淺談水利水電工程邊坡開挖支護的施工技術與應用

摘要：隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，對能源的需求也在不斷增多，為了滿足需要我們必須大力興建水利水電工程。為了保證工程質(zhì)量，必須要重視對工程邊坡的開挖和支護技術，這樣才能更好的為經(jīng)濟的發(fā)展提供幫助。接下來，我們就對這個問題進行詳細的介紹。

關鍵詞：水利水電工程；邊坡開挖技術；支護技術

1、引言

現(xiàn)在，水利水電工程已經(jīng)成為影響經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，但是在建設過程中要受到各種地形和地質(zhì)因素的影響，這就大大增加了水利水電工程的建設難度。利工程施工中進行邊坡開挖的主要方式是分層式，即從上到下的開挖方式，在使用過程中，還要將施工的區(qū)域劃分出來，以便可以對不同的層次采取不同的施工步驟和方式。接下來，我們就以實際工程為例對這個問題進行詳細的介紹。

2、實際工程案例

該水利水電工程屬于II等工程，經(jīng)過一系列的調(diào)查研究表明，這個工程的支護和開挖工作量為以下內(nèi)容：明挖的土方工程為24.62萬立方米，明挖的石方為56.09萬米，護坡的混凝土為0.83萬米。根據(jù)工程的設計圖我們可以了解到，工程邊坡最大的開挖高度達到了120米。在水電站中一共安置了4臺水輪發(fā)電機組，機組的安裝高程達到了58.9m。

3、開挖邊坡的具體操作方式

3.1土質(zhì)邊坡的開挖方式

在修建水電站時要開挖土質(zhì)邊坡，在施工時必須要保證一定的施工順序，即由上至下進行。另外要確保每一次削坡層的厚度要控制在3米之內(nèi)。削坡結束之后要使用反鏟挖掘機進行作業(yè)面的削坡操作，另外在削坡的同時要進行修坡，要安排專業(yè)的施工人員進行。在施工過程中反鏟挖掘機要通過已經(jīng)修筑好的施工道路，并且建立起“之”字形的道路，這種形式有很多優(yōu)點，最主要的是可以在作業(yè)過程中減少集渣環(huán)節(jié)，這樣就可以有效的提高施工效率，降低施工成本。另外，在施工過程中還要加強檢查力度。

3.2開挖巖質(zhì)邊坡的方法

一般我們都采取鉆爆法來進行巖質(zhì)邊坡的開挖施工，開挖的順序也是從上到下進行的，并且采取毫秒微差梯段爆破和噴錨支護的方法。

3.2.1開挖逐層爆破。在開挖巖質(zhì)邊坡時，依據(jù)設計的規(guī)定應該采取分層的梯段爆破法。一般要將梯段的高度合理的控制在6到10米。由于巖質(zhì)邊坡是較薄的順向的坡，另外開挖的坡角要比巖層的傾角大，所以最好不要進行太大的切腳開挖。經(jīng)過研究調(diào)查顯示，我們要將開挖爆破的梯段控制在6米左右，這樣才能減少爆破的藥量。

3.2.2臺階式分層爆破開挖。在經(jīng)過一定的施工之后，邊坡會受到各種因素的影響，這樣就會加大支護難度。在爆破、巖層切腳和上層巖層的作用下，經(jīng)常會出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象。這是很不安全的，所以我們必須采取分層爆破的方式。

3.2.3薄層爆破開挖。對距邊坡12m內(nèi)側的巖體采取薄層爆破開挖，其開挖高度控制在3m左右。

3.3槽挖方法

針對地質(zhì)條件復雜、開挖質(zhì)量要求高的施工狀況制定了槽挖施工技術措施，采取快慢結合的不同方式進行開挖，即拉槽分層爆破開挖，臨近建基面的保護層開挖。

3.3.1拉槽分層爆破開挖。對不影響邊坡穩(wěn)定、無輪廓尺寸要求和建基面要求的巖體進行開挖，即對于設計邊坡輪廓線12m以外的巖體采取垂直于河床方向的交錯拉槽開挖方法，然后進行擴挖，分層下臥，層厚控制在6m。施工實踐證明：這種開挖方法機械化使用程度較高，挖、裝、運匹配，實現(xiàn)了快速施工。

3.3.2臨近建基面的保護層開挖。對于超挖問題我們要進行嚴格的控制，這樣才能確保建基面的爆破效果，減少在爆破過程中出現(xiàn)的裂縫。所以，在開挖時一定要重視質(zhì)量問題，要對臨近建基面的保護層采取淺孔、密孔、少藥量的鉆爆技術進行開挖。

