水工建筑开挖与支护施工的技术措施研究

张文玉 河源市水利水电勘测设计院有限公司

水工建筑的工程质量非常关键，要结合工程环境和地形条件落实相应的技术方案，有效提升专项施工的综合水平，保证工程项目综合应用价值的最优化。

1.工程案例

本文以某水库1#和2#通风洞施工单元为例，施工区域位于尾水调压室连通洞和尾水闸门室之间。工程项目整体石方洞挖工程量为2606m3，喷混凝土C20工程量为113m3，应用40根锚杆开展支护处理。因为工程项目区域的地质条件为花岗岩体地层中，整体风化程度较小，并且局部受到断层结构的影响，存在弱风化下部岩体结构。所以，整个工程项目开挖工作面和洞室交叉位置的稳定性就成为了工程的重点和难点，采取钢拱架支护处理方案，施工部门要结合实际情况落实更加合理的开挖和支护处理工序，保证具体施工作业的安全性和规范性。具体施工总程序图见图1。

图1 工程项目施工总程序设计示意图

2.水工建筑开挖技术措施

在水工建筑工程项目开挖工序中，要秉持“短距离进尺、快速封闭”的原则，并且削弱爆破产生的影响，强化支护效果，配合合理性的测量工序维持水工建筑开挖整体项目的应用效果。

2.1 准备工作

在开挖工作开始前，施工部门要对洞内的水电等问题予以管控，并且确保施工人员和机具都准备到位，以便于提升相关操作和施工流程的规范性。

2.2 测量放线

一般是借助全站仪对洞内导线控制网予以实时性测定，并且配合水准仪就能实现综合性的施工测量，由专业人员开展相应工作，保证洞室中心线、规格线设计侧放等工序都能落实到位，有效依据爆破设计参数点完成孔位的布设。另外，断面测量工作要在混凝土喷射前完成，确保测量间距能控制在5m左右。除此之外，相关人员也要对洞轴线予以全面性检查分析，维持测量控制工序的整体质量水平，保证预埋点的隐蔽性。

2.3 钻孔处理

结合本次案例的实际施工情况，选择应用手风钻完成爆破施工，爆破参数见表1。

表1 爆破参数一览表

另外，技术人员要依据测量放线的具体结果以及爆破设计的初始模拟参数完成孔位的实时性放样分析工作，尤其是在造孔前，要保证孔位以及具体方向准确无误，造孔施工要满足孔位放样后获取的分析结果，维持钻工分区和分部位工序的规范性。在钻孔工作全面结束后，技术人员要完成孔距、孔深以及孔向的全面检查。

除此之外，钻工要依据测量获取的相关信息完成中线作业、腰线作业以及开挖轮廓线的钻孔作业，建立实时性操作工序管控平台，保证在工作结束后就及时进行检查和分析，减少超挖问题对后续施工效果产生的影响。

2.4 爆破设计

为了保证水工建筑爆破处理工艺有序开展，要在装药前利用高压风冲扫钻孔位置，确保相关工作准备就绪后才能进行装药爆破处理，炮孔装药工序、引爆线路之间要维持良好的连接效果，聘请专业的炮工按照钻爆设计要求落实具体施工操作。一般而言，光爆孔绑扎竹片，要采取间隔装药的方式，水平开挖洞室则要借助平台车作为登高的基础设备，有效落实装药处理，而在槽孔处理后就要维持其密实度，保证堵塞效果符合预期。本案例采取的是光爆破技术方案，不仅要保证残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上呈现出均匀分布状态，也要控制孔眼的半孔率，其中，微风化岩体的半孔率要在90%以上、弱风化中下限岩体的半孔率则要在80%以上。并且，相邻两孔之间的岩面要维持平整度，不会有较为明显的爆震裂隙。

2.5 安全处理

为了维持水工建筑开挖工序的合理性和规范性，要聘请专职人员落实全过程监控，在爆破操作结束后，则要利用人工清除的方式，集中清理危石和碎块，确保工作人员和设备的安全性。值得一提的是，岩面的破碎洞段要结合安全处理的基本需求，在初喷混凝土封闭后等待出渣，然后落实相应的安全检查工作，最大程度上维持安全效果。

