白格堰塞湖左岸殘體開挖方法研究與實踐

于廣斌

(中國安能集團第三工程局有限公司成都分公司，成都，611130)

1 白格堰塞湖左岸殘體應急處置概況

白格滑坡位于西藏自治區(qū)江達縣波羅鄉(xiāng)白格村與四川省白玉縣絨蓋鄉(xiāng)則巴村交界處金沙江右岸，2018年10月11日、11月3日，發(fā)生兩次大規(guī)模高位滑坡，阻斷金沙江干流，形成堰塞壩。人工干預泄洪經(jīng)潰決形成新的河道將堰塞體一分為二。堰塞殘體大多堆積于金沙江左岸，順河呈條帶狀分布，上游略窄，中下游大致等寬，長度為742m～851m，寬度為220m～330m，最大堆積高度約113m。潰堰后河床過流斷面束窄嚴重，若不清除左岸殘留堆積體，一旦邊坡開裂破壞危險體失穩(wěn)下滑，有可能會再次造成河床殘留堆積體疊加，堵江形成較大規(guī)模的堰塞湖，危及下游沿江人民生命財產(chǎn)安全。

應急處置內容是清除滑坡體主滑槽對應的河床左側殘留堆積體，為可能滑落的開裂危險體騰出空間，降低堰塞形成的堰頂高程。設計方案為將堰塞體殘體靠近河道側不小于40.0m范圍內且2920m高程以上的殘體全部清除，形成沿河方向600m長，高程2920m～3010m，坡比為1∶2開挖邊坡，高程每20m設置2.0m寬馬道，殘體上段開挖的土石方沿河段向上游堆放，殘體下段開挖的土石方沿河段向下游堆放，開挖土石方245.13萬m3，施工時段確定為2019年4月下旬-2019年6月中旬，施工工期為60d。

2 設計建議施工方案

為充分發(fā)揮設備的作業(yè)能力，加快施工進度，在考慮開挖、裝車、運輸?shù)纫蛩睾?，初擬開挖作業(yè)面設置4條運輸車道，共計14.0m；預留裝載、等待預計作業(yè)面清理等作業(yè)區(qū)間，共計10.0m；考慮反鏟作業(yè)半徑一般為8.0m～10.0m，同時考慮反鏟作業(yè)面后退，為工作面的交換預留空間，確定的施工作業(yè)寬度為40.0m。開挖作業(yè)面布置如圖1所示。

圖1 開挖作業(yè)面布置示意

經(jīng)計算，為完成相應的開挖任務，需配置15臺2.0m3反鏟挖掘機、147輛20t～25t自卸汽車及相應配套設備。

3 應急處置開挖方案比選

由于開工日期推遲至6月，已進入雨季，常規(guī)施工手段已無法滿足處置需要，并且右岸滑坡體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時會因暴雨而出現(xiàn)大面積塌方，增加施工人員和設備的安全風險。通過現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，設計推薦施工方案是從設備臺、班、產(chǎn)量結合工期推算出設備配置，而現(xiàn)場施工作業(yè)面內無法布置如此數(shù)量的裝備，必須對方案進行論證和比選。經(jīng)綜合考慮，提供五種備選方案。

3.1 自上而下逐層削坡開挖法

此方案按照常規(guī)施工組織進行施工，開挖方法為先采用挖掘機自下而上修建施工道路至堰頂，削坡修建開挖工作平臺，布置車輛進行出渣。開挖分層厚度約5m～6m，每級馬道進行3～4層開挖。為充分發(fā)揮設備的作業(yè)能力，加快施工進度，考慮開挖、裝車、運輸?shù)纫蛩?，確定施工作業(yè)寬度為40.0m。設備配置上按沿河方向布置，共需配置2.0m3挖掘機600m/35m(挖掘機作業(yè)范圍)=18(臺),20t自卸車140～150輛。

(1)優(yōu)點：施工方案成熟，開挖方法簡單，安全保證率高。適用于工期寬松，施工時段氣候良好，現(xiàn)場道路情況較好的工程。

(2)缺點：開挖進度較慢，強度無法保證。設備配置只從平面布置角度整體進行計算配置，沒有考慮開挖前地形情況是否與設備配置相匹配，開挖過程中設備如何調配，施工道路能否與設備匹配等問題，容易造成設備超配或配置不足，影響施工效率。

3.2 翻渣形成平臺后常規(guī)開挖法

2980m～3010m高程堰塞體沿河方向長度為80.62m，斷面平均寬度約為42m。工作面狹窄，布置施工出渣道路困難。考慮施工需要，2980m以上開挖采用挖掘機、推土機沿坡翻渣，翻渣總量約為36萬m3,直至達到2980m平臺后，再采用常規(guī)開挖。設備配置上，在常規(guī)開挖的基礎上配置5～10臺推土機。

(1)優(yōu)點：方案設計與施工現(xiàn)場情況相符，能迅速打開工作面，能解決在道路不具備通行情況下的開挖問題，也是一般搶險項目采用的方法之一。

(2)缺點：前期受工作面影響，設備使用率較低，工期受到一定影響，后期由于前期翻渣，二次開挖、運輸量增大，工期壓力大，施工成本增大。

3.3 上游推運下游挖運開挖法

堰塞體上游樁號0+000～0+110開挖料沿河段向上游渣場堆棄，方量約為61.68萬m3?，F(xiàn)場實際情況為上游渣場已被河水淹沒，不具備棄渣條件，上游開挖區(qū)地形較陡，工作面狹窄，無法布置出渣道路。考慮施工需要，2970m以上開挖采用推土機向上游推土，不斷擴大施工工作面，直至達到正常開挖工作平臺，再采用常規(guī)開挖方法，出渣自下游開挖工作面運至下游渣場。下游的開挖仍采用常規(guī)開挖方法，但要考慮上游出渣干擾。設備配置上與常規(guī)施工方法相同，但可以調配自卸車出場時間，節(jié)約成本。