3.4鉆爆設計方法

巖質(zhì)邊坡開挖的鉆爆設計是很關鍵的環(huán)節(jié)，其對于改善開挖質(zhì)量、加快施工、提高效率等有著重要的意義。設計鉆爆時必須根據(jù)實際情況進行，在掌握巖石情況時必須做好巖石結構勘察，采取生產(chǎn)性爆破試驗及對爆破參數(shù)準確調(diào)整。此次工程中，巖質(zhì)邊坡的鉆爆施工積極采取了微差起爆技術、預裂爆破一次開挖成型技術，在對爆破設計、單響爆破藥量、起爆順序優(yōu)化調(diào)整之后，被爆巖體的破碎程度顯著改善，從而有效控制了爆破振動給邊坡巖體造成的損壞，維持了2號導流洞工程的合理性。

4、邊坡開挖支護施工技術措施

水電站邊坡支護施工緊跟開挖作業(yè)面并滯后于開挖作業(yè)面1個臺階進行，這樣既可避免開挖區(qū)域出現(xiàn)塌方，同時又加快施工進度、保證了施工安全。具體采用如下施工方法：

4.1錨桿施工方法

錨桿是邊坡支護施工中常用的方法，水電站結合邊坡錨桿開展一期支護的方面較多。通常錨桿依照梅花的形狀來進行布置，傾角控制在30°上下，要選擇符合標準的焊管和扣件，還要搭建好臨時的腳手架施工平臺，做好安全防護的措施，最好在腳手架上面鋪設比較結實的竹膠板，還要在支架周圍安裝安全網(wǎng)，切實保證施工人員的人身安全。整個操作過程利用焊管和扣件搭設腳手架結構，腳手架層高在2.2m左右，鉆孔需參照巖石走向、傾角等情況對錨桿孔角度調(diào)整，鉆頭直徑要比桿體直徑大18左右，鉆孔鉆到標準深度之后，需采用高壓風清理干凈，把孔內(nèi)雜質(zhì)去除。錨桿選用II級普通螺紋鋼筋，水泥采用強度等級不低于P 042.5的普通硅酸鹽水泥，砂選用最大粒徑小于2.5的中細砂，水泥砂漿強度等級為M20，采用人工注漿并安裝錨桿。

4.2鋼筋網(wǎng)鋪設

水電站在邊坡施工中為有效遏制邊坡巖體遇水后發(fā)生塌滑、塌方等地質(zhì)災害，在邊坡的破碎區(qū)域選用掛鋼筋網(wǎng)的手段以進一步提高邊坡的穩(wěn)定性。

4.3噴混凝土施工

噴混凝土也是在早期的邊坡支護過程中經(jīng)常使用到的方式，主要的實施內(nèi)容就是強化和封閉已經(jīng)開挖好的基建面層，有效降低水利工程基建面在陽光下曝曬的頻率，并減少風吹雨淋的次數(shù)，保證基建面的質(zhì)量。該施工方法是在邊坡開挖、放空洞出口邊坡開挖、右壩肩開挖中普遍使用，并取得了良好的效果。

本工程在邊坡噴混凝土的施工中，通過放空洞出口配備的2臺JS1500型強制式拌和機統(tǒng)一供應混凝土，采用混凝土攪拌運輸車將混凝土運至施工現(xiàn)場，利用錨桿施工己搭設好的鋼管腳手架平臺，采用TK961型混凝土噴射機按濕噴法工藝噴射C20混凝土，噴射混凝土的厚度為10—20cm噴混凝土施工時由預先埋設的鋼筋條進行控制，采用鉆孔法檢查其噴射厚度。

4.4排水孔施工

考慮到邊坡長時間的排水問題，避免山體中的水壓力給邊坡帶來過大的損害，制定邊坡永久排水孔布設方案則成為了支護施工較為常用的方法。永久排水孔在噴混凝土或貼坡混凝土區(qū)域中的運用廣泛，其對于減輕山體內(nèi)部的水壓很有幫助。

4.5貼坡混凝土支護

貼坡混凝土在邊坡施工支護中是普遍采取的一種方式，該操作對水電站邊坡施工的運用條件為后坡高程達390m，該坡混凝土是厚度大于4cm的C20混凝土，為保證順向邊坡的穩(wěn)定性而在邊坡