3.水工建筑支护技术措施

在完成水工建筑开挖操作工序后，就要结合实际应用情况开展相应的支护处理，维持整体工程项目单元的稳定性和安全性，为全面提升水工建筑综合质量水平奠定坚实基础。

3.1 锚杆施工

3.1.1 造孔

在砂浆锚杆施工作业中，造孔是最基础的施工内容。结合实际标准选取合适的钻头，并且要确保钻孔位置的合理性和规范性，开孔的方向性偏差要控制在100mm以下。锚杆孔的是孔轴方向要贴合施工项目施工图纸的具体要求，若是在施工图纸中未明显标注和规定，则要结合锚杆孔轴的方向，垂直完成开挖面的处理。针对局部位置采取随机加固锚杆的操作，孔轴的方向要与可能产生滑动的面形成固定的倾向，且交角要控制在45°以上。

待基础钻孔工作结束后，就要检查并且记录相关孔径、孔深和孔向，确保清洁度能为后续工作提供保障，避免残渣影响工程项目工序的完整性和合理性，按照标准化流程施工作业方案提升造孔工序的整体水平。一般而言，要应用风、水联合清洗的方式，并且在孔口位置加盖保护。

3.1.2 钻孔直径

在砂浆锚杆处理工作中，钻孔的孔径尺寸也要符合水工建筑整体施工方案的需求，一般是按照先注浆后锚杆操作的方式，钻孔的直径则要大于锚杆的直径。

3.2 喷混凝土施工

第一，要在埋设好喷厚控制标志后集中开展相应的准备工作，要确保工作区域照明和通风情况较好，并且，在具体工序开始前集中检查机械设备和管线质量，维持施工现场的规范性，要着重关注渗水面的控制水平，完善材料的管理，为后续全面优化支护效果奠定基础。

第二，要在清除开挖面浮石、墙脚等堆积物后，对岩面予以集中管理，最关键的是，开喷操作开始前要对存在微渗水岩面予以干燥处理。

第三，钢筋网的屈服强度为240MPa，此时，要确保钢筋网以及锚杆连接结构的稳定性，最大程度上发挥膨胀螺栓的应用效果，然后铺设钢筋网，并且和锚杆、附加插筋等予以合理性连接，利用2次到4次的时间完成喷射处理，满足混凝土喷射的基础设计厚度要求，维持工程项目的综合质量。

第四，在分层喷射的过程中，后一层喷射要在前一层混凝土终凝结束后开展，若是在终凝后的1个小时完成喷射，一般要向利用风水进行层面的冲喷控制，避免稳定性不足，喷射作业要在开挖作业工作面处理后开展，保证混凝土终凝到下一次循环放炮之间的时间要控制在3个小时以上。

第五，喷射混凝土终凝2h后，要进行喷水养护，时间要控制在14d以上，且对应的气温若是在5℃以下，一般无需采取喷水养护操作。

3.3 水工建筑开挖与支护施工的技术应用建议

为了全面提升水工建筑开挖和支护施工环节的科学性，施工部门要秉持全寿命周期精益化管控原则，完善相关工作的质量验收流程，提高开挖和支护技术措施的应用质量。

一方面，在完成水工建筑支护和开挖工作后，要及时进行检查和成品验收，按照标准化流程提高管控效率，着重避免成品变形等问题对整个水工建筑项目质量产生的影响。值得一提的是，要对具体施工操作中相关元件的位置、质量效果予以定期抽查，确保能满足设计规范标准，减少安全隐患因素。

另一方面，要依据专项设计方案进行施工、管理，在完成阶段性工作后则要践行阶段性验收，依据监理部门、专家整改意见维持工艺工序的科学性，提高水工建筑工程项目的综合应用效率，实现施工管理的目标。

4.结束语

总而言之，在水工建筑开挖和支护控制工作中，要结合设计方案和整体工程项目的应用要求，践行规范化设计、施工管理工序，从而提高工程项目的应用质量，打造更加贴合需求的水工建筑项目，为水利工程健康可持续发展创设良好的空间。