邊坡開挖支護技術在水利水電工程施工中的應用

張立軍

(遼寧省國際經濟技術合作集團有限責任公司，沈陽 110013)

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邊坡開挖支護技術在水利水電工程施工中的應用

張立軍

(遼寧省國際經濟技術合作集團有限責任公司，沈陽 110013)

受到各種地質環境的影響，水利水電工程常常面臨著諸多施工問題。其中，最為常見的一種不利情況就是地質條件下邊坡的開挖及支護問題，并且這一環節還處在比較關鍵的施工階段。換言之，水利水電工程邊坡開挖支護這一重要工程環節無法順利的開展和完成，對于整個水利水電工程的順利實施都會造成較大的影響。文章以新疆塔日勒嘎水電站工程作為研究對象，結合塔日勒嘎水電站施工建設中的實際情況，簡要探究對于邊坡開挖支護技術的科學規劃與合理運用。

邊坡開挖支護；水電站；水利水電工程；施工技術

1 工程案例概況

塔日勒嘎水利水電站工程壩址位于新疆維吾爾自治區克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣轄區境內，具體位置處在烏合沙魯大橋以上 600m。在區域內，該水利水電工程是整個克孜河規劃2庫6級開發方案中的第二個梯級。目前，塔日勒嘎水電站主要以發電為主，周邊幾個縣市、鄉鎮居民的生活用電以及工業生產用電均由此提供。該水電站工程的壩址距離烏恰縣市區中心有60km的距離，距離附近的喀什地區有150km。整個項目工程是多個建筑物共同組成的：① 攔河大壩；② 左岸導流兼泄洪沖沙隧洞；③ 發電引水隧洞；④ 電站廠房；⑤ 右岸溢洪道。目前，該水電站工程屬于三等中型規模，地震設防烈度為IX度。其中，攔河大壩是由黏土心墻砂礫石壩施工而成。整個水電站水庫正常蓄水位為 2250m，死水位為 2245m。此外，工程大壩最高位置 43.6m。工程的右岸岸邊為開敞式溢洪道，在施工設計中，選用的是 2孔10×7m的駝峰堰。在左岸處，施工設計方面，主要是利用導流洞改建成泄洪沖沙隧洞。在隧洞的進出口設計上，底板高程 2218m，總長度為 505.6m，隧洞的開挖直徑為 8m，屬于圓形有壓洞。之所以這樣設計，最大的目的就是利用汛期洪水排泄庫內常年積攢下來的淤泥、砂石。

2 水電站高邊坡開挖與支護措施

2.1 方案布局

本部分需要著重研究的是塔日勒嘎水利水電站的一處廠房，該廠房施工設計類型屬于岸邊式地面廠房。該廠房建筑內，目前總共布置了4臺水輪發電機組。廠房占地長度為 130m，寬度為26m，高度67m，機組安裝高程為359m。在邊坡開挖的過程中，每隔15m處，布置一馬道，寬度控制在1.8-2.5m即可。此外，在該廠房388m高程以下的部分，均按照垂直開挖的方式來施工操作。整個工程項目的施工設計，一期支護廠房邊坡，在過程中，選擇的是錨噴的方式；二期支護時，在過程中，選擇的是鋼筋混凝土支護坡，也可以選擇使用錨索加固處理的方法。此次對該廠房建筑邊坡開挖支護施工的原因，主要是因為在設計初，計劃廠房最大開挖高度為120m，然而，在實際施工過程卻發現存在很大變故，最大開挖高差在140m。

2.2 邊坡開挖的操作方式分析

本次關于該廠房的邊坡開挖，①開挖土質邊坡。開挖中，一般最表層為土質邊坡，在開挖過程中，通常情況下都是采用由上而下的操作流程，以此來逐漸削坡。在削坡過程中，需要特別注意的是，(每次)削坡層的厚度盡量≤3m。此外，在削坡這一環節操作完成之后，使用反鏟挖掘機由主出渣道自行車挖出岔道實施到達作業面削坡。在施工中，對于作業人員的技術能力要求比較高，需要安排專業的施工者撇和人工修坡。在最初階段之所以要采用開挖土質邊坡的結構形式，其最大的優勢就在于可以避免過多的集渣作業環節，提高了工程施工的整體效率，減少了工程作業的施工成本。②巖質邊坡開挖。在該水電站廠房建筑巖質邊坡開挖過程中，參考國內的其他大型工程建筑，根據施工圖紙設計的要求，巖質邊坡應分層開挖，實施梯段爆破，開挖的高度可以控制在 6-10m。第二是臺階式分層爆破開挖的形式，如果邊坡的上層巖體難以全部及時支護，在這種情況下，那些沒有來得及支護施工的邊坡上層，由于受到了機械開挖卸荷、爆破震動、巖層切腳以上三重作用的影響，很容易就會造成出現不穩定的巖體，并且會沿著軟弱夾層慢慢滑塌，大大增加了工程施工的不安全因素[1]。為此，在實施中每層距邊坡開挖線預留12m左右的平臺滯后鉆爆。

