过程中的重要工作，为确保基坑边坡支护工作开展的安全、稳定和有序，根据工程实际情况结合基坑边坡支护安全施工过程中的相关参数设计、边坡安全支护和基坑边坡支护工作的监测情况，分析坝基开挖与基坑边坡支护安全施工专项方案。

水库施工； 坝基开挖； 边坡支护； 锚杆

水库坝基开挖施工，具有严要求、施工难度大等特点。在坝基开挖施工过程中，为了保证开挖质量，首先要保证作业面平整、干燥，钻具、量具符合要求，及时进行物探检测，适时做好爆破试验、调整爆破参数、优化爆破设计；其次是搞好现场质量控制、安全文明施工，跟进边坡支护工作，确保边坡开挖质量和边坡稳定，对边坡应采取支挡、加固等防护措施[1]。

1　工程介绍

福建省德化县彭村水库工程位于德化县城区上游大樟溪浐溪干流上，坝址位于林地溪与国宝溪汇合口下游约2.5km处，坝址控制流域面积144.5km2，正常蓄水位642.00m，设计水位642.07m，校核洪水位643.93m，水库总库容7843万m3，电站总装机容量7.4MW。坝顶高程645.50m，坝顶宽7.58m，上游设钢

筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程646.70m，防浪墙高4.50m，下游挡墙高2.10m，大坝趾板最低高程553.00m，最大坝高92.50m，坝顶长317.332m。坝体上游面坡度为1∶1.4，下游面坡度为1∶1.35，下游侧每30m高差设一道2m宽的马道，下游坝坡上共设二道马道。

2　水文地质条件

坝址河段长约350m，河流方向为N20°E，其上、下游河流方向分别为S70°E和S80°E。坝址河谷呈“V”字形两岸山体较雄厚，地形基本对称、较完整，两岸地形坡度为30°～46°。河床宽20～30m，河底高程约555.00～557.00m。正常蓄水位642m时河谷自然宽度250～260m，河谷宽高比为2.9～3.0。地表大部分被第四纪地层覆盖，植被发育，河岸边及冲沟底部见有弱风化基岩出露。坝址基岩岩性为燕山次侵入黑云母花岗岩(r52-3C3)。左右岸覆盖层主要为坡残积含碎石砂质黏土层，灰黄色，干-稍湿，硬塑。河床覆盖层为冲洪积砂卵石，零星分布漂石。坝址表现为断层、节理裂隙为主，坝址发育3条断层。

3　施工导流及围堰

3.1施工导流

大坝属三等工程，根据工程导流实际情况，导流标准取10年一遇。考虑到大坝的结构型式，在第二年汛前围堰挡水阶段，不仅要截流和填筑上下游围堰，同时还要开挖趾板基础、浇筑趾板混凝土，并将坝体连续填筑至度汛断面，若围堰过水，将对坝体施工和整个工程的进展影响较大，经分析比较，导流时段采用枯水期10月至次年4月洪水，相应的设计流量为160m3/s。工程所在地属山区性河流，洪水暴涨暴落，洪枯流量变幅较大。根据坝址处地形地质条件和面板堆石坝的施工特点，选用河床一次断流、隧洞导流的方式，即枯水期由上下游围堰挡水，隧洞导流，汛期由坝体拦洪断面挡水，隧洞导流的方式。

3.2施工围堰

a.上游主围堰釆用枯水期不过水土石围堰。上游围堰采用黏土斜墙土石围堰，堰顶高程571.00m，最大堰高12.2m，堰顶长65.0m，宽6.0m，上游迎水面边坡为1∶2.5，下游面边坡为1∶2。上游迎水面护坡坡脚以下设宽1.0m，坡度1∶0.5上宽下窄倒梯形的截流槽，开挖深度穿过透水层，达到弱透水层的弱风化基岩。

b.下游围堰同样采用黏土斜墙土石围堰，堰顶高程558.70m，最大堰高5.0m，堰顶长33.7m，宽6.0m，上游面边坡为1∶2.0，下游迎水面迈坡为1∶2.5。下游迎水面护坡坡脚以下设宽1.0m，坡度1∶0.5上宽下窄倒梯形的截流槽，开挖深度穿过透水层，达到弱透水层的弱风化基岩。

