李泽华
中国电建集团江西省水电工程局有限公司 江西 330046
摘要：随着人们对水电资源需求的增加，水电资源的开发也在逐渐向高山峻岭地区转移，同时，随着设计水平和施工技术的不断提高，水电站工程高边坡开挖支护施工不再是太大的难题。通过对工程地质地形地貌条件和高边坡开挖施工中主要难点的分析，找出施工过程中的重点、难点进行解决，施工时实行动态调整施工方法及施工工艺流程，合理安排施工顺序。通过制定科学、合理的施工技术、安全措施，使工程在保证质量和安全的前提下降低了成本，缩短了施工周期。基于此，本文主要对水电站高边坡开挖支护施工进行分析探讨。
关键词：水电站；高边坡；开挖支护施工
1、工程概况
某水电站大坝右岸雾化区边坡高程1820米以下存在倒悬体边坡，岩体破碎强卸荷，对工程安全运行不利。根据设计要求及现场实际情况，右岸倒悬体边坡开挖开口高程约在高程1842米，底部高程约在高程1700米，倒悬体边坡分3级边坡布置。每级边坡开挖到位后，边坡上进行深浅层支护，深层支护共布置5排锚索，位于高程1820米、1805米、1785米、1755米及1725米等位置，吨位为2000KN，长度L=40m、50m、60m，水平间距按每索5.0m布置，上下层锚索交错布置。
2、边坡开挖施工技术措施
2.1边坡的综合处理措施
为持续、高效、循环的进行边坡开挖作业，确保开挖区内边坡的安全稳固，经研究，确定采用以下2种途径达到边坡整治的目的：a.消除、削弱或改变造成边坡稳定性降低的不利因素；b.降低坡体下滑力，提高坡体抗滑力。其中，前者采用排水、减载等方式以削减外界不利因素对边坡破坏所采取的措施；后者主要采取钢筋桩、锚喷（包括锚杆、喷混凝土、挂钢筋网），二期支护采用钢筋混凝土护坡以及锚索加固的处理措施，进而实现边坡封闭，减少岩石风化速度，保证边坡的持久稳定。
2.2边坡开挖施工设备的配置
该水电站在边坡工程施工中，钻孔机具配置了CM351高风压钻机、100B型潜孔钻机、YT-28手风钻，挖装设备配置了CAT330C、CAT320B反铲挖掘机，出渣设备配置了斯太尔或斯太尔王25t自卸汽车。
施工实践证明：所使用的钻孔机具适用于本工程的地质条件，能根据施工要求钻各类型的孔，而且成孔速度快，成孔率高；所使用的反铲挖掘机适用性强，装运匹配，除具有正铲挖掘机的性能外，还具有较强的爬坡和自救能力，满足高强度的挖装要求，适用于坡面修整；所投入的运输设备马力大、灵活、快捷，满足出渣运输要求。
2.3边坡开挖方法
该水电站在边坡施工中均是采取“自上而下，分区、分段、分层”的方式进行的，但针对不同部位、不同时段、不同地质段及支护施工的需要，共采用3种施工方法：即土质边坡开挖、岩质边坡开挖及槽挖。下面就此3种方法在施工中的运用进行简单的介绍。
2.3.1土质边坡开挖方法
该水电站土质边坡开挖采用自上而下逐层削坡的方式进行，一次削坡层厚3m左右。每层削坡作业时，采用CAT320B反铲挖掘机从主出渣道自行开挖出岔道进入作业面削坡，辅以人工修坡。CAT320B反铲挖掘机经过修筑的施工道路，并在开挖范围内形成“之”字形道路，其最大的优点是减少了集渣作业环节，工效高，降低了施工成本，但必须加强测量检查，控制好开挖坡度。
2.3.2岩质边坡开挖方法
该水电站岩质边坡开挖主要是采用钻爆法施工，采取自上而下分层开挖、喷锚支护及时跟进、毫秒微差梯段爆破。CAT330C反铲挖掘机经过修筑的施工道路并在开挖范围内形成“之”字形道路进入作业面挖装，利用25t自卸汽车外运石渣至弃渣场；采用CM351型高风压潜孔钻造主爆孔（孔径105mm）、快速潜孔钻造预裂孔（孔径76mm），炸药使用2号岩石铵梯炸药，边坡的边角部位及建基面保护层采用YT-28手风钻浅孔爆破，通过人工清理基岩面的松散堆积体及浮渣。
2.3.3槽挖开挖方法
厂房基础开挖有复杂的轮廓尺寸要求，根据水电站厂房枢纽布置，390 m高程以上是厂房后边坡，390 m高程为 11.5 m宽的平台，390 m高程以下为槽挖。根据设计要求，槽挖边坡为垂直边坡，平面开挖有复杂的轮廓尺寸要求，同时还有建基面的保护层开挖要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对厂基地质条件复杂、开挖质量要求高的施工状况制定了槽挖施工技术措施，采取快慢结合的不同方式进行开挖，即拉槽分层爆破开挖，薄层爆破开挖，临近建基面的保护层开挖。
3、边坡开挖支护施工技术措施
该水电站边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后于开挖作业面1个台阶进行，这样既可避免开挖区域出现塌方，同时又加快施工进度、保证了施工安全。具体采用如下施工方法：