表1為此次水電站廠房邊坡施工采用鉆爆設計方法來施工保護層爆破參數。

表1 邊坡施工保護層爆破參數分析

從表1中可以得知，在邊坡施工鉆爆設計環節，非常關鍵，因為該環節的成敗很大程度上關乎著能否改善開挖質量、加快施工進度、提高工程效率等。需要事先設計好相應的參數，可以通過采取微差起爆技術。此外，為了進一步控制因爆破震動可能對邊坡巖體造成的不必要損壞，所以，在爆破設計、單響爆破藥量、起爆，根據現場的實際情況優化調整。

2.3 施工支護技術的應用

在邊坡支護施工作業中，需要滯后于開挖作業面一個臺階。無論是從經濟性、安全性、質量等多方面來考慮，均比較有效。在我國國內眾多水電站邊坡支護施工中，常見的施工方法有5種：①錨桿施工方法；②鋼筋網鋪設方法；③噴混凝土施工方法；④排水孔施工法；⑤ 貼坡混凝土支護施工法。在這里結合著本水電工程實際，綜合考慮分析后，本次采用的有錨桿施工方法、鋼筋網鋪設方法和噴混凝土施工法[2]。

首先來看錨桿施工的方法，該施工技術主要適用于一期支護，關于這一點，前文中也提到過了。本次施工中，錨桿參數為φ25@ 3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露1m。在設計上，此次主要按照梅花形狀來分布，將傾斜角度控制為 30°。準備工作做好之后，灌注M20水泥砂漿。施工過程中關于焊管的選擇，參數標準為φ48×3.5mm，并且需要先前做好施工腳手架。此外，為了保證該平臺安全可靠，必須要在平臺上方鋪設滿竹膠板，并且還需要在支架附近專門設置安全網。在錨桿鉆孔時，此次使用的手風鉆，其參數為φ25L=6.1m，φ25L=6.5m。鉆孔需要參照著巖石的走向來進行，并以此適時調整鉆孔角度。當鉆孔鉆到了事先預定的標準深度之后，接下來需要采用高壓風來將孔內的雜質清理干凈。其次再來看鋼筋網鋪設以及噴混凝土施工的技術方法。鋼筋網鋪設和混凝土施工，在水電站各類建筑施工中是必不可少的一個關鍵環節。以該水電站廠房來說，在施工中，此次采用的是φ48mm鋼管來搭設腳手架平臺，鋪設面積一般為 2m×2m，如此一來，便于后期的施工運輸。

3 結 語

新時期，隨著我國社會經濟的迅猛發展，近年來國家政府一直加快社會主義各項事業的建設速度。其中，水利水電工程作為社會性、公共性的一項宏偉工程，施工難度比較大，對相應的施工技術與機械設備的要求標準也比較高。特別是在我國中西部地區，比如，在湖北、在四川、在甘肅、在新疆等地，受到各種地質環境的影響，水利水電工程施工工程中經常遇到一些難點問題。正如文章所言，開挖與支護齊頭施工同時進行，不僅可以提高工程開挖的速度，并且對于后期的水電站建筑物結構工程以及大壩填筑工程的施工提供了很大的便利。

[1]趙立猛.邊坡開挖支護技術在水利水電工程施工中的應用[J].吉林農業，2014(09):53-53.

[2]劉輝.新疆布爾津山口水利樞紐拱壩高邊坡開挖及支護技術[J].水利水電技術，2012，43(09):69-73.

1007-7596(2017)03-0122-02

2017-02-25

張立軍(1975-)，男，遼寧喀左人，工程師，研究方向為水利水電施工及管理。

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