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摘要：在当前社会经济的快速发展下，我国水利水电工程备受关注，在新时期需要加以重视，尤其是高边坡开挖时，如何确定边坡稳定，加强支护施工技术研究并应用到水利水电工程之中，以此提高工程质量，确保工程安全就显得尤为重要。故此，本文主要采取理论结合实践的方式，多角度的探究了水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的有效应用，为水利水电工程施工奠定基础。
关键词：水利水电；边坡开挖支护技术；应用
毋庸置疑，水利水电工程是利国利民的主要工程，在新时期积极做好水利水电工程意义重大，不仅可以推动国民经济增长，并且也可在一定程度上提高人们的生活水平。换而言之，作为一项比较复杂的工程项目，水利水电工程在与其它工程的对比中可了解到施工难度比较大，需要严格按照自然环境以及工程施工采取相应的技术措施，从而真正保证工程的顺利实施，其中边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的应用对施工进度以及施工质量产生影响，需从案例角度加以研究。
1、水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用重要性
众所周知，水利水电工程与自然施工环境紧密关联，在整个施工过程中需要对自然环境加以改造，而进行边坡改造则成为了当前的关键所在。水电工程的边坡施工大多高而陡，施工安全隐患较大；边坡具有复杂性，不仅对水电施工的进度造成影响，且如果在施工中存在缺陷，则会引发质量问题，从而加大了水电工程的施工难度。作为利国利民的一项工程，水利水电工程可造福百姓，如果在施工中出现支护不及时或支护强度不够，造成边坡不稳定的现象，则会对工程质量造成影响，所以需要将边坡开挖支护技术融入总体施工中，以此解决边坡复杂问题，提高工作效率，当然在当前时代的不断发展，边坡开挖支护技术的类型众多，对于不同的边坡情况需要根据实际现状采取合理的边坡开挖支护技术，这样方可真正巩固岩体，提高其安全性，满足施工的要求与质量。
2、现阶段较为常用的边坡开挖支护技术
2.1 锚杆、锚杆束技术
利用锚杆、锚杆束技术已经成为了现阶段水利水电工程施工中不容或缺的技术之一，可以对边坡岩体加以巩固，以此提高注浆效率，并且锚杆、锚杆束技术的占地面积比较小，安全系数比较高，在整个施工过程中施工人员可以利用人工施工的方式便可完成，但是从整体角度分析，因为受到诸多因素所带来的影响，在施工过程中仍旧存在问题，比如对施工材料以及施工设备有着较高的要求，需选择合适的施工材料，保证符合施工要求；水电工程施工，因边坡治理规模大，坡面较斗，施工材料及机具的现场倒运就异常困难；与此同时，工人还需要利用自身的判断技能对岩体情况加以分析，掌握正确的施工方式，明确施工地点的岩石走向以及倾角，随时调整施工设备。
2.2 安全辅助钢筋网及喷射混凝土
之所以采取边坡开挖支护技术主要是将施工边坡加以巩固，以此提高施工的安全性，其中安全辅助钢筋网的主要目的便是提高施工安全以及稳定性。因为水利水电工程所涉及到的内容比较多，范围比较广，其施工场所的地质条件不一，比如有的岩体比较坚硬，有的则比较脆弱，自然边坡岩石经过长年的风化易发生滑坡掉块，开挖边坡岩石松动，裂隙发育，为此则需要加强利用安全辅助钢筋网及喷射混凝土，以此提高安全防护的作用。
2.3 预应力锚索、灌浆技术
预应力锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔将钢绞线或高强度钢丝固定于深部稳定的地层中，并在被加固岩体表面通过张拉产生预应力，从而达到使被加固岩体稳定和限制其变形的目的。锚索的组成部分有：外锚头，自由段，内锚段（头）。
利用马道锚杆束和锚索孔，采取“浓浆、无压、限量、限流”灌浆进行边坡预固结灌浆处理。实施边坡预灌浆，改善岩体质量和岩体承载力，提高锚索支护对边坡的整体加固效果。
3、水利水电施工中边坡支护开挖技术的应用
3.1 工程概述
四川甘孜州藏族自治区康定市大渡河长河坝水电站泄洪放空系统由三条泄洪洞和一条放空洞组成，均布置在右岸山体内。从左至右依次为1#泄洪洞、2#泄洪洞、3#泄洪洞和放空洞。进出口边坡最大支护高程为EL2000m，底部最低开挖高程为EL1495m，最大原始自然边坡支护高程为EL1697m?EL2000m，高度约300m.