3.1锚杆施工方法
锚杆是边坡支护施工中常用的方法，该水电站厂房后边坡477m高程以下、右坝肩530m高程以下及放空洞出口465m高程以下的岩石边坡均采用边坡锚杆进行一期支护。锚杆参数为Υ25@3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露100cm，梅花形布置，倾角30°，灌注M20水泥砂浆；施工时采用Υ48×3.5mm标准焊管和标准扣件，搭设临时施工脚手架，在其上铺设满竹胶板作为施工安全作业平台，同时在周边铺挂密实性安全网，以保证高空作业的安全、可靠。锚杆钻孔采用手风钻（Υ25L=6.1m、Υ25L=6.5m）和YQ-100B简易潜孔钻（Υ25L=9.0m）。施工中采用Υ48mm焊管和扣件搭设脚手架作业平台，脚手架层高1.5～2.0m，钻孔时根据岩石走向及倾角调整锚杆孔角度，钻头直径应大于杆体直径15～20mm，钻孔钻至规定深度后，用高压风吹孔，清除孔内碎屑和积水。锚杆选用II级普通螺纹钢筋，水泥采用强度等级不低于P.O42.5的普通硅酸盐水泥，砂选用最大粒径小于2.5mm的中细砂，水泥砂浆强度等级为M20，采用人工注浆并安装锚杆。
3.2钢筋网铺设
该水电站在边坡施工中为有效遏制边坡岩体遇水后发生塌滑、塌方等地质灾害，在边坡的破碎区域选用挂钢筋网的手段以进一步提高边坡的稳定性。如厂房边坡477～428m高程、放空洞出口边坡415～465m高程以及右坝肩全部开挖区域均采用钢筋网护坡。施工时采用Υ48mm钢管搭设脚手架平台，人工在现场绑扎铺设钢筋网Υ8@20cm×20cm，一般铺设面积为2m×2m，以便于运输。在经过人工运输钢筋网至需铺设的区域后，将钢筋网严密紧贴岩面，并与边坡内原有的锚杆头牢固焊接，使其连成整体。
3.3喷混凝土施工
喷混凝土是一期支护中常用的施工方法，其主要目的是将开挖到位的边坡建基面进行强化封闭，以减少和避免建基面基岩在风吹日晒下进一步风化的机会。该施工方法在厂房边坡开挖、放空洞出口边坡开挖、右坝肩开挖中普遍使用，并取得了良好的效果。
本工程在边坡喷混凝土的施工中，通过放空洞出口配备的2台JS1500型强制式拌和机统一供应混凝土，采用6m3混凝土搅拌运输车将混凝土运至施工现场，利用锚杆施工已搭设好的钢管脚手架平台，采用TK961型混凝土喷射机按湿喷法工艺喷射C20混凝土，喷射混凝土的厚度为10～20cm，喷混凝土施工时由预先埋设的钢筋条进行控制，采用钻孔法检查其喷射厚度。
3.4永久排水孔施工
本工程为保证边坡长期正常排水，减少山体中的水压力对边坡造成破坏，进而引起次生灾害，因而边坡永久排水孔布设是支护施工中不可少的措施。永久排水孔主要用于有喷混凝土或贴坡混凝土的区域，这样能有效缓解山体内部的水压。施工中采用20m3/min空压机并配备YT-28手风钻作为排水孔造孔施工的主要设备，排水孔孔径为Υ50mm，孔深为L=4m@3m×3m，梅花形布置，排水孔仰角为10°，与锚杆间隔布置。在施工时需控制好排水孔的深度和角度，否则难以达到预期的永久排水目标。为避免排水孔在后期使用时出现塌孔现象，在排水孔内部安插Υ40mmPVC排水盲材。本工程边坡的永久排水孔直至目前排水效果良好。
3.5贴坡混凝土支护
贴坡混凝土是边坡施工支护中常用的手段之一。此法在该水电站边坡施工中主要用于厂房后坡390m高程以上，该贴坡混凝土为40cm厚的C20混凝土（二级配），在边坡局部比较陡的区域增加钢筋条带混凝土，以进一步增强高顺向边坡的稳定性。贴坡混凝土必须保证其永久性，施工中严格按照《水工混凝土施工规范》（DL/T2005）进行控制。混凝土均为现场拌和站生产，采用6m3混凝土搅拌车运至现场，经溜管、溜槽入仓，人工平仓，采用Υ50mm插入式振捣器进行振捣，浇筑完8～12h后及时洒水进行养护。
4、结语
通过对本工程的施工技术和方法可以总结出了一套在倒悬体高边坡开挖的成功经验。所以，良好、优化的施工技术，是工程建设的成功保证前提条件。同时也为同类工程的施工积累经验。
参考文献：
[1]赵义鹏．不良地质条件下特大跨度地下洞室施工技术［J］．西北咨询，2013，（1）：32－34．
[2]DLT5181－2003，水电水利工程锚喷支护施工规范［S］．北京：中国电力出版社，2003．
论文作者:李泽华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/22
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