边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的应用

张立军

(辽宁省国际经济技术合作集团有限责任公司，沈阳 110013)



边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的应用

张立军

(辽宁省国际经济技术合作集团有限责任公司，沈阳 110013)

受到各种地质环境的影响，水利水电工程常常面临着诸多施工问题。其中，最为常见的一种不利情况就是地质条件下边坡的开挖及支护问题，并且这一环节还处在比较关键的施工阶段。换言之，水利水电工程边坡开挖支护这一重要工程环节无法顺利的开展和完成，对于整个水利水电工程的顺利实施都会造成较大的影响。文章以新疆塔日勒嘎水电站工程作为研究对象，结合塔日勒嘎水电站施工建设中的实际情况，简要探究对于边坡开挖支护技术的科学规划与合理运用。

边坡开挖支护；水电站；水利水电工程；施工技术

1 工程案例概况

塔日勒嘎水利水电站工程坝址位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县辖区境内，具体位置处在乌合沙鲁大桥以上 600m。在区域内，该水利水电工程是整个克孜河规划2库6级开发方案中的第二个梯级。目前，塔日勒嘎水电站主要以发电为主，周边几个县市、乡镇居民的生活用电以及工业生产用电均由此提供。该水电站工程的坝址距离乌恰县市区中心有60km的距离，距离附近的喀什地区有150km。整个项目工程是多个建筑物共同组成的：① 拦河大坝；② 左岸导流兼泄洪冲沙隧洞；③ 发电引水隧洞；④ 电站厂房；⑤ 右岸溢洪道。目前，该水电站工程属于三等中型规模，地震设防烈度为IX度。其中，拦河大坝是由黏土心墙砂砾石坝施工而成。整个水电站水库正常蓄水位为 2250m，死水位为 2245m。此外，工程大坝最高位置 43.6m。工程的右岸岸边为开敞式溢洪道，在施工设计中，选用的是 2孔10×7m的驼峰堰。在左岸处，施工设计方面，主要是利用导流洞改建成泄洪冲沙隧洞。在隧洞的进出口设计上，底板高程 2218m，总长度为 505.6m，隧洞的开挖直径为 8m，属于圆形有压洞。之所以这样设计，最大的目的就是利用汛期洪水排泄库内常年积攒下来的淤泥、砂石。

2 水电站高边坡开挖与支护措施

2.1 方案布局

本部分需要着重研究的是塔日勒嘎水利水电站的一处厂房，该厂房施工设计类型属于岸边式地面厂房。该厂房建筑内，目前总共布置了4台水轮发电机组。厂房占地长度为 130m，宽度为26m，高度67m，机组安装高程为359m。在边坡开挖的过程中，每隔15m处，布置一马道，宽度控制在1.8-2.5m即可。此外，在该厂房388m高程以下的部分，均按照垂直开挖的方式来施工操作。整个工程项目的施工设计，一期支护厂房边坡，在过程中，选择的是锚喷的方式；二期支护时，在过程中，选择的是钢筋混凝土支护坡，也可以选择使用锚索加固处理的方法。此次对该厂房建筑边坡开挖支护施工的原因，主要是因为在设计初，计划厂房最大开挖高度为120m，然而，在实际施工过程却发现存在很大变故，最大开挖高差在140m。

2.2 边坡开挖的操作方式分析

本次关于该厂房的边坡开挖，①开挖土质边坡。开挖中，一般最表层为土质边坡，在开挖过程中，通常情况下都是采用由上而下的操作流程，以此来逐渐削坡。在削坡过程中，需要特别注意的是，(每次)削坡层的厚度尽量≤3m。此外，在削坡这一环节操作完成之后，使用反铲挖掘机由主出渣道自行车挖出岔道实施到达作业面削坡。在施工中，对于作业人员的技术能力要求比较高，需要安排专业的施工者撇和人工修坡。在最初阶段之所以要采用开挖土质边坡的结构形式，其最大的优势就在于可以避免过多的集渣作业环节，提高了工程施工的整体效率，减少了工程作业的施工成本。②岩质边坡开挖。在该水电站厂房建筑岩质边坡开挖过程中，参考国内的其他大型工程建筑，根据施工图纸设计的要求，岩质边坡应分层开挖，实施梯段爆破，开挖的高度可以控制在 6-10m。第二是台阶式分层爆破开挖的形式，如果边坡的上层岩体难以全部及时支护，在这种情况下，那些没有来得及支护施工的边坡上层，由于受到了机械开挖卸荷、爆破震动、岩层切脚以上三重作用的影响，很容易就会造成出现不稳定的岩体，并且会沿着软弱夹层慢慢滑塌，大大增加了工程施工的不安全因素[1]。为此，在实施中每层距边坡开挖线预留12m左右的平台滞后钻爆。