4　坝基开挖方案

大坝坝基及趾板石方开挖分两期进行，一期开挖为汛期以前，基本完成河床以上岸坡和趾板部分的开挖施工；二期开挖为截流以后，完成河床段趾板石方及河床部位基础开挖。

a.一期开挖，机械沿坝前各施工支路进入坝肩开挖区，先剥离坡积土，再进行该区趾板石方开挖及边坡支护，三道工序分段流水作业。趾板石方预留保护层，一般石方开挖采用深孔预裂、梯段爆破方法开挖，保护层开挖采用浅密孔光面爆破方式。

b.截流后进入二期开挖。将河床趾板、大坝基础开挖，分成三个作业区，同时进行开挖[2]。采用人工配合潜孔钻开挖，人工用手风钻造浅密孔光面爆破方式进行基础保护层开挖，反铲装碴，自卸汽车拉运至弃碴场。

5　坝基开挖施工方法

5.1土石方开挖

在进行土方开挖作业时，使用4台PC220挖掘机进行开挖，左右岸各两台，从已形成的临时施工支路进入坝肩，进行土方开挖，按设计坡比逐层开挖。左坝肩开挖高程680.00m的运输道路难以布设，只能采用高差6m就翻盘一次土石方，到装渣平台用挖掘机装20t自卸汽车运至弃碴场。大坝截流以后，基坑排水基本完成后，开始河床开挖[3]。采用两台360挖掘机由下河床道路进入坝基，从趾板向坝轴线方向进行开挖，开挖石碴由自卸汽车拉运至弃碴场。

石方开挖按照从上到下的顺序进行，轮廓线开挖使用浅孔梯段爆破、预裂开挖的方法进行施工。使用QZJ-100C潜孔钻机钻预裂孔，TITON500全液压露天钻机钻爆破孔，保护层用手风钻开挖，人工对边坡、趾板及断层进行处理。爆破参数以爆破试验确定的数值为准，在开挖过程中结合实际情况进行修正。

a.浅孔梯段爆破。趾板使用石方开挖进行施工，按照梅花形布置炮孔，炮孔深度为6m，间隔距离为1.8m，微差梯形联接侧侧翼起爆系统，人工装药起爆。爆破完成后使用CAT345挖掘机装车运送到弃碴场。

b.预裂爆破。根据设计，使用全站仪安好开挖边线进行放样，并使用QZJ-100C潜孔钻进行钻孔，使用测斜仪进行纠偏[4]。人工装药后使用导爆索进行引爆。孔底1.5m线装药量为1600g/m，孔顶部1.5m装药量为700g/m。

5.2趾板、高边坡及断层处理

进行趾板开挖时，要清除边坡浮石，对于开挖不到位的地方使用手风钻进行光面爆破处理，并根据设计要求对边坡进行喷锚和锚固，然后进行下一道工序的施工。趾板基础保护层使用风钻造孔，使用密孔、浅孔并加20cm柔性垫层的光面爆破开挖方式，单孔起爆法起爆。炮孔上部使用不耦合装药，控制使用耦合装药结构。断层破碎带开挖需要在趾板混凝土施工前三天使用风镐等设备进行撬挖处理，保证其达到设计要求。

6　边坡支护

工程边坡支护主要采用锚杆施工，面层采用喷射C30混凝土挂网保护，重要部位采用网格梁加锚杆型式防护，确保边坡的稳定。

6.1原材料质量控制

边坡支护锚杆φ25、φ28，钢筋网φ8、φ12及框架梁主筋φ20、φ8、φ12和C25、C30、M30所用42.5R、52.5R水泥及砂、碎石等原材料均由现场取样送到有试验资质单位实验室检测，出具检测报告证明合格后用于工程。采用送检材料试验C25、C30、M30各种试验配合比，出具配合比设计报告单，施工过程中严格按配合比下料，搅拌均匀用到工程上。

6.2砂浆锚杆施工技术

砂浆锚杆施工时要严格按照设计图纸将孔位和排距标注出来，架设钻机时，锚杆和水平夹角保持15°，砂浆锚杆使用潜孔钻进行造孔，自进式锚杆使用YT-28风钻机，孔深满足设计要求后，使用高压气和水联合对孔壁进行冲洗，锚杆钻孔后，全数丈量孔深和孔距并登记于自检表上，经验收合格后方可安装锚杆[3]。施灌砂浆按照试验配比进行控制，灌浆压力控制在0.2～0.3MPa，灌浆后要保持孔内砂浆密实饱满。

