水利水電施工工程中開挖支護技術分析

孫德雄 中翀建設有限公司

1 前言

水利水電工程與人們生活息息相關，安全穩定工程能夠為人們帶來相應的生活便利。但是，實際施工中，工程易受到水文、河流變遷、氣候天氣等方面的影響，為工程施工增加難度[1]。開挖支護屬于危險性較高的項目，施工人員應當正確應用開挖支護技術，確保開挖與支護施工的質量安全，以便為后續工作的順利開展奠定良好基礎，保證工程如期完成。

2 開挖支護技術重要性

2.1 水利工程現狀

水利水電工程是指通過利用自然資源中的水資源，為生產電力資源提供支持的工程。此工程建設后，可為我國長遠發展提供支撐。隨著我國社會經濟的不斷發展，國家對水力水電工程加大重視程度，施工技術不斷完善提升，目前已經獲得良好建設效果[2]。但是，在實際工程中，仍然存在一定制約，主要是由于我國國土遼闊，不同地區的地質情況、水文環境、氣候條件等均存在較大的差別，部分工程施工現場存在地下深洞，制約了水利水電工程的發展。而開挖支護技術的提出可有效解決上述問題，為工程順利施工奠定堅實基礎。

2.2 重要性

在水利水電工程中，邊坡開挖支護施工是其中的重要技術，利用邊坡開挖支護技術可穩固邊坡，提高工程安全性。在開挖支護時，會應用多種技術，只有綜合系統的應用這些技術，才能確保整體邊坡結構的穩定性，為后續水利水電工程施工奠定堅實基礎。在具體施工中，首先需要設計開挖支護圖紙，結合工程土質特點及地形特點，保證邊坡與工程建設需求相符。合理設計可保證后續實現有條不紊的施工，但是，若是在施工過程中土壤、地質等發生變化，則需要改變圖紙，以便滿足施工需求。邊坡施工作為基礎工程，若是施工存在問題，則易產生施工延期、質量不佳、增加成本等問題。可知，邊坡施工的重要性，需要正確應用邊坡開挖支護技術，控制各種施工變量，從而提高工程質量。

3 水利水電施工工程中開挖支護技術分析

3.1 工程案例

某水電站工程屬于Ⅱ等工程，水電站廠房經勘查后，可了解具體開挖與支護通常量如下：土方明挖需要24.61萬立方米，護坡混凝土為0.83萬立方米，石方明挖為56.21萬立方米，總錨筋數量約為0.51萬根。以施工圖紙為依據，可確定鞭炮最大開挖高度時120m，實施邊坡開挖時，最大開挖高差是140m。此次工程水電站廠房為岸邊式地面廠房，內部設置水輪發電機4組，裝機總容量是880MW，廠房寬為25.1m，長為388.5m，高為67.43m，安裝機組高程是358.5m。廠房高程在388.4m以上邊坡依據1：1.5，1：1.1，1：0.5的坡比實施開挖操作。邊坡開挖時每15m設置寬為2m～3m的馬道。廠房在388.4m以下高程基礎為垂直開挖。廠房一期邊坡支護為錨噴，二期支護是鋼筋混凝土護坡與錨索加固。

3.2 施工工序

水利水電工程中應用開挖支護技術，主要可分為邊坡開挖與支護兩部分。邊坡開挖是工程中第一個環節，是最為重要的步驟，應當分區進行開挖。工程通常分為兩部分基礎，每一部分又分為三個區域，按照一定順序完成施工，以免出現混亂情況[3]。另外，為將工程效率提高，區域面積約為20m×30m施工效果較好。邊坡支護涉及內容較多，包含混凝土施工、排水孔施工等，同樣需要依據順序完成施工，施工人員應當加以重視。

3.3 前期開挖爆破環節

邊坡開挖之前需要做好爆破工作，此環節以出現事故，若是無法有效進行爆破施工，則不僅會造成人員傷亡，還會對工程進度造成影響。因此，可使用網孔技術提高爆破施工準確性與安全性，定位緩沖孔與爆破孔，正確應用網控爆破技術。

網控爆破技術主要是通過非電雷管孔間存在的微差順序實現，本工程控制相鄰梯段孔與預裂孔起爆時間約為74ms～100ms，拱壩基面預裂孔控制單響藥量最大約為20kg之內，控制與建基面相距15m的單響最大藥量為25kg以內，距建基面15m～30m的最大單響藥量約為75kg，距建基面30m以上的最大單響藥量控制在100kg以內，其應當與質點振動速度相符，確保爆破精準性。

精準定位爆破的緩沖孔與爆破孔，在定位過程中，注意兩者之間的平衡性，控制雙方距離。預裂孔與爆破孔之間距離約為1.4m，可最大程度確保爆破精準度。并且，控制爆破孔孔底與預裂面的垂直距離約為2.5m，緩沖孔藥卷直徑是50mm，裝藥工作應當保持連續不耦合狀態，分兩段實施，控制堵塞段距離及裝藥密度，堵塞段距離是1.0m～1.5m，裝藥密度則是2.0kg/m3～2.8kg/m3，一段在中部封堵，二段在孔口封堵。爆破的藥卷直徑約為70mm，選擇連續不耦合裝藥方式，可控制藥品單耗量約為0.4kg/m3～0.5kg/m3，堵塞尺寸則為2.0m～2.4m，最大程度節約藥品，做好爆破任務。

