坝基开挖及边坡喷锚支护施工分析

黄建峰

(江西省水利水电建设集团有限公司，南昌 330000)

0 引 言

在农村水库大坝施工建设中，坝基开挖和边坡支护的质量，直接关系到整个大坝工程的稳定型。坝基开挖的规模远远>普通建筑工程基坑开挖的规模，而且会受到河水、不良地质、周围环境等多种因素的联合干扰，使得农村水库大坝坝基开挖和边坡喷锚支护施工的难度倍增[1]。很多水库大坝施工中，过于注重施工进度和成本，一味的投入大型机械设备，或者是大力利用爆破施工技术，虽然也可以保证质量和进度，但却对会对周围的土层结构和生态环境造成较大破坏和影响，背离了可持续发展的理念，并不是长久之计。基于此，以下开展对农村水库大坝坝基开挖及边坡喷锚支护施工的分析研究。

1 工程概述

安远县永镇水库位于安远县新龙乡江头村，水库位于濂水二级支流、甲江河一级支流上下迳河上，坝址以上集水面积30.6km2。水库正常蓄水位为352.00m,相应库容为495万m3；校核洪水位为356.12m，库容为710万m3；水库设计水平年2030年，正常情况下为安远县新龙乡江头、小孔田村、新龙村、田心村共7300人的日常提供供水、250hm2的农田灌溉及安远县城北工业园区的正常供水任务，在干旱期间满足1.231万人的应急供水、250hm2的农田灌溉和城北工业园区生活用水。

坝区左岸坡脚岩体为黑云母二长花岗岩，山坡为混合岩；右岸山坡表层为黑云母二长花岗岩，下部为混合岩。风化均较剧烈，呈全～弱风化状，全风化岩体已风化呈砂砾土状，强度较低，左岸厚度约2.0～16.8m，右岸厚度约0～12.9m；强风化岩体岩石较破碎，但其保持原岩结构，具有一定的强度，左岸厚2.2～10.0m，右岸厚约1.0～8.6m；下部为弱风化岩体，钻孔揭露未揭穿，单块岩芯具较高的强度，整体强度较高，性状较好，其稳定性较好。拟建坝轴线方向为NW60°(由坝左至坝右方向)，据地质平面测绘，坝区左岸垭口走向与坝轴线呈大角度相交，倾角较陡，对大坝坝基抗滑稳定性影响较小。节理裂隙主要发育6组：NW、NEE、NWW、NE、NNE、NWW向，性状同上。节理裂隙未形成不利结构面及组合，对坝基抗滑稳定无影响，不存在深层滑动问题。

2 农村水库大坝坝基施工

2.1 场地清理准备

农村水库大坝坝基开挖规模比较大，范围广，对场地清理的彻底性、全面性有严格要求，如何保证农村水库大坝坝基开挖场地清理质量，为土石方开挖影响良好的条件，是本工程施工中需要着重解决的问题。

在案例工程坝基开挖前，由专业的测量人员，按照设计图纸的要求，测量开挖边线，对开挖断面进行确定[2]。将坝基开挖范围内的石块、杂物等用挖掘机清理干净。并在开挖范围的四周挖设排水沟，以便及时将雨水、渗水排出到基坑之外，为基坑开挖和支护营造一个安全稳定的施工条件。

2.2 土方开挖

就本案例工程来说，本水库是供应当地及周边农村灌溉及供水的重要项目，涉及范围较广，工程量大，因此土方开挖的工程量比较大，如何有效衔接好开挖、运输、弃渣存放相互之间的关系是主要问题。

坝基开挖到弃渣场，缺乏行车道，需要重新修建施工道路，以满足车辆和机械设备正常进出施工现场的需求，为保证土方开挖的安全性和有序性，采取了从上到下分层梯段开挖方法，具体的开挖流程图如图1所示。

图1 土方开挖流程图

开挖前需要通过测量放线来做好测量控制，这是保证开挖边坡质量的关键，对于土方开挖成型部分，开挖成型后，用挖机将坡面压实；紧邻水平建基面的开挖采用预留保护层的开挖方式，预留保护层厚度为1.5m。开挖过程中出现不良地质情况或地质条件出现与原设计不一致的，需及时和设计人员沟通，调整施工方案。土方开挖中，各机械设备通过修筑好的施工道路进入到施工现场，为避免对周围农村的影响，专门修筑施工道路，采取直接挖装和装载机配合进行土方挖装，再用自卸式汽车运到弃渣场堆放。借助人工开挖机械无法达到的位置。为避免发生边坡塌方问题，土方开挖时需要形成一定的坡势，以免形成积水。顶部开挖时，需人工削坡较薄的土层，反铲削坡及人工修坡较厚的土层。

2.3 石方开挖

本工程左岸坡脚岩体为黑云母二长花岗岩，山坡为混合岩；右岸山坡表层为黑云母二长花岗岩，下部为混合岩。岩性复杂，开挖难度大，如何在保证施工进度、安全、质量的基础上，降低对周围环境造成的影响和破坏是石方开挖中遇到的主要问题[3]。

根据分层、分区布置，结合施工道路现场情况，石方开挖采取从上到下的顺序进行施工。各区、层的开挖统一按照钻孔、爆破、出渣等工序依次进行。因坝基开挖工程工期紧，时间短，采取高风压钻机钻孔，反铲挖掘机进行翻渣，永久边坡和建基面采用预裂(光面)爆破技术，以确保其一次开挖成型。石方开挖施工工序如图2所示。

