水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術分析

劉偉東

（山東省棗莊市水利開發有限公司，山東 棗莊 277100）

1 引言

水利水電工程項目建設對于社會經濟可持續發展具有重要意義，而由于水利水電項目本身所處的空間環境復雜，因此，如何提高其工程項目的施工質量已成為相關學者研究的重點。邊坡開挖支護是整個水利水電項目的重要組成部分，不僅能夠強化水工建筑的穩固性，而且還能對水工建筑的未來運行產生直接影響，值得關注。

2 工程項目簡介

某水利水電項目的總庫容達到6.5×107m3，其中，水庫總長度為530m。該項目所處的地質條件復雜，施工中有大量土石方工程，且存在嚴重的巖體風化問題，工程施工難度較大。

本區地勢自北向南傾斜，一般山頂高程均在500m以上。區域內河流河槽深切，河谷狹窄，常構成“V”字形或“U”字形峽谷，河谷與山地高差達數百米。河床是區內地表水和地下水的最低侵蝕基準面。經過碳酸鹽巖類地層的支流存有巖溶暗河。地質勘察發現巖性為白云母片巖、白云母石英片巖，局部地區夾石墨片巖、白云石大理巖和石英巖，以及均質混合巖、混合花崗巖夾片麻巖，并且土方上分布了大量的巖屑碎石土。實驗室分析結果顯示，該山體的表面堆積物的松散度為：松散-中密；巖石表面存在嚴重的風化問題，巖體上有較大的裂縫，結構完整性差，所以，在整個水利水電項目施工中，需要通過相應的支護手段來保證項目施工順利進行。

3 土方開挖施工技術

3.1 施工時期的選擇

結合該工程項目的所處區域以及氣候條件，該項目的土方開挖的理想時間為8～12月。該時間段當地少雨，氣候相對穩定，滿足水利水電工程施工要求。

3.2 排水手段

該項目施工中所采取的降排水施工中，其主要目的是改善地下承壓水位以及潛水水位，而結合本項目的實際情況，考慮施工現場的主要坡積物以及砂礫土為主，在正常的氣候下幾乎不影響施工；若出現降水，可從壩肩的最左側開始，從上至下采用人工施工的方法，開挖1條排水溝，其規格（寬×深）為80cm×50cm，通過水自流的方法排出工作面的積水，一直連接坡腳處的排水溝，使積水能夠順利流出現場[1]。

3.3 開挖施工

在開挖之前先在施工現場放線，放線后嚴格按照設計線的分布開挖。施工中選擇分層開挖模式，使用SK450液壓挖掘機為主要施工設備，一次開挖深度則根據SK450液壓挖掘機的工作能力，設置1次開挖深度約為6m。

根據該項目的施工經驗可知，在原始面的土方上縱向開挖70m之后，橫斷面的開挖中則按照1∶0.5的比例設置邊坡；每隔10m位置設置1個馬道，馬道的寬度為3m；在破碎巖石縱向開挖中，所設置的開挖深度為65m，橫斷開挖成1∶1的坡，每隔10m設置1個馬道。確定施工的相關參數后，準備好SK450液壓挖掘機后，按照放線位置從坡頂位置逐漸向坡底位置開挖，期間測量人員分別做兩次放線。例如，在135～131m高程位置邊坡的開挖中，可先用SK450液壓挖掘機在135m高程位置開挖1個規格為6m的平臺，之后沿6m的外邊線逐漸向下開挖，直至高程為131m的位置。整個施工過程中經水準儀觀察高程之后，經6m外邊線，沿135m高程位置橫向設置一個規格為3～4m的馬道；馬道成型后，用反鏟繼續向下施工，沿馬道外線位置放坡，坡度的規格為1∶0.5。按照上述方法依次向下施工，最終使邊坡成形。

該項目中為避免各個施工設備之間相互影響，并兼顧施工安全的問題，因而在夜間要停止施工，并對坡腳的殘余土料做清理。所有開挖的土料均直接拋到原始面上，其中，一部分可留存在原始面上，這種方法有助于增加原始面的的寬度，為下一階段施工提供便利；另一部分直接滑至坡腳位置。此部分土料可平均分為2部分：其中一部分可經車輛運載后運至圍堰部位做填筑施工；另一部分則直接運送至廢料廠。此時，為提高施工效率，可對施工現場的車輛做統一調配。

3.4 坡腳開挖施工

該項目的壩肩施工結束后，即可做坡腳開挖施工。坡腳開挖施工環節中的關鍵施工步驟包括以下3點：

1 ）確定基本施工方案。在施工方案的選擇上，本項目嚴格遵照現場施工要求，通過左右開挖面構建環形路線，之后設置齒槽斜坡路，連同到下游路面以及右岸路面。

2） 布置排水設施。在開挖面上設置1條寬度為1m，在開挖深度的設置上需要根據開挖層次隨時調整，一般每層的深度要比開挖面低約2m；在上游以及下游位置各開挖1條排水溝，并在建筑物外側設置1個深5m、寬4m的集水井。該集水井的主要功能是放泵抽水，可有效降低現場的水位。

