壩基開挖及邊坡噴錨支護施工分析

黃建峰

(江西省水利水電建設(shè)集團有限公司，南昌 330000)

0 引 言

在農(nóng)村水庫大壩施工建設(shè)中，壩基開挖和邊坡支護的質(zhì)量，直接關(guān)系到整個大壩工程的穩(wěn)定型。壩基開挖的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)>普通建筑工程基坑開挖的規(guī)模，而且會受到河水、不良地質(zhì)、周圍環(huán)境等多種因素的聯(lián)合干擾，使得農(nóng)村水庫大壩壩基開挖和邊坡噴錨支護施工的難度倍增[1]。很多水庫大壩施工中，過于注重施工進度和成本，一味的投入大型機械設(shè)備，或者是大力利用爆破施工技術(shù)，雖然也可以保證質(zhì)量和進度，但卻對會對周圍的土層結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境造成較大破壞和影響，背離了可持續(xù)發(fā)展的理念，并不是長久之計。基于此，以下開展對農(nóng)村水庫大壩壩基開挖及邊坡噴錨支護施工的分析研究。

1 工程概述

安遠(yuǎn)縣永鎮(zhèn)水庫位于安遠(yuǎn)縣新龍鄉(xiāng)江頭村，水庫位于濂水二級支流、甲江河一級支流上下逕河上，壩址以上集水面積30.6km2。水庫正常蓄水位為352.00m,相應(yīng)庫容為495萬m3；校核洪水位為356.12m，庫容為710萬m3；水庫設(shè)計水平年2030年，正常情況下為安遠(yuǎn)縣新龍鄉(xiāng)江頭、小孔田村、新龍村、田心村共7300人的日常提供供水、250hm2的農(nóng)田灌溉及安遠(yuǎn)縣城北工業(yè)園區(qū)的正常供水任務(wù)，在干旱期間滿足1.231萬人的應(yīng)急供水、250hm2的農(nóng)田灌溉和城北工業(yè)園區(qū)生活用水。

壩區(qū)左岸坡腳巖體為黑云母二長花崗巖，山坡為混合巖；右岸山坡表層為黑云母二長花崗巖，下部為混合巖。風(fēng)化均較劇烈，呈全～弱風(fēng)化狀，全風(fēng)化巖體已風(fēng)化呈砂礫土狀，強度較低，左岸厚度約2.0～16.8m，右岸厚度約0～12.9m；強風(fēng)化巖體巖石較破碎，但其保持原巖結(jié)構(gòu)，具有一定的強度，左岸厚2.2～10.0m，右岸厚約1.0～8.6m；下部為弱風(fēng)化巖體，鉆孔揭露未揭穿，單塊巖芯具較高的強度，整體強度較高，性狀較好，其穩(wěn)定性較好。擬建壩軸線方向為NW60°(由壩左至壩右方向)，據(jù)地質(zhì)平面測繪，壩區(qū)左岸埡口走向與壩軸線呈大角度相交，傾角較陡，對大壩壩基抗滑穩(wěn)定性影響較小。節(jié)理裂隙主要發(fā)育6組：NW、NEE、NWW、NE、NNE、NWW向，性狀同上。節(jié)理裂隙未形成不利結(jié)構(gòu)面及組合，對壩基抗滑穩(wěn)定無影響，不存在深層滑動問題。

2 農(nóng)村水庫大壩壩基施工

2.1 場地清理準(zhǔn)備

農(nóng)村水庫大壩壩基開挖規(guī)模比較大，范圍廣，對場地清理的徹底性、全面性有嚴(yán)格要求，如何保證農(nóng)村水庫大壩壩基開挖場地清理質(zhì)量，為土石方開挖影響良好的條件，是本工程施工中需要著重解決的問題。

在案例工程壩基開挖前，由專業(yè)的測量人員，按照設(shè)計圖紙的要求，測量開挖邊線，對開挖斷面進行確定[2]。將壩基開挖范圍內(nèi)的石塊、雜物等用挖掘機清理干凈。并在開挖范圍的四周挖設(shè)排水溝，以便及時將雨水、滲水排出到基坑之外，為基坑開挖和支護營造一個安全穩(wěn)定的施工條件。

2.2 土方開挖

就本案例工程來說，本水庫是供應(yīng)當(dāng)?shù)丶爸苓呣r(nóng)村灌溉及供水的重要項目，涉及范圍較廣，工程量大，因此土方開挖的工程量比較大，如何有效銜接好開挖、運輸、棄渣存放相互之間的關(guān)系是主要問題。

