水工建筑開挖與支護施工的技術措施研究

張文玉 河源市水利水電勘測設計院有限公司

水工建筑的工程質量非常關鍵，要結合工程環境和地形條件落實相應的技術方案，有效提升專項施工的綜合水平，保證工程項目綜合應用價值的最優化。

1.工程案例

本文以某水庫1#和2#通風洞施工單元為例，施工區域位于尾水調壓室連通洞和尾水閘門室之間。工程項目整體石方洞挖工程量為2606m3，噴混凝土C20工程量為113m3，應用40根錨桿開展支護處理。因為工程項目區域的地質條件為花崗巖體地層中，整體風化程度較小，并且局部受到斷層結構的影響，存在弱風化下部巖體結構。所以，整個工程項目開挖工作面和洞室交叉位置的穩定性就成為了工程的重點和難點，采取鋼拱架支護處理方案，施工部門要結合實際情況落實更加合理的開挖和支護處理工序，保證具體施工作業的安全性和規范性。具體施工總程序圖見圖1。

圖1 工程項目施工總程序設計示意圖

2.水工建筑開挖技術措施

在水工建筑工程項目開挖工序中，要秉持“短距離進尺、快速封閉”的原則，并且削弱爆破產生的影響，強化支護效果，配合合理性的測量工序維持水工建筑開挖整體項目的應用效果。

2.1 準備工作

在開挖工作開始前，施工部門要對洞內的水電等問題予以管控，并且確保施工人員和機具都準備到位，以便于提升相關操作和施工流程的規范性。

2.2 測量放線

一般是借助全站儀對洞內導線控制網予以實時性測定，并且配合水準儀就能實現綜合性的施工測量，由專業人員開展相應工作，保證洞室中心線、規格線設計側放等工序都能落實到位，有效依據爆破設計參數點完成孔位的布設。另外，斷面測量工作要在混凝土噴射前完成，確保測量間距能控制在5m左右。除此之外，相關人員也要對洞軸線予以全面性檢查分析，維持測量控制工序的整體質量水平，保證預埋點的隱蔽性。

2.3 鉆孔處理

結合本次案例的實際施工情況，選擇應用手風鉆完成爆破施工，爆破參數見表1。

表1 爆破參數一覽表

另外，技術人員要依據測量放線的具體結果以及爆破設計的初始模擬參數完成孔位的實時性放樣分析工作，尤其是在造孔前，要保證孔位以及具體方向準確無誤，造孔施工要滿足孔位放樣后獲取的分析結果，維持鉆工分區和分部位工序的規范性。在鉆孔工作全面結束后，技術人員要完成孔距、孔深以及孔向的全面檢查。

除此之外，鉆工要依據測量獲取的相關信息完成中線作業、腰線作業以及開挖輪廓線的鉆孔作業，建立實時性操作工序管控平臺，保證在工作結束后就及時進行檢查和分析，減少超挖問題對后續施工效果產生的影響。

2.4 爆破設計

為了保證水工建筑爆破處理工藝有序開展，要在裝藥前利用高壓風沖掃鉆孔位置，確保相關工作準備就緒后才能進行裝藥爆破處理，炮孔裝藥工序、引爆線路之間要維持良好的連接效果，聘請專業的炮工按照鉆爆設計要求落實具體施工操作。一般而言，光爆孔綁扎竹片，要采取間隔裝藥的方式，水平開挖洞室則要借助平臺車作為登高的基礎設備，有效落實裝藥處理，而在槽孔處理后就要維持其密實度，保證堵塞效果符合預期。本案例采取的是光爆破技術方案，不僅要保證殘留炮孔痕跡在開挖輪廓面上呈現出均勻分布狀態，也要控制孔眼的半孔率，其中，微風化巖體的半孔率要在90%以上、弱風化中下限巖體的半孔率則要在80%以上。并且，相鄰兩孔之間的巖面要維持平整度，不會有較為明顯的爆震裂隙。

2.5 安全處理

為了維持水工建筑開挖工序的合理性和規范性，要聘請專職人員落實全過程監控，在爆破操作結束后，則要利用人工清除的方式，集中清理危石和碎塊，確保工作人員和設備的安全性。值得一提的是，巖面的破碎洞段要結合安全處理的基本需求，在初噴混凝土封閉后等待出渣，然后落實相應的安全檢查工作，最大程度上維持安全效果。

