水利水電工程施工中高邊坡開挖支護 及加固技術(shù)的應用與解析

郭云軍

中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司 陜西西安 710061

摘要：在水利水電工程中，高邊坡技術(shù)是一項非常重要的施工技術(shù)，高邊坡一般指土質(zhì)邊坡高度大于20m、小于100m或巖質(zhì)邊坡高度大于30m、小于100m的邊坡。在我國的水利水電工程建設中，存在很多高邊坡，這些高邊坡的穩(wěn)定程度決定著工程的安全，在很多的水利水電工程中，常常出現(xiàn)一些因為高邊坡造成的事故，嚴重威脅到施工安全和人員安全。因此探討高邊坡開挖支護以及加固技術(shù)極為必要。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；高邊坡開挖；加固技術(shù)；應用

一、高邊坡失去穩(wěn)定性的原因

在我國很多的水利水電工程建設中，設計工作是關(guān)系施工整體質(zhì)量和穩(wěn)定度的重要因素，如果工程中的設計人員不能提高對設計工作的重視度，采取不合理的設計方法進行設計，就會出現(xiàn)邊坡不穩(wěn)定的狀況。此外，很多施工單位為了能夠超前完成工程任務，會縮短工期，而縮短工期最有效的方法就是爆破和挖鑿，這些方法也會帶來一定的安全隱患。還有一方面，在工程建設中施工現(xiàn)場會出現(xiàn)積水滲透問題，這些滲透問題不解決也是非常嚴重的安全隱患。還有很多施工單位不能夠合理地按照要求施工，施工材料和施工設備應用的不合理等問題長期存在，都容易引發(fā)安全事故。在水利水電施工中還常常出現(xiàn)高邊坡下滑的狀況。但是如果地下巖石非常堅固或者強度非常高的話，邊坡的穩(wěn)定系數(shù)就高。外在地貌優(yōu)越，張應力就會大大減少，也會由此減少裂縫的產(chǎn)生。

二、水利水電工程施工中高邊坡開挖技術(shù)研究

現(xiàn)以某抽水蓄能電站上水庫庫岸高邊坡的開挖實際情況進行簡述：

（一）對表土植被層進行清理

施工人員應對存在施工障礙的表層植物進行相應的清理，清理范圍應擴展至施工地段的五米之外。同時在對樹根等位置挖出過程中，應將其開挖范圍擴展至距離開挖區(qū)的3m之外。在施工中，施工人員需要加強對開挖區(qū)域野生植物的保護，避免由于人為施工對自然環(huán)境等產(chǎn)生消極影響。

（二）開挖土方

先將覆蓋層及土方開挖一個梯段高度，再采用1.8m?液壓反鏟按照測量放樣開口線沿馬道方向形成邊坡開口，自上而下分層開挖，分層厚度3m，前期工作場面較小時，采用液壓反鏟削坡甩料，SD22推土機平整場面。開挖工作面大于10m后，由液壓反鏟直接裝20t自卸車。同一層面開挖施工，按照“先土方開挖，后石方開挖，再邊坡支護”的順序進行，使開挖面同步下降。

（三）開挖石方

石方開挖在每個梯段土方開挖完成后進行。石方開挖采用自上而下分層鉆爆開挖的施工方法，分層梯段高度為3.0～7.5m，根據(jù)邊坡馬道及建基面調(diào)整；底部預留1.5m保護層；永久石方邊坡均采用預裂爆破；巖石開挖采用梯段微差爆破。

（四）邊坡預裂施工

預裂隨梯段爆破施工進行，在每層開挖前，先用推土機將邊坡線附近的浮渣清理干凈，測量根據(jù)開挖邊坡準確放線，在已經(jīng)開挖完成的巖石邊坡用腳手架管搭設鉆機機架，機架搭設傾角與邊坡坡比相同，鉆機緊靠機架安裝，安裝就位后用量角器測量鉆桿斜度，確認與邊坡斜度相同后再進行鉆孔施工。為保證鉆孔質(zhì)量，鉆孔深度隨梯段高度計算，原則上盡量低于15m，以免孔底誤差增大。

（五）保護層開挖方法

建基面及邊坡馬道采用預留保護層的開挖，保護層一般預留1.5m厚，爆破施工時間要滯后同施工段的下層邊坡預裂。

建基面預留保護層采用分層開挖、火花起爆的施工方法。按照設計高程進行放樣，并將每個鉆孔的位置用油漆標明。同時根據(jù)作業(yè)指導書的要求，采用YT-28型手風鉆造孔，孔徑φ42mm，裝藥直徑φ25mm；第一層鉆孔深度0.7m，第二層鉆孔深度0.6m，第三層0.2m采用人工撬挖。