图2 石方开挖施工工序图

在石方开挖中，钻孔爆破是施工的重难点，为保证爆破的安全性和效果，严格按照测量放线、布孔、钻孔、钻孔验收、装药连网爆破的顺序进行施工[4]。在正式爆破前，先对代表性地段进行爆破试验，以确定最佳的爆破方案和参数，在进行爆破中要尽量降低爆破石渣对附近工作面施工造成的不良干扰，降低爆破振动对边坡造成的不良影响，通过爆破试验确定安全的单响装药量。确定好对应爆破方案，对爆破质点振动速度进行测量，并建立起爆区振动速度衰减规律的关系式，具体如下：

(1)

式中：V为质点振动速度，cm/s；Q为单响药量，kg；R为测点到爆区中心的距离，m；K和a为爆区与地质、地形、爆破方案等有关的系数和衰减指数。

具体的开挖钻爆施工方案为：边坡采取光面或预裂爆破方法，底板建基面采取预留保护层光面爆破方法。主爆孔采用微差爆破，严格控制单响装药。各种爆破参数的确定，需经现场爆破试验取得成效后获得。手风钻预裂(光面)爆破参数和建基面梯段爆破参数如表1和表2所示。

表1 手风钻预裂(光面)爆破参数表

表2 建基面梯段爆破参数表

岩石边坡爆破根据试验取得爆破参数后方可施工，以确保正式施工时不出错误，减少对周边农村居民的影响。钻孔前，先对孔位、孔斜进行检查，确认无误后方可开钻。钻孔结束后，对孔深、孔斜进行检查、抽检，合格后装药。采用预留保护层光面爆破技术对基础建基面进行开挖，控制好开挖平整度及爆破对岩体的影响。保证开挖后岩面干净、粗糙，人工清除破碎和松动岩块、泥土、锈斑等，岩石中的裂隙、软弱夹层、断层按设计要求处理，不欠挖、超挖[5]。

3 边坡喷锚支护的要点

3.1 规范施工工序

边坡喷锚支护施工复杂，难度大，影响其施工质量的因素较多，为保证边坡喷锚支护效果，为农村水库大坝坝基施工营造一个良好条件，必须严格按照工序进行施工，控制好每道工序的质量，具体的边坡喷锚支护施工工序如图3所示。

图3 边坡喷锚支护施工工序图

3.2 加强对锚杆施工的质量控制

在本工程边坡喷锚支护施工中，采取了先注浆后插筋的施工顺序，在注浆前，需要利用高压风机将钻孔中的岩粉和水吹干。且锚杆的孔径≥56mm，锚杆插入要居中处理，并保证孔内注浆饱满，锚杆安装完成之后，浆液凝固之前，做好防护，严禁喷桩和拉拔锚杆。同时还要控制好砂浆配制的质量，避免石块和其他杂物混入到浆液中，浆液要做到随拌和，随使用，保证能够在初凝前，全部使用完成。初凝后严禁继续使用。铁丝网和锚杆要绑扎牢固，并且锚杆外端垂直弯折控制在30cm左右，钢丝网可在喷射一层混凝土后再铺设，铁丝网和壁面之间的距离要控制在5～6cm之间。

3.3 加强对混凝土喷射质量的控制力度

混凝土喷射是边坡喷锚支护施工的关键内容，混凝土喷射质量直接对整个坝基支护效果有很大影响。为保证总体支护效果，本工程在进行混凝土喷射中采取了湿喷法，混凝土在设定的拌合站拌和，再由混凝土罐车运至施工现场之后，分段、分片喷射，为控制混凝土流淌对边坡喷锚支护施工质量造成的不良影响，必须采取从下到上的分层喷射方法，喷射完成之后及时喷水养护。正式喷射前，需要用高压风机和水枪相互联合的方法对喷射面进行清扫。按照设计方案制作钢筋网，每片钢筋网经纬方向上的钢筋需要顺着坡面弯折，并用预埋的铅丝固定，以保证钢筋网能够紧贴坡面，并且网孔需要均匀分布，规格不能>设计网孔尺寸，如果孔数发生变化，可采取搭接的方式进行调整，确保搭接长度≥设计要求。配制好的混凝土需要有良好的黏结性，并且保证一次喷射的厚度≥10cm[6]。在整个喷射过程中，在送风前，需要打开计量泵，以免发生堵塞喷射孔的问题，风压控制在0.45～0.7MPa之间，喷嘴和混凝土面之间的距离要控制在100～200cm之间，以减少回弹量，喷射方向要尽量和受碰面相互垂直。每次喷射厚度不能超过10cm，如果一次喷射难以达到理想的效果，可喷射第二层，但第一层和第二层之间的时间间隔需要控制在15～20min之间。

4 结 语

综上所述，结合工程实例，分析了农村水库大坝坝基开挖及边坡喷锚支护施工。坝基开挖和边坡喷锚支护作为农村水库大坝施工的核心环节，其施工质量直接关系到整个工程的总体质量和进度。因此，在具体施工中，需结合水文地质条件，选择有针对性的开挖方法，对存在的问题采取有效的解决方式，并对边坡喷锚支护进行全面控制，才能保证各道工序，都能严格按照相关规范和标准进行施工，更好的保证坝基施工质量。