3.水工建筑支護技術措施

在完成水工建筑開挖操作工序后，就要結合實際應用情況開展相應的支護處理，維持整體工程項目單元的穩定性和安全性，為全面提升水工建筑綜合質量水平奠定堅實基礎。

3.1 錨桿施工

3.1.1 造孔

在砂漿錨桿施工作業中，造孔是最基礎的施工內容。結合實際標準選取合適的鉆頭，并且要確保鉆孔位置的合理性和規范性，開孔的方向性偏差要控制在100mm以下。錨桿孔的是孔軸方向要貼合施工項目施工圖紙的具體要求，若是在施工圖紙中未明顯標注和規定，則要結合錨桿孔軸的方向，垂直完成開挖面的處理。針對局部位置采取隨機加固錨桿的操作，孔軸的方向要與可能產生滑動的面形成固定的傾向，且交角要控制在45°以上。

待基礎鉆孔工作結束后，就要檢查并且記錄相關孔徑、孔深和孔向，確保清潔度能為后續工作提供保障，避免殘渣影響工程項目工序的完整性和合理性，按照標準化流程施工作業方案提升造孔工序的整體水平。一般而言，要應用風、水聯合清洗的方式，并且在孔口位置加蓋保護。

3.1.2 鉆孔直徑

在砂漿錨桿處理工作中，鉆孔的孔徑尺寸也要符合水工建筑整體施工方案的需求，一般是按照先注漿后錨桿操作的方式，鉆孔的直徑則要大于錨桿的直徑。

3.2 噴混凝土施工

第一，要在埋設好噴厚控制標志后集中開展相應的準備工作，要確保工作區域照明和通風情況較好，并且，在具體工序開始前集中檢查機械設備和管線質量，維持施工現場的規范性，要著重關注滲水面的控制水平，完善材料的管理，為后續全面優化支護效果奠定基礎。

第二，要在清除開挖面浮石、墻腳等堆積物后，對巖面予以集中管理，最關鍵的是，開噴操作開始前要對存在微滲水巖面予以干燥處理。

第三，鋼筋網的屈服強度為240MPa，此時，要確保鋼筋網以及錨桿連接結構的穩定性，最大程度上發揮膨脹螺栓的應用效果，然后鋪設鋼筋網，并且和錨桿、附加插筋等予以合理性連接，利用2次到4次的時間完成噴射處理，滿足混凝土噴射的基礎設計厚度要求，維持工程項目的綜合質量。

第四，在分層噴射的過程中，后一層噴射要在前一層混凝土終凝結束后開展，若是在終凝后的1個小時完成噴射，一般要向利用風水進行層面的沖噴控制，避免穩定性不足，噴射作業要在開挖作業工作面處理后開展，保證混凝土終凝到下一次循環放炮之間的時間要控制在3個小時以上。

第五，噴射混凝土終凝2h后，要進行噴水養護，時間要控制在14d以上，且對應的氣溫若是在5℃以下，一般無需采取噴水養護操作。

3.3 水工建筑開挖與支護施工的技術應用建議

為了全面提升水工建筑開挖和支護施工環節的科學性，施工部門要秉持全壽命周期精益化管控原則，完善相關工作的質量驗收流程，提高開挖和支護技術措施的應用質量。

一方面，在完成水工建筑支護和開挖工作后，要及時進行檢查和成品驗收，按照標準化流程提高管控效率，著重避免成品變形等問題對整個水工建筑項目質量產生的影響。值得一提的是，要對具體施工操作中相關元件的位置、質量效果予以定期抽查，確保能滿足設計規范標準，減少安全隱患因素。

另一方面，要依據專項設計方案進行施工、管理，在完成階段性工作后則要踐行階段性驗收，依據監理部門、專家整改意見維持工藝工序的科學性，提高水工建筑工程項目的綜合應用效率，實現施工管理的目標。

4.結束語

總而言之，在水工建筑開挖和支護控制工作中，要結合設計方案和整體工程項目的應用要求，踐行規范化設計、施工管理工序，從而提高工程項目的應用質量，打造更加貼合需求的水工建筑項目，為水利工程健康可持續發展創設良好的空間。