水工建筑工程挖掘施工及支护技术研究

2022-09-20杨嵩华

山西水利 2022年6期

杨嵩华

（惠州市水电建筑工程有限公司，广东惠州 516000）

1 水工挖掘及支护技术概况

水利工程建设线路长，覆盖地域广，开挖面积大，掘进距离远，涉及多种地质地貌。水工建筑工程挖掘施工总体上看有侧向边坡、湿陷性软地基、浅层地下水区域、基岩破碎区、土质边坡及砂砾地基等，基坑开挖中不稳定地质会出现基坑坍塌，造成事故。所以开挖与支护在基坑施工中要同步进行。

在基坑开挖及支护施工中常见问题：一是施工中，没有充分考虑施工区的坡度、地貌、地形等因素，缺少对受力边坡进行合理支护，致使施工区出现垮塌，导致工程延期，造成工程损失和安全风险，降低了水工建筑的施工质量；二是水工隧洞掘进与边坡开挖支护施工中，施工人员凭工作经验施工，导致爆破技术、预应力锚索技术与锚喷支护技术等达不到实际施工要求；三是水工建筑深基坑支护时，未能充分收集各层基岩的基本指标，未检测基岩的抗风能力、抗软化能力以及岩石自身的硬度等情况，而采取一贯施工技术作业，导致水工建筑深基坑支护工程的透水性与强度等指标，未能达到水工建筑工程规范的设计要求[1]。

2 水工挖掘施工技术要点

2.1 爆破施工技术

组织爆破网络工程、爆破钻孔控制、预裂孔爆破标准是水工开挖中爆破施工技术的三个关键内容。

第一，组织爆破网络工程。开挖施工采用的爆破施工技术，无论是否采用雷管孔间技术，都具备微差顺序特点。因此爆破网络工程的预裂孔爆破时间，应控制在70～100 m/s 之间，其装药量最好限制在20 kg之内，同时要合理控制爆破的振动速度，以提高爆破破坏力的作用质量与爆破效率。

第二爆破钻孔控制。要保障缓冲孔与爆破孔之间的钻孔距离与质量，就要采用适当的设备进行钻孔。如合理使用液压钻设备，可以保障缓冲孔与爆破孔之间的位置平衡；利用液压钻设备，可以准确地将两孔的平面距离保持在1～1.5 m 范围之内，将两孔的垂直距离控制在2.5 m 以上；将缓冲孔的药卷直径限制在50 mm，同时采用连续不耦合的两段方式进行装药，提升爆破施工质量。

第三预裂孔爆破标准。开挖爆破施工与深基坑支护的预裂孔，分两种类型：一种是马道水平预裂孔，另一种是坡面预裂孔。马道水平预裂孔宜采用YT28 型手风钻钻孔，可以将预裂孔深度管控在2 m 左右。而坡面预裂孔宜采用XZ30 型潜孔钻，可以将预裂孔大小控制在90 cm 之内。无论是马道水平预裂孔，还是坡面预裂孔，都可以将爆破施工的孔间距离限制在50 cm之内，实现爆破挖掘施工作业的最优化[2]。

2.2 高边坡开挖技术

水工建筑工程中高边坡开挖分为石方开挖、土方开挖以及制备清理。石方开挖的操作难度最大，工程施工常以潜孔钻ZQ 100 D 和液压钻CM 351 设备为主，手风钻为辅，采取分层方式进行钻孔，以减少爆破和开挖过程中的岩体破裂，采取自卸车处理岩渣与废料。针对于河床石方开挖，要采取自上而下的施工顺序，从大坝中下游位置首先挖出先锋槽，合理运用先锋槽进行阶梯式爆破挖掘，最后实现施工目标，保障项目基础的稳定性与安全性[3]。

2.3 流砂软土基的挖掘方法

水利工程，在砂土地质、非粘性土地质以及细砂土地质中，经常出现流砂，利用明式排水法会带出一部分流砂。为了避免或减轻流砂污染，应采取“封砂排水法”施工。“封砂排水法”的工作原理，是通过排出流砂软土基中的水分，降低开挖体含水量与砂壤的流动性。如果流砂层的面积与深度比较小，可以采取“砂石护面法”或“柴枕护面法”对流砂进行过滤、截停。

2.4 淤泥软土基的挖掘方式

淤泥软土基的挖掘属于特殊施工环节，因淤泥软土基的空隙比较大，一旦进水软土基会瞬间发生膨胀。因此实施中要严格控制水量，既不能过多，也不能缺失，必须采取科学、合理的施工技术进行控制。工程地下水较深时，需抽排降低地下水位后，再完成施工作业。施工区软土基比较薄弱时，采用加固软土基后进行作业。当工程软土基较深厚时，要改变软土基的结构，采用碎石淤泥软土混合法基中进行地基加固。

在实施软土基挖掘作业时，由于淤泥软土基的种类多、土壤强度不同、流动性较大、含水量复杂等，经常会遇到多种困难。通过对淤泥软土基的加固，提高区域排水能力，以保障工程顺利进行与发展。