壩基開挖到棄渣場，缺乏行車道，需要重新修建施工道路，以滿足車輛和機械設(shè)備正常進出施工現(xiàn)場的需求，為保證土方開挖的安全性和有序性，采取了從上到下分層梯段開挖方法，具體的開挖流程圖如圖1所示。

圖1 土方開挖流程圖

開挖前需要通過測量放線來做好測量控制，這是保證開挖邊坡質(zhì)量的關(guān)鍵，對于土方開挖成型部分，開挖成型后，用挖機將坡面壓實；緊鄰水平建基面的開挖采用預(yù)留保護層的開挖方式，預(yù)留保護層厚度為1.5m。開挖過程中出現(xiàn)不良地質(zhì)情況或地質(zhì)條件出現(xiàn)與原設(shè)計不一致的，需及時和設(shè)計人員溝通，調(diào)整施工方案。土方開挖中，各機械設(shè)備通過修筑好的施工道路進入到施工現(xiàn)場，為避免對周圍農(nóng)村的影響，專門修筑施工道路，采取直接挖裝和裝載機配合進行土方挖裝，再用自卸式汽車運到棄渣場堆放。借助人工開挖機械無法達(dá)到的位置。為避免發(fā)生邊坡塌方問題，土方開挖時需要形成一定的坡勢，以免形成積水。頂部開挖時，需人工削坡較薄的土層，反鏟削坡及人工修坡較厚的土層。

2.3 石方開挖

本工程左岸坡腳巖體為黑云母二長花崗巖，山坡為混合巖；右岸山坡表層為黑云母二長花崗巖，下部為混合巖。巖性復(fù)雜，開挖難度大，如何在保證施工進度、安全、質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低對周圍環(huán)境造成的影響和破壞是石方開挖中遇到的主要問題[3]。

根據(jù)分層、分區(qū)布置，結(jié)合施工道路現(xiàn)場情況，石方開挖采取從上到下的順序進行施工。各區(qū)、層的開挖統(tǒng)一按照鉆孔、爆破、出渣等工序依次進行。因壩基開挖工程工期緊，時間短，采取高風(fēng)壓鉆機鉆孔，反鏟挖掘機進行翻渣，永久邊坡和建基面采用預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)，以確保其一次開挖成型。石方開挖施工工序如圖2所示。

圖2 石方開挖施工工序圖

在石方開挖中，鉆孔爆破是施工的重難點，為保證爆破的安全性和效果，嚴(yán)格按照測量放線、布孔、鉆孔、鉆孔驗收、裝藥連網(wǎng)爆破的順序進行施工[4]。在正式爆破前，先對代表性地段進行爆破試驗，以確定最佳的爆破方案和參數(shù)，在進行爆破中要盡量降低爆破石渣對附近工作面施工造成的不良干擾，降低爆破振動對邊坡造成的不良影響，通過爆破試驗確定安全的單響裝藥量。確定好對應(yīng)爆破方案，對爆破質(zhì)點振動速度進行測量，并建立起爆區(qū)振動速度衰減規(guī)律的關(guān)系式，具體如下：

(1)

式中：V為質(zhì)點振動速度，cm/s；Q為單響藥量，kg；R為測點到爆區(qū)中心的距離，m；K和a為爆區(qū)與地質(zhì)、地形、爆破方案等有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

具體的開挖鉆爆施工方案為：邊坡采取光面或預(yù)裂爆破方法，底板建基面采取預(yù)留保護層光面爆破方法。主爆孔采用微差爆破，嚴(yán)格控制單響裝藥。各種爆破參數(shù)的確定，需經(jīng)現(xiàn)場爆破試驗取得成效后獲得。手風(fēng)鉆預(yù)裂(光面)爆破參數(shù)和建基面梯段爆破參數(shù)如表1和表2所示。

表1 手風(fēng)鉆預(yù)裂(光面)爆破參數(shù)表

表2 建基面梯段爆破參數(shù)表

巖石邊坡爆破根據(jù)試驗取得爆破參數(shù)后方可施工，以確保正式施工時不出錯誤，減少對周邊農(nóng)村居民的影響。鉆孔前，先對孔位、孔斜進行檢查，確認(rèn)無誤后方可開鉆。鉆孔結(jié)束后，對孔深、孔斜進行檢查、抽檢，合格后裝藥。采用預(yù)留保護層光面爆破技術(shù)對基礎(chǔ)建基面進行開挖，控制好開挖平整度及爆破對巖體的影響。保證開挖后巖面干凈、粗糙，人工清除破碎和松動巖塊、泥土、銹斑等，巖石中的裂隙、軟弱夾層、斷層按設(shè)計要求處理，不欠挖、超挖[5]。