表1为此次水电站厂房边坡施工采用钻爆设计方法来施工保护层爆破参数。

表1 边坡施工保护层爆破参数分析

从表1中可以得知，在边坡施工钻爆设计环节，非常关键，因为该环节的成败很大程度上关乎着能否改善开挖质量、加快施工进度、提高工程效率等。需要事先设计好相应的参数，可以通过采取微差起爆技术。此外，为了进一步控制因爆破震动可能对边坡岩体造成的不必要损坏，所以，在爆破设计、单响爆破药量、起爆，根据现场的实际情况优化调整。

2.3 施工支护技术的应用

在边坡支护施工作业中，需要滞后于开挖作业面一个台阶。无论是从经济性、安全性、质量等多方面来考虑，均比较有效。在我国国内众多水电站边坡支护施工中，常见的施工方法有5种：①锚杆施工方法；②钢筋网铺设方法；③喷混凝土施工方法；④排水孔施工法；⑤ 贴坡混凝土支护施工法。在这里结合着本水电工程实际，综合考虑分析后，本次采用的有锚杆施工方法、钢筋网铺设方法和喷混凝土施工法[2]。

首先来看锚杆施工的方法，该施工技术主要适用于一期支护，关于这一点，前文中也提到过了。本次施工中，锚杆参数为φ25@ 3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露1m。在设计上，此次主要按照梅花形状来分布，将倾斜角度控制为 30°。准备工作做好之后，灌注M20水泥砂浆。施工过程中关于焊管的选择，参数标准为φ48×3.5mm，并且需要先前做好施工脚手架。此外，为了保证该平台安全可靠，必须要在平台上方铺设满竹胶板，并且还需要在支架附近专门设置安全网。在锚杆钻孔时，此次使用的手风钻，其参数为φ25L=6.1m，φ25L=6.5m。钻孔需要参照着岩石的走向来进行，并以此适时调整钻孔角度。当钻孔钻到了事先预定的标准深度之后，接下来需要采用高压风来将孔内的杂质清理干净。其次再来看钢筋网铺设以及喷混凝土施工的技术方法。钢筋网铺设和混凝土施工，在水电站各类建筑施工中是必不可少的一个关键环节。以该水电站厂房来说，在施工中，此次采用的是φ48mm钢管来搭设脚手架平台，铺设面积一般为 2m×2m，如此一来，便于后期的施工运输。

3 结 语

新时期，随着我国社会经济的迅猛发展，近年来国家政府一直加快社会主义各项事业的建设速度。其中，水利水电工程作为社会性、公共性的一项宏伟工程，施工难度比较大，对相应的施工技术与机械设备的要求标准也比较高。特别是在我国中西部地区，比如，在湖北、在四川、在甘肃、在新疆等地，受到各种地质环境的影响，水利水电工程施工工程中经常遇到一些难点问题。正如文章所言，开挖与支护齐头施工同时进行，不仅可以提高工程开挖的速度，并且对于后期的水电站建筑物结构工程以及大坝填筑工程的施工提供了很大的便利。

[1]赵立猛.边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的应用[J].吉林农业，2014(09):53-53.

[2]刘辉.新疆布尔津山口水利枢纽拱坝高边坡开挖及支护技术[J].水利水电技术，2012，43(09):69-73.

1007-7596(2017)03-0122-02

2017-02-25

张立军(1975-)，男，辽宁喀左人，工程师，研究方向为水利水电施工及管理。

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