6.3自进式锚杆施工工艺

在使用自进式锚杆进行施工时，为了保证锚杆的耐久度，要使用水泥砂浆将锚杆体包裹好，选择合理的灌浆工艺和浆液配合比，锚杆和锚孔位置对准后，先对风钻机进行通水，气钻机转动速度不宜过快，注意观测钻孔中流出水的情况，如果出现堵塞，要将锚杆后撤50cm，然后在缓慢进尺，直至钻机钻进到设计深度[5]。用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口内10cm作为封孔注浆，注浆压力控制0.2～0.3MPa。对管路配件、注浆泵、水泥浆液配合比等进行检查，达到要求后立即连接好接头，开启注浆泵进行连续注浆，当水泥砂浆从止浆塞的边缘溢出后停止注浆。灌浆过程中如果出现了堵管的情况，要立即终止注浆泵的运行，并使电动机反转1～2s泄压，卸管对故障进行检查，将故障排除后恢复注浆，直至溢浆溢出后停止。浆液终凝之前，不允许碰撞、敲击锚杆。

6.4喷射C30混凝土施工工艺

喷射混凝土指的是利用喷射机械，借助压缩空气作动力，通过高压管道将拌和料高速喷射到受喷面上凝结硬化而成，主要有两种方式。

a.干法喷射混凝土具有良好的密封性，铺料均匀连续，生产能力为3～5m3/h，允许输送骨料的最大颗粒直径为25mm，垂直距离不能低于30m，水平距离不小于100m。

b.湿法喷射混凝土具有良好的密封性，铺料均匀连续，生产率在5m3/h，允许输送骨料的最大颗粒直径为15mm，混凝土垂直方向上的输送距离控制在20m以上，水平方向上混凝土输送距离控制在30m以上。

在施工过程中，要将受喷面清理干净，彻底清除杂物、松土、浮石等。将喷射厚度的标志做好，使用水泥纸堵塞好坡面排水孔。喷射好混凝土后，避免排水孔失效。严格按照配合比进行下料，搅拌均匀，受喷面和喷头的距离和角度要选择好，降低回弹量，喷射混凝土要沿一定的方向进行分块和分区，从下到上、从边沿往中间循序推进，喷射混凝土厚度要达到设计要求。

7　结　论

水利工程的施工质量直接关系到人民的生命财产安全，因此必须加大执法力度，狠抓质量管理，坚持不懈，使水利工程施工质量控制真正做到纵向全过程，横向全系统，意识全方位，时间全控制，从而全方面地符合国家相关规定的要求。该工程从施工导流及围堰、土石方开挖以及边坡支护等几个方面对水库坝基施工技术进行探讨，工程严格按照设计方案进行施工，取得了良好的施工效果，为类似工程提供了借鉴和参考。

[1]李晶.雅砻江锦屏一级水电站左岸坝肩边坡支护效应研究[D].成都：成都理工大学，2011.

[2]李智林，池为，潘燕芳，等．万家口子水电站拱坝及坝基加固效果研究[J].水电能源科学，2011，28(12)：118-119.

[3]王昆，李刚，卢刚.大丫口水电站坝址岩溶发育特征及坝基处理[J].云南水力发电，2014(6):56-57.

[4]蒋建林，张耀威.高碾压混凝土双曲薄拱坝坝基开挖预裂爆破技术[J].水利水电技术，2007(7):67-68.

[5]王国辉，孙兰兰.金哨水库大坝基础开挖施工技术[J].东北水利水电，2012(2):23-24.

Discussion on reservoir dam foundation excavation and slope support construction technology

LUO Tanbo

(FujianJianghaiEngineeringManagementCo.,Ltd.,Quanzhou362000,China)

Dam foundation excavation and slope support are important work in project construction process. Special plan of dam foundation excavation and foundation pit slope support safety construction is analyzed in order to ensure safe, stable and orderly foundation pit slope support work according to actual condition of the project through combining related parameter design, slope safety support and foundation pit slope support work monitoring condition in the foundation pit slope support safety construction process.

reservoir construction; dam foundation excavation; slope support; anchor rod

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.10.006

TV551.4

A

1005-4774(2016)10- 0019- 04