三、水利水電工程高邊坡支護加固施工技術(shù)分析

（一）錨噴支護施工的應用

在水力發(fā)電站的高邊坡支護工程中應用非常普遍，尤其是利用邊坡錨桿開展最早的支護工作。例如某水利水電工程，主要分成3個施工區(qū)間，按照河流上下游的方向，并且分區(qū)的特點都是從外向內(nèi)推進的，每一分區(qū)的面積在600m2左右，在區(qū)域間的水利工程項目施工時，采用的都是水平流水作業(yè)的方式。在該工程中，在后邊坡高477m之內(nèi)的廠房的建設工程中、在右壩肩高530m的工程建設中、以及在放空洞出口高465m的建筑范圍內(nèi)，都可以采用錨桿支護的技術(shù)。通常錨桿依照梅花的形狀來進行布置，傾角控制在30°上下，要選擇符合標準的焊管和扣件，還要搭建好臨時的腳手架施工平臺，做好安全防護的措施，最好在腳手架上面鋪設比較結(jié)實的竹膠板，還要在支架周圍安裝安全網(wǎng)，切實保證施工人員的人身安全。在進行錨桿鉆孔時，通常使用的工具是手風鉆和YQ—100B簡易潛孔鉆，采用孔徑為48cm的焊管，搭設的腳手架高度在2.2m上下，在實施鉆孔時，要依據(jù)巖石的紋理和走向以及具體的傾角情況，及時調(diào)整錨桿孔的角度大小，鉆頭的選擇標準一般是要比錨桿本體的直徑大些，程度控制在18cm上下。當鉆孔的深度達到標準需要時就可以利用高壓風將內(nèi)部的雜質(zhì)徹底清除，為下一步的施工提供便利條件。工程中采用的錨桿型號應為普通的螺紋鋼筋，具有經(jīng)濟可靠性。

（二）做好噴混凝土和貼坡混凝土的支護工作

噴混凝土也是在早期的高邊坡支護過程中經(jīng)常使用到的方式，主要的實施內(nèi)容就是強化和封閉已經(jīng)開挖好的基建面層，有效降低水利水電工程基建面在陽光下曝曬的頻率，并減少風吹雨淋的次數(shù)，保證基建面的質(zhì)量。此種方式廣泛應用于廠房高邊坡的開挖工程中、防空洞出口的開挖過程中、右壩肩開挖的過程中，可以起到良好的支護效果。

（三）預應力錨索施工的實施

作為支護施工的一部分，預應力錨索施工在實施中，應做好以下幾個方面工作：①在施工準備階段，對施工現(xiàn)場進行全面、系統(tǒng)的考察，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并采取相應的措施加以調(diào)整和優(yōu)化，減少突發(fā)狀況對施工進度等方面產(chǎn)生的消極影響。②如若采取潛孔錘進行鉆孔，應進行合理的除塵防護處理，清除松動的巖塊，避免設備鉆孔產(chǎn)生的沖擊力，引發(fā)巖塊掉落傷人等危險情況。③針對鋼絞線，應利用特制的支架下料，避免其彈出對施工人員人身安全構(gòu)成威脅，同時，管理人員要到施工現(xiàn)場進行指揮。

（四）做好排水孔的施工工作

在水利水電工程的施工中，要充分考慮到高邊坡的日常生產(chǎn)排水問題，如果排水工作沒有做到位，山體中的水就會給水利水電工程的高邊坡施工帶來很大的影響，嚴重的時候會造成坍塌的事故。為了防止此類事故的發(fā)生，在進行施工防護時經(jīng)常使用的支護方式就是在高邊坡坡上開挖永久的排水孔，這樣就可以有效降低山體內(nèi)部的水壓力，保證施工工程的穩(wěn)定性。此種方法在噴混凝土和貼坡混凝土的范圍內(nèi)廣泛使用，并取得了明顯的效果。在該工程的施工中采用的是20m3/min的空壓機，同時與YT—28型的手風鉆以及相關(guān)設備相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔徑大小通常為50mm，依照美化的形式進行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和錨桿保持一定的距離。

四、結(jié)語

在水利水電工程建設中要嚴把質(zhì)量關(guān)，保證水利水電施工過程中的各環(huán)節(jié)井井有條的順利進行，從而保證水利水電工程的質(zhì)量。目前被廣泛應用的加固技術(shù)有混凝土加固技術(shù)、錨固技術(shù)以及減載排水技術(shù)等，都有其自身的特點，并且適用于邊坡的不同位置，具體選用何種加固方式需要結(jié)合工程項目的實際特點確定。

參考文獻：

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