3.2 地质条件
泄洪放空系统区域内裂隙较为发育，主要发育8组裂隙，裂隙的延伸长度较大。表浅部裂隙较发育，且大都张开，至深部则裂隙发育减少，以闭合为主。由于边坡陡峻，岩体地应力较高，天然状态下卸荷较强烈。勘探揭示，边坡岩体以弱风化为主，出口边坡下部岩体强卸荷深度16.5m～27.0m，弱卸荷深度42.5m～60.5m，出口边坡无控制性软弱结构面分布，边坡整体稳定。局部块体的稳定性主要受控于J1、J7（或J8）两组裂隙，其主要的变形破坏方式为：①内侧坡中J1组裂隙与坡面平行，倾角缓于开挖坡角，沿该组产生滑移拉裂破坏。其中以J1组为底滑面，J8（或J7）组为后缘切割面，J5组裂隙为侧向切割面。②由于J7组长大陡倾角裂隙与内侧坡开挖坡面走向近于一致，可能沿该组裂隙发生倾倒拉裂破坏。稳定性分析表明，出口洞脸边坡整体处于基本稳定状态，在内侧边坡上局部块体存在滑移拉裂或倾倒拉裂破坏的可能，应采取适宜的工程处理措施。
3.3 边坡支护
（1）锚杆及锚杆束施工
边坡锚杆长度小于或等于4.5m，采用Y28手风钻钻孔；长度大于4.5m的锚杆、锚杆束主要采用XZ-30或QZJ-100B潜孔钻造孔（若岩体稳定性较差部位，需短时间内处理完成的情况下则采用液压钻进行钻孔施工），注浆采用3SNS灌浆泵。
锚杆、锚杆束在钢筋厂加工制作成型，采用5t载重汽车运至施工现场进行安装。
锚杆、锚杆束钻孔前，对边坡或洞壁进行安全处理，及时清除松动石块和碎石。避免在施工过程中坠落伤人。同时准备施工材料和钻孔、注浆机具设备；敷设通风和供水管路。边坡锚杆、锚杆束施工根据现场情况利用马道或搭设脚手架。脚手架分层高度一般不超过2m，且牢固可靠，并铺设马道板；马道板两端用铅丝绑扎牢固，形成钻孔和灌注施工平台。
锚杆施工工艺流程
（2）、喷混凝土及挂网施工
喷射前对开挖面尺寸认真检查，清除松动危石，超挖过多的先行局部处理；并检查运转和调试好各机械设备工作状态。受喷面有较集中渗水时，作好排水引流处理；无集中渗水时，根据岩面潮湿程度，适当调整水灰比，埋设喷层厚度检查标志，一般是在石缝处打铁钉，并记录其外露长度，以便控制喷层厚度。根据石质情况，在喷射前用高压风或水清洗受喷面，将开挖面的粉尘和杂物清理干净，以利于混凝土粘结。
根据支护部位和砼性能的不同，喷射砼支护设计有素喷和网喷。
进出口开挖边坡、进出口环境边坡及右岸河道和雾化区边坡喷混凝土采用0.35m3砼搅拌机现场拌制，骨料来自左岸下游磨子沟砂石系统，采用15t自卸汽车运输。喷砼均在工作面附近现场拌制，利用10t卷扬缆索或本标布置的施工通道运输材料。
挂网喷混凝土的钢筋在综合加工厂制作，5t载重车运输至施工现场，移动式升降平台车辅助人工进行安装、绑扎；TK961喷射机和麦斯特湿喷台车喷护。
为便于挂网安装，常将钢筋网先加工成网片，长宽尺寸为100cm～200cm。钢筋用前清除污锈。钢筋网根据被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，在初喷一层混凝土后再铺设。
钢筋网与锚杆或锚钉头连接牢固，并尽可能多点连接，以减少喷混凝土时使钢筋网发生振动现象。锚钉的锚固深度不小于20cm，以确保连接牢固、安全、可靠。
在开始喷射时，适当缩短喷头至受喷面的距离，并适当调整喷射角度，使钢筋网背面混凝土达到密实。
在有水地段，使用干喷法。调整配合比，增加水泥用量；先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射由远至近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再在导管附近喷射。
混凝土喷射施工准备工作做好后，严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时，使喷层表面平整光滑，无干斑和滑移流淌现象。如喷嘴压力不足（适宜的风压一般为0.1～0.15Mpa），可能是出料口堵塞；如喷嘴不出风，可能是输料管堵塞。对机械故障及时排除，开电动机，先进行空转，待喷机运转正常后才开始投料、搅拌和喷射。