可將預裂孔分為坡面預裂孔與馬道水平預裂孔。坡面預裂孔控制孔徑大小在90mm，使用潛孔鉆（XZ-30），孔間距是75cm左右，深度達到17.3m；馬道水平預裂孔施工應用手風鉆（YT28），其間距是50cm，深度是3m，裝藥密度是150g/m3～210g/m3，堵塞0.5m，藥卷直徑是25mm，按照梯段進行2個爆破點預裂[4]。在具體開挖過程中從上至下實現分層開挖，每一層開挖均由內至外分塊推進，對每一塊面積進行嚴格控制，逐層開挖的方式保證施工人員能夠及時發現每層中出現的問題，并結合整體邊坡特征，調整施工操作，確保開挖作業順利實施，提高開挖工作的質量與效率。

3.4 后期邊坡支護環節

在邊坡開挖支護過程中，施工單位及工作人員需要對工程中開挖支護這兩部分工作進行全面分析，保證兩者處于平衡狀態下，達到互相彌補的目的，為整體開挖支護質量奠定良好基礎，保證工程質量。支護工作與開挖相輔相成，進行分層支護操作，保證與開挖工作的一致性，主要應用以下工藝。

3.4.1 砂漿錨桿

考察水利水電工程的地質情況及施工環境后，技術人員對整體工程做出書面計劃，為后續工程提供了指導依據。在具體施工中，錨桿參數是Φ25@3m×35，外露100cm呈梅花型分布，傾角30°，水泥砂漿灌注M20，選擇焊管標準為Φ48×3.5mm，施工前搭設腳手架，為施工人員提供可以安全操作的平臺，腳手架上映鋪設竹膠板，設置安全網在附近，保證施工人員能夠安全進行作業。鉆孔選擇簡易潛孔鉆（YQ-100QB），整體施工過程中，焊管與扣件建設的腳手架高約2.4m，需要對巖石走向綜合考慮，及時進行錨桿角度的調整，鉆頭直徑相較于桿體直徑大18mm，到達設計深度后，應用高壓風清理施工現場，保證施工環境整潔干凈。

3.4.2 噴射混凝土

混凝土噴射主要有素噴、錨噴、鋼纖維噴射、鋼絲網噴射等方法。選用C30混凝土強度等級，噴射厚度控制約為10cm左右。網噴混凝土需要假設直徑約為8mm的鋼筋網，在施工現場進行加工編織，間距約為200mm，使用載重量為8t的汽車將其運輸至作業面。在噴射施工過程中，需要注意以下幾點：其一，做好混凝土噴射準備工作。檢查開挖面的凈空尺寸，清理干凈石頭、雜物等安全隱患，做好欠挖處理，利用高壓水沖洗或風清晰的方式再次清理開挖面。檢查各種機械設備與管線，經過修整檢查后，調試運轉。其二，噴射上料。噴射上料過程中，機筒內的料應當處于滿狀態，可在料斗口上增加孔徑約為16mm的過濾網，避免超出直徑需求的骨料進入到噴射機中，以免對噴射機正常工作造成影響。其三，噴射順序。深洞噴射應當遵循自上而下、先墻后拱的規律，需要分段分片的進行噴射作業，分段工作則從縱向出發，每段約3m～4m，分片工作寬度則約為2m。當碰到凹面較大情況，需要先噴平凹面后再進行分段分片操作。其四，選擇噴射角度與距離。在噴射混凝土時，其角度與距離會受到混凝土拌和坍落度及噴射風壓的影響。所以，控制噴嘴口到噴面距離約為1.2m左右，噴射料束垂直于受噴面為最佳角度。

4 優化建議

4.1 安全監測

監測與物探在進行開挖支護技術中具有重要作用，合理應用監測物探技術可為工程施工提供數據支持。

4.1.1 開挖監測

在水利水電工程之中，首先需要開展開挖工作，通過監測技術可全過程跟蹤開挖爆破中的振動與邊坡安全。其中，監測爆破振動時，可應用公式確定振動衰減規律，在數據基礎上，為控制爆破振動提供了參考數據，有效提高此施工環節的可行性。而邊坡安全監測，主要是監測邊坡的內部變形情況，若是變形較為嚴重，則證明邊坡施工安全性較低，需要加以控制。通過監測可有效保證邊坡安全性，保證工程施工質量。

4.1.2 物探檢測

在開挖支護技術中使用物探檢測，主要是為了保證施工操作精準性。在工程施工時，需要在不同位置設置孔段，檢測判斷工程不同區域中的孔段聲波，可依據地質學理論，一般地下深洞裂縫源于孔口巖體，物探檢測孔口巖體能夠盡量精準的判斷施工現場是否存在深洞等一系列資料。

4.2 加強管理

在工程施工之前，工程技術部門、施工單位、現場管理者應當實施技術交底工作，全面掌握設計圖紙要求，了解各個環節的工作要點，如邊坡開挖施工技術、操作規范等，讓管理者與施工人員熟悉現場，才能保證后續管理工作開展順利。在工程施工中，則需要檢驗每道工序的質量，通過各種性能特征反應工程質量數據，對于存在的問題采取針對性措施，盡量消除差異，保證開挖支護滿足工程施工的質量需求。在工序控制中，對于投入的材料、員工、設備、方法等是否與要求相符，可實施交接檢查，層層檢驗，當完成一道工序后，確定質量符合要求才能進入到下一環節之中，開挖支護作為基礎作業，禁止出現馬虎情況，否則將會造成更大的損失。

5 總結

總之，水利水電工程的建設可推動我國經濟的發展，是我國的基礎性工程。因此，為保證水利水電工程的整體施工質量，應當充分發揮開挖邊坡技術的作用，按照相應工序流程，完成爆破開挖、砂漿錨桿、噴射混凝土的作業，提高技術應用水平，為水利水電工程后續施工奠定良好基礎。