3 邊坡噴錨支護的要點

3.1 規(guī)范施工工序

邊坡噴錨支護施工復(fù)雜，難度大，影響其施工質(zhì)量的因素較多，為保證邊坡噴錨支護效果，為農(nóng)村水庫大壩壩基施工營造一個良好條件，必須嚴(yán)格按照工序進行施工，控制好每道工序的質(zhì)量，具體的邊坡噴錨支護施工工序如圖3所示。

圖3 邊坡噴錨支護施工工序圖

3.2 加強對錨桿施工的質(zhì)量控制

在本工程邊坡噴錨支護施工中，采取了先注漿后插筋的施工順序，在注漿前，需要利用高壓風(fēng)機將鉆孔中的巖粉和水吹干。且錨桿的孔徑≥56mm，錨桿插入要居中處理，并保證孔內(nèi)注漿飽滿，錨桿安裝完成之后，漿液凝固之前，做好防護，嚴(yán)禁噴樁和拉拔錨桿。同時還要控制好砂漿配制的質(zhì)量，避免石塊和其他雜物混入到漿液中，漿液要做到隨拌和，隨使用，保證能夠在初凝前，全部使用完成。初凝后嚴(yán)禁繼續(xù)使用。鐵絲網(wǎng)和錨桿要綁扎牢固，并且錨桿外端垂直彎折控制在30cm左右，鋼絲網(wǎng)可在噴射一層混凝土后再鋪設(shè)，鐵絲網(wǎng)和壁面之間的距離要控制在5～6cm之間。

3.3 加強對混凝土噴射質(zhì)量的控制力度

混凝土噴射是邊坡噴錨支護施工的關(guān)鍵內(nèi)容，混凝土噴射質(zhì)量直接對整個壩基支護效果有很大影響。為保證總體支護效果，本工程在進行混凝土噴射中采取了濕噴法，混凝土在設(shè)定的拌合站拌和，再由混凝土罐車運至施工現(xiàn)場之后，分段、分片噴射，為控制混凝土流淌對邊坡噴錨支護施工質(zhì)量造成的不良影響，必須采取從下到上的分層噴射方法，噴射完成之后及時噴水養(yǎng)護。正式噴射前，需要用高壓風(fēng)機和水槍相互聯(lián)合的方法對噴射面進行清掃。按照設(shè)計方案制作鋼筋網(wǎng)，每片鋼筋網(wǎng)經(jīng)緯方向上的鋼筋需要順著坡面彎折，并用預(yù)埋的鉛絲固定，以保證鋼筋網(wǎng)能夠緊貼坡面，并且網(wǎng)孔需要均勻分布，規(guī)格不能>設(shè)計網(wǎng)孔尺寸，如果孔數(shù)發(fā)生變化，可采取搭接的方式進行調(diào)整，確保搭接長度≥設(shè)計要求。配制好的混凝土需要有良好的黏結(jié)性，并且保證一次噴射的厚度≥10cm[6]。在整個噴射過程中，在送風(fēng)前，需要打開計量泵，以免發(fā)生堵塞噴射孔的問題，風(fēng)壓控制在0.45～0.7MPa之間，噴嘴和混凝土面之間的距離要控制在100～200cm之間，以減少回彈量，噴射方向要盡量和受碰面相互垂直。每次噴射厚度不能超過10cm，如果一次噴射難以達(dá)到理想的效果，可噴射第二層，但第一層和第二層之間的時間間隔需要控制在15～20min之間。

4 結(jié) 語

綜上所述，結(jié)合工程實例，分析了農(nóng)村水庫大壩壩基開挖及邊坡噴錨支護施工。壩基開挖和邊坡噴錨支護作為農(nóng)村水庫大壩施工的核心環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個工程的總體質(zhì)量和進度。因此，在具體施工中，需結(jié)合水文地質(zhì)條件，選擇有針對性的開挖方法，對存在的問題采取有效的解決方式，并對邊坡噴錨支護進行全面控制，才能保證各道工序，都能嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行施工，更好的保證壩基施工質(zhì)量。