局部陡峭的區(qū)域增加鋼筋條帶混凝土。選擇貼坡混凝土時要確保良好的持續(xù)性，施工操作必須按照水工混凝土的標準嚴格控制。

5、邊坡施工中安全監(jiān)測及防護措施

邊坡施工會受到很多因素的影響，比如說施工周期和爆破安全距離等。這就造成了邊坡支護與邊坡開挖之間存在著一定的空間差和時間差，從而造成邊坡安全隱患。另外，在開挖區(qū)的原始山坡上本身就存在著很多坡面危巖，當有降雨時，在雨水的作用下很容易出現(xiàn)下滑，這就增加了施工的安全隱患。為了保證施工的安全性，我們必須在施工時嚴格按照以下內(nèi)容進行：

（1）對開口線以外原始邊坡坡面危巖進行處理。

（2）對邊坡開口線上下一定范圍進行鎖口和錨固。

（3）對開挖邊坡的巡視檢查，做好地質(zhì)預報工作。

（4）對地質(zhì)不利結構面的重點辨識和處理。

（5）協(xié)調(diào)好開挖與支護的關系。

（6）利用馬道層層設防，防止上部滾石墜物傷人。

（7）重視邊坡安全監(jiān)測成果對施工的指導作用。

6、高邊坡加固治理方法及應用

6.1混凝土抗滑結構的應用

6.1.1混凝土抗滑樁

抗滑樁是穿過滑坡體深入穩(wěn)定土層或巖層的柱形構件，用以支擋滑體的滑動力，一般設置于滑坡的前緣附近，起穩(wěn)定邊坡的作用，用于正在活動的淺層和中層滑坡效果較好。為了能使抗滑樁更有效的防止滑坡，在設置時應將樁身全長的1/3～1/4埋置于滑坡面以下的完整基巖或穩(wěn)定土層中，并灌漿使樁和周圍巖土體構成整體，并設置于滑體前緣部分.使其能承受相當大的壓力。

6.1.2 混凝土沉井

沉井是一種混凝土框架結構，施工中一般可分成數(shù)節(jié)進行，其結構設計是根據(jù)沉井的場地布置、受力狀態(tài)及基坑的施工條件等因素決定。在高邊坡工程中，沉井具有抗滑樁的作用和擋土墻的作用。

沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工難點。沉井下沉，是沉井的關鍵工序，其質(zhì)量的好壞將直接影響工程的質(zhì)量和進度，在下沉時，應盡量減少土體作用在沉井外壁的摩阻力；應在混凝土強度達到100%時方可開始挖土下沉；下沉過程中需控制防偏問題，并做好及時糾偏措施等。而封底如不成功，將會導致沉井內(nèi)部出現(xiàn)滲漏。嚴重影響沉井壽命，因此，在封底前，應清洗基面；在混凝土強度達到70%時，應澆筑混凝土封底。

6.1.3 混凝土擋墻

混凝土擋墻是借助自身的重量以支擋滑體的下滑力的一種有效防止滑坡的常用方法，并可與排水等措施聯(lián)合使用。它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡，阻止滑坡體變形的延展，具有結構簡單，能快速起到穩(wěn)定滑坡作用等優(yōu)點。在設計混凝土擋墻時。應根據(jù)最低滑動面的形狀和位置來設計擋墻基礎的砌置深度，并在墻后設置泄水孔，使其不僅能削弱作用于擋墻上的靜水壓力，還能防止墻后積水浸泡基礎而造成的擋墻滑移。

6.3 減載、排水等措施的應用

6.3.1 減栽反壓

減載反壓在邊坡加固治理中應用廣泛。減載的目的在于降低坡體的下滑力，其主要方法是將滑坡體后緣的巖土削去一部分，但單單減載有時并不能起到阻滑的作用。最好是與反壓措施結合起來，即將減載削下的土石堆于邊坡或滑坡前緣阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施應用于上陡下緩的滑坡效果更好。

6.3.2表里排水

排除地下水的方法，可根據(jù)地下水的埋深分為淺層地下水和深層地下水排水工程兩種。淺層地下水排水工程可采用截水溝、盲溝和水平鉆孔等方法；深層地下水排水工程可采用截水盲溝、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水，將盡可能降低邊坡巖體地下水位，減小滲水壓力，改善邊坡穩(wěn)定條件，提高邊坡穩(wěn)定性。

6結語

邊坡開挖與支護工程的施工作為水利工程施工中的重要環(huán)節(jié)，邊坡開挖與支護工程的施工質(zhì)量將直接決定整個水利工程施工的質(zhì)量。在上述水利工程中，采用了比較科學合理的施工技術，對邊坡的開挖與支護都起到了有效的質(zhì)量控制，不僅可以保證工程在預定的時間內(nèi)完成所有的施工項目，還可以提混凝土的施工質(zhì)量和邊坡開挖的效果，為水利工程的最后完工提供了便利的條件，也為同行業(yè)和相關領域的建設提供了可供參考的施工方案。

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