3）開挖施工的步驟。該項目的土石方量較大，并且整個項目要求在規定時間內施工，存在施工周期短、施工量大的問題，所以決定采用24h連續施工，要求每天土石方的開挖量最少為1 600m3。該項目中選擇液壓反鏟機施工，該反鏟機斗的容量為1.8m3，配合若干輛運輸車，從上游向下游一次施工。結合現場的施工能力，該項目的每層開挖進度約為4m，為保證施工精度，則隨時用水準儀找平。結合土石方開挖的施工進度，整個項目可在整個規定時間內完成施工。施工環節需要結合路況，隨時用石頭等物品做墊層填充，確保道路的行駛條件良好，滿足施工要求。

4 支護施工方案

4.1 支護施工的基本思路

在邊坡支護期間，需要根據設計圖紙的數據要求，采用穿插、平行的錨桿以及混凝土噴注施工，最終構建完整的支護結構。支護期間，經砂漿錨桿支護中的規格為4m，間距分布2.0m×2.0m，交錯布置后，設置錨桿拉力180kN；每層邊坡開挖中穿插進行錨桿以及混凝土噴注支護施工。

4.2 錨桿支護施工

4.2.1 錨桿孔布置

按照施工圖布置鉆孔位置，將孔位偏差控制在±10mm內；在錨桿孔孔軸方向設置中，應嚴格遵照施工圖的布置要求，使加固錨桿的孔軸方向與滑動傾向是相反的，且滑動面的交角度應≥45°。

在錨桿孔徑的選擇上，應確?？讖酱笥阱^桿直徑，并經“先注漿后安裝錨桿”的施工方案，使鉆頭直徑大于錨桿直徑。

4.2.2 錨桿的錨固

整個工程項目中，錨桿的施工需要在監理人員監督的情況下進行，在所有錨桿孔清洗干凈后注漿。該項目中錨桿支護注漿的比例為：水泥∶砂漿=1∶1～1∶2、水泥∶泥=1∶0.38～1∶0.45。在確定鉆孔內完全充滿泥漿后即可插桿，并經螺栓固定。最后，在砂漿凝固前嚴禁碰撞、拉拔等。

4.2.3 錨桿支護施工

該項目中錨桿支護施工的基本流程為：（1）初噴混凝土。該項目的主要目的是封閉開裂的巖石縫隙，避免圍巖松動，最終使巖石面形成特定的圍護強度，保證錨桿鉆孔施工順利進行。（2）測量定位孔。在鉆孔人員以及技術人員相互配合的情況下，用油漆進行標記。（3）清洗鉆孔。鉆孔后，經壓力風槍徹底清理鉆孔，并在監理人員確定鉆孔規格達標后進入下一道工序。（4）注漿中，使用WJMB型砂漿泵施工，在確定注漿管完全插至孔底后即可注漿。期間根據孔的漿液深度變化逐漸向外抽出管道，直至注漿符合施工規范后，停止注漿設備并由人工施工法插入錨桿，最后經鋼鍥固定錨桿孔。

4.3 噴射混凝土支護施工

該項目噴射混凝土施工中選擇了“濕噴法”的工藝。其基本流程如圖1所示。

圖1 噴射混凝土施工的基本流程

4.3.1 噴射面準備

在噴射混凝土前，徹底清理表面的所有松動石塊，在確定表面無崩裂、開裂的巖土后，經高壓沖毛機處理表面，并按照圖紙的施工要求做支護。在分層噴射中，可對先噴射的混凝土表面用風水槍清理，使施工面的表面狀況更理想。

4.3.2 噴射混凝土

噴射混凝土期間，用φ6mm鋼筋在施工部位搭設鋼筋網后，該鋼筋網的間距數據為150mm×150mm，采用人工施工法，用銷釘將鋼筋網固定在坡面上；確保鋼筋沿巖石表面分布，遵照“隨彎就彎”的施工原則，對局部位置用重錘打擊，直至徹底固定。

在噴射混凝土中采用分層施工法，在確定施工面干凈整潔后做噴射施工；選擇PH-30混凝土噴射機，配合人工作業，遵照自上而下的施工方法完成施工；若所有濕拌混凝土在60min內用不完時，則需要廢棄。一次噴射的混凝土厚度應該徹底覆蓋鋼筋網，且噴射后的混凝土無滑移、墜落情況，所以噴射厚度為5cm，在終凝前做第二次噴射；若噴射的間隔時間＞60min，可先用高壓風水槍清理表面的雜物。

4.3.3 養護

在噴射混凝土終凝2h后做養護處理，采用噴水養護方法，保證混凝土支護層表面的養護時間＞14d；所有新噴的混凝土表面在養護期間嚴禁遭受雨淋[2]。

5 結語

在水利水電工程施工中，邊坡開挖支護技術已經成為提高整個工程項目質量的關鍵。本文案例所采用的邊坡開挖支護技術具有可行性，施工后邊坡支護結構的穩定性良好，是一種科學的施工方案，值得其他工程項目借鑒學習。