水利水电施工工程中开挖支护技术分析

孙德雄 中翀建设有限公司

1 前言

水利水电工程与人们生活息息相关，安全稳定工程能够为人们带来相应的生活便利。但是，实际施工中，工程易受到水文、河流变迁、气候天气等方面的影响，为工程施工增加难度[1]。开挖支护属于危险性较高的项目，施工人员应当正确应用开挖支护技术，确保开挖与支护施工的质量安全，以便为后续工作的顺利开展奠定良好基础，保证工程如期完成。

2 开挖支护技术重要性

2.1 水利工程现状

水利水电工程是指通过利用自然资源中的水资源，为生产电力资源提供支持的工程。此工程建设后，可为我国长远发展提供支撑。随着我国社会经济的不断发展，国家对水力水电工程加大重视程度，施工技术不断完善提升，目前已经获得良好建设效果[2]。但是，在实际工程中，仍然存在一定制约，主要是由于我国国土辽阔，不同地区的地质情况、水文环境、气候条件等均存在较大的差别，部分工程施工现场存在地下深洞，制约了水利水电工程的发展。而开挖支护技术的提出可有效解决上述问题，为工程顺利施工奠定坚实基础。

2.2 重要性

在水利水电工程中，边坡开挖支护施工是其中的重要技术，利用边坡开挖支护技术可稳固边坡，提高工程安全性。在开挖支护时，会应用多种技术，只有综合系统的应用这些技术，才能确保整体边坡结构的稳定性，为后续水利水电工程施工奠定坚实基础。在具体施工中，首先需要设计开挖支护图纸，结合工程土质特点及地形特点，保证边坡与工程建设需求相符。合理设计可保证后续实现有条不紊的施工，但是，若是在施工过程中土壤、地质等发生变化，则需要改变图纸，以便满足施工需求。边坡施工作为基础工程，若是施工存在问题，则易产生施工延期、质量不佳、增加成本等问题。可知，边坡施工的重要性，需要正确应用边坡开挖支护技术，控制各种施工变量，从而提高工程质量。

3 水利水电施工工程中开挖支护技术分析

3.1 工程案例

某水电站工程属于Ⅱ等工程，水电站厂房经勘查后，可了解具体开挖与支护通常量如下：土方明挖需要24.61万立方米，护坡混凝土为0.83万立方米，石方明挖为56.21万立方米，总锚筋数量约为0.51万根。以施工图纸为依据，可确定鞭炮最大开挖高度时120m，实施边坡开挖时，最大开挖高差是140m。此次工程水电站厂房为岸边式地面厂房，内部设置水轮发电机4组，装机总容量是880MW，厂房宽为25.1m，长为388.5m，高为67.43m，安装机组高程是358.5m。厂房高程在388.4m以上边坡依据1：1.5，1：1.1，1：0.5的坡比实施开挖操作。边坡开挖时每15m设置宽为2m～3m的马道。厂房在388.4m以下高程基础为垂直开挖。厂房一期边坡支护为锚喷，二期支护是钢筋混凝土护坡与锚索加固。

3.2 施工工序

水利水电工程中应用开挖支护技术，主要可分为边坡开挖与支护两部分。边坡开挖是工程中第一个环节，是最为重要的步骤，应当分区进行开挖。工程通常分为两部分基础，每一部分又分为三个区域，按照一定顺序完成施工，以免出现混乱情况[3]。另外，为将工程效率提高，区域面积约为20m×30m施工效果较好。边坡支护涉及内容较多，包含混凝土施工、排水孔施工等，同样需要依据顺序完成施工，施工人员应当加以重视。

3.3 前期开挖爆破环节

边坡开挖之前需要做好爆破工作，此环节以出现事故，若是无法有效进行爆破施工，则不仅会造成人员伤亡，还会对工程进度造成影响。因此，可使用网孔技术提高爆破施工准确性与安全性，定位缓冲孔与爆破孔，正确应用网控爆破技术。

网控爆破技术主要是通过非电雷管孔间存在的微差顺序实现，本工程控制相邻梯段孔与预裂孔起爆时间约为74ms～100ms，拱坝基面预裂孔控制单响药量最大约为20kg之内，控制与建基面相距15m的单响最大药量为25kg以内，距建基面15m～30m的最大单响药量约为75kg，距建基面30m以上的最大单响药量控制在100kg以内，其应当与质点振动速度相符，确保爆破精准性。

精准定位爆破的缓冲孔与爆破孔，在定位过程中，注意两者之间的平衡性，控制双方距离。预裂孔与爆破孔之间距离约为1.4m，可最大程度确保爆破精准度。并且，控制爆破孔孔底与预裂面的垂直距离约为2.5m，缓冲孔药卷直径是50mm，装药工作应当保持连续不耦合状态，分两段实施，控制堵塞段距离及装药密度，堵塞段距离是1.0m～1.5m，装药密度则是2.0kg/m3～2.8kg/m3，一段在中部封堵，二段在孔口封堵。爆破的药卷直径约为70mm，选择连续不耦合装药方式，可控制药品单耗量约为0.4kg/m3～0.5kg/m3，堵塞尺寸则为2.0m～2.4m，最大程度节约药品，做好爆破任务。