喷射混凝土作业分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，一次喷射厚度按GBJ86-85；分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面：喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下循环放炮时间不少于3h。
调节好风压：风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速度太高而加大回弹量，损失水泥，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。因此，根据喷射情况适当调整风压。
分层喷射的间隔时间：分层喷射，一般分2～3层喷射；分层喷射合理的时间间隔根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度（最低不宜低于+5度）和水灰比大小等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。分层喷射间隔时间不得太短，一般要求在初喷混凝土终结之后，再进行复喷；当间隔时间较长时，复喷前将初喷表面清洗干净；且复喷时将凹陷处进一步找平。
喷射作业严格执行喷射机的操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。
为保证喷射混凝土质量、减少回弹和降低粉尘，作业时还应注意以下事项：
掌握好喷嘴与受喷面的距离和角度；喷嘴至岩面的距离为0.8～1.2m，过小或过大都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向喷射的部位（倾斜角不大于10度），则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩面凹陷处先喷和多喷，而凸出处后喷和少喷。
混凝土喷射程序及喷射移动采用螺旋形移动前进，也可采用“S”形往返移动前进。
（3）预应力锚索、预固结灌浆施工
边坡采用分梯段开挖方式，在每层开挖爆破后，按各支护区锚索分布高程尽量预留石渣，为锚索支护提供钻孔平台；锚索造孔采用多功能全液压履带式锚索钻机在预留石渣平台上尽快完成本层锚索的钻孔作业，同时赶在石渣挖除前完成穿锚工作；在预留石渣挖除前，在边坡面设置插筋和拉筋；石渣挖除后，以之为基础搭设施工排架，施工无法到达或来不及完成造孔的施工部位，配置轻型锚固钻机在排架上钻孔（扫孔），及时完成锚索注浆、锚墩浇筑、张拉等后续工作，跟进支护，保证开挖面及时下降。
锚索原则上开挖一层施工一层，随开挖面的提交分层进行，拟采用瑞典Atlas A66CB、KLEMN等多功能岩土工程钻机配备高风压系统进行快速钻孔，本层钻孔完成后即行退场，尽快进行其他工序，不能完成的工序在下层工作面上搭设2.5m宽轻型排架继续施工，包括进行锚索注浆及锚索墩混凝土浇筑等。锚索的张拉锁定及锚索头保护等后续工序的施工时间根据对围岩稳定性的观测情况确定，原则上滞后开挖一层，搭设2.5m宽轻型排架施工，以避免开挖爆破震动影响锚索的安全。
泄洪洞放空洞的进、出处的直立边坡、泄洪洞放空洞进、出口环境边坡部分边坡以及部分高陡边坡等锚索需从底部建基面搭设高脚手架进行施工，同时做好安全防护措施。施工设备主要采用轻型潜孔钻机，一般孔深50m以下孔采用YXZ-50A潜孔钻造孔，其余的锚索采用YXZ-90A锚索固钻机进行钻孔。该类钻机体积小，质量轻，便于搬迁。
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论文作者:姚勇平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
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