可将预裂孔分为坡面预裂孔与马道水平预裂孔。坡面预裂孔控制孔径大小在90mm，使用潜孔钻（XZ-30），孔间距是75cm左右，深度达到17.3m；马道水平预裂孔施工应用手风钻（YT28），其间距是50cm，深度是3m，装药密度是150g/m3～210g/m3，堵塞0.5m，药卷直径是25mm，按照梯段进行2个爆破点预裂[4]。在具体开挖过程中从上至下实现分层开挖，每一层开挖均由内至外分块推进，对每一块面积进行严格控制，逐层开挖的方式保证施工人员能够及时发现每层中出现的问题，并结合整体边坡特征，调整施工操作，确保开挖作业顺利实施，提高开挖工作的质量与效率。

3.4 后期边坡支护环节

在边坡开挖支护过程中，施工单位及工作人员需要对工程中开挖支护这两部分工作进行全面分析，保证两者处于平衡状态下，达到互相弥补的目的，为整体开挖支护质量奠定良好基础，保证工程质量。支护工作与开挖相辅相成，进行分层支护操作，保证与开挖工作的一致性，主要应用以下工艺。

3.4.1 砂浆锚杆

考察水利水电工程的地质情况及施工环境后，技术人员对整体工程做出书面计划，为后续工程提供了指导依据。在具体施工中，锚杆参数是Φ25@3m×35，外露100cm呈梅花型分布，倾角30°，水泥砂浆灌注M20，选择焊管标准为Φ48×3.5mm，施工前搭设脚手架，为施工人员提供可以安全操作的平台，脚手架上映铺设竹胶板，设置安全网在附近，保证施工人员能够安全进行作业。钻孔选择简易潜孔钻（YQ-100QB），整体施工过程中，焊管与扣件建设的脚手架高约2.4m，需要对岩石走向综合考虑，及时进行锚杆角度的调整，钻头直径相较于杆体直径大18mm，到达设计深度后，应用高压风清理施工现场，保证施工环境整洁干净。

3.4.2 喷射混凝土

混凝土喷射主要有素喷、锚喷、钢纤维喷射、钢丝网喷射等方法。选用C30混凝土强度等级，喷射厚度控制约为10cm左右。网喷混凝土需要假设直径约为8mm的钢筋网，在施工现场进行加工编织，间距约为200mm，使用载重量为8t的汽车将其运输至作业面。在喷射施工过程中，需要注意以下几点：其一，做好混凝土喷射准备工作。检查开挖面的净空尺寸，清理干净石头、杂物等安全隐患，做好欠挖处理，利用高压水冲洗或风清晰的方式再次清理开挖面。检查各种机械设备与管线，经过修整检查后，调试运转。其二，喷射上料。喷射上料过程中，机筒内的料应当处于满状态，可在料斗口上增加孔径约为16mm的过滤网，避免超出直径需求的骨料进入到喷射机中，以免对喷射机正常工作造成影响。其三，喷射顺序。深洞喷射应当遵循自上而下、先墙后拱的规律，需要分段分片的进行喷射作业，分段工作则从纵向出发，每段约3m～4m，分片工作宽度则约为2m。当碰到凹面较大情况，需要先喷平凹面后再进行分段分片操作。其四，选择喷射角度与距离。在喷射混凝土时，其角度与距离会受到混凝土拌和坍落度及喷射风压的影响。所以，控制喷嘴口到喷面距离约为1.2m左右，喷射料束垂直于受喷面为最佳角度。

4 优化建议

4.1 安全监测

监测与物探在进行开挖支护技术中具有重要作用，合理应用监测物探技术可为工程施工提供数据支持。

4.1.1 开挖监测

在水利水电工程之中，首先需要开展开挖工作，通过监测技术可全过程跟踪开挖爆破中的振动与边坡安全。其中，监测爆破振动时，可应用公式确定振动衰减规律，在数据基础上，为控制爆破振动提供了参考数据，有效提高此施工环节的可行性。而边坡安全监测，主要是监测边坡的内部变形情况，若是变形较为严重，则证明边坡施工安全性较低，需要加以控制。通过监测可有效保证边坡安全性，保证工程施工质量。

4.1.2 物探检测

在开挖支护技术中使用物探检测，主要是为了保证施工操作精准性。在工程施工时，需要在不同位置设置孔段，检测判断工程不同区域中的孔段声波，可依据地质学理论，一般地下深洞裂缝源于孔口岩体，物探检测孔口岩体能够尽量精准的判断施工现场是否存在深洞等一系列资料。

4.2 加强管理

在工程施工之前，工程技术部门、施工单位、现场管理者应当实施技术交底工作，全面掌握设计图纸要求，了解各个环节的工作要点，如边坡开挖施工技术、操作规范等，让管理者与施工人员熟悉现场，才能保证后续管理工作开展顺利。在工程施工中，则需要检验每道工序的质量，通过各种性能特征反应工程质量数据，对于存在的问题采取针对性措施，尽量消除差异，保证开挖支护满足工程施工的质量需求。在工序控制中，对于投入的材料、员工、设备、方法等是否与要求相符，可实施交接检查，层层检验，当完成一道工序后，确定质量符合要求才能进入到下一环节之中，开挖支护作为基础作业，禁止出现马虎情况，否则将会造成更大的损失。

5 总结

总之，水利水电工程的建设可推动我国经济的发展，是我国的基础性工程。因此，为保证水利水电工程的整体施工质量，应当充分发挥开挖边坡技术的作用，按照相应工序流程，完成爆破开挖、砂浆锚杆、喷射混凝土的作业，提高技术应用水平，为水利水电工程后续施工奠定良好基础。