(1)優(yōu)點：方案設計上考慮了方案二中的優(yōu)缺點，因地制宜地采用推、挖、運結合的方法，在一定程度上能迅速打開多個工作面，設備利用率有所提高。

(2)缺點：容易造成開挖不均衡，工作面出現(xiàn)階梯。在后期開挖運輸中，上、下游出渣車輛共用一條出渣通道，形成交叉作業(yè)，始終占用下游開挖工作面，嚴重影響下游開挖效率，造成成本增加。

3.4 開槽臺階開挖法

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，整個開挖作業(yè)區(qū)場地狹小，原始開挖邊坡較陡，道路布置困難。設備如調配不當，勢必造成開挖面混亂，設備利用效率低下。為解決此問題，總體思路是開挖應在空間上進行布置，在不同高程上布置設備同時開挖才能將設備有效利用。因此在每級馬道開挖過程中，橫斷面上靠近河側順河道方向先開槽，形成寬不小于10m、高差2m～3m雙車道作業(yè)區(qū)，縱向沿開挖區(qū)一字布置開挖設備，橫向自河邊向邊坡方向開挖。隨著開挖作業(yè)區(qū)擴寬，靠近河側開槽區(qū)不斷先行開挖，形成空間上分臺階開挖。設備配置上挖掘機數(shù)量30～40臺，20t自卸車100～140輛。

(1)優(yōu)點：方案設計上考慮了一定的空間因素，形成多個高程同時開挖，可以使設備使用率提高，加快施工進度。

(2)缺點：由于開挖是在松散堆積體邊緣開始，臨邊作業(yè)存在較大安全隱患。設備配置上較其他方案有所增加，成本也有所增加。同時開槽的時機選擇上也存在困難，如選擇不當將造成設備積壓，運輸車輛通行困難，影響施工效率。

3.5 多斷面立體開挖法

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，出渣道路布置是制約工程的主要因素之一。方案設計上，結合高程2980m、2960m、2940m、2920m馬道位置布設道路，整體分高程同時推進開挖，上下層錯距不少于30m。具體施工方法與開槽臺階法開挖一致，但設備配置上需增加推土機3～5臺、裝載機5～10臺。

(1)優(yōu)點：借鑒方案四的總體思路，結合施工道路情況進一步在空間上進行優(yōu)化，可以極大提高施工效率，縮短工期。

(2)缺點：方案設計上沒有完全遵循自上而下的總體思路，不同高程點開挖時存在邊坡滑坡的風險。設備配置上也較其他方案增加較多，成本增加較多。設備調度需時時跟蹤，不斷調整，道路設置也隨著開挖進度不斷調整，現(xiàn)場組織能力要求較高。

3.6 方案確定

本工程原施工時段為2019年4月下旬-6月中旬，實際施工期為2019年6月2日-7月31日，施工時段有1.5個月處于雨季，施工開挖及出渣道路布置困難。經(jīng)過綜合考慮，擬采用方案五作為本工程開挖方案，但施工安全風險明顯增大，需加強現(xiàn)場管理。

4 多斷面立體開挖法應用實踐

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，按照擬定方案，共配置2.0m3挖掘機36臺，20t自卸車84輛，推土機6臺，裝載機17臺。

6月2日-6月5日，施工準備，自下游修建約1.0km施工便道到達開挖邊線外2907m高程，再分別向2948m、2968m、2984m高程分別修建臨時出渣通道。

6月6日-6月10日，堰塞體高程3000m以上利用推土機、挖掘機沿坡翻渣，形成寬44.4m、長62m施工平臺，車輛出渣，2948m、2968m高程位于堰塞體自然坡較緩處，樁號上位于上部開挖區(qū)之外，受上部開挖影響小，無施工干擾。因此，開挖設備自下游向上游沿河側布置挖掘機進行開挖，自卸車進行運輸。

6月11日-6月15日，隨著開挖不斷推進，開挖臺階不斷進行調整，為保證施工進度，考慮開挖設備數(shù)量，開挖臺階為2924m、2948m、2964m、2968m、2970m、2980m。在相應高程分別修建臨時出渣通道，接到自上而下主通道進行運輸。挖裝設備配置上以挖掘機為主，輔助以裝載機進行配合施工。

6月16日-6月22日，2970m以上開挖已結束，開挖臺階為2924m、2930m、2948m、2964m,道路布置上更加容易，各工作面開挖出渣效率提高。

6月23日-7月2日，2970m以上開挖已結束，開挖臺階為2924m、2930m、2942m、2948m、2960m,道路上布置更加合理，整個工作面空間較大，設備布置更加容易，出渣效率顯著提高。

7月3日-7月15日，2960m以上開挖已結束，開挖臺階為2915m、2920m、2930m、2940m，已進入到正常開挖規(guī)模，運輸強度明顯提高，施工進度推進較快。

白格堰塞湖左岸殘體開挖通過采用多斷面立體開挖法，極大地加快了施工進度，主體工程工期由計劃的60d縮減至45d，強度由日平均4.08萬m3/d，提高至6.13萬m3/d。工作面選擇上更加靈活，設備調配上更加科學，上下臺階進占始終保持30m～50m安全距離，確保上下作業(yè)互不干擾。采用臺階法開挖，挖、裝設備數(shù)量雖較原設計方案有所增加，但設備使用效率明顯增加，施工期縮短，節(jié)約了成本，規(guī)避了安全風險，據(jù)測算本工程節(jié)約施工成本約300～500萬元。

5 結論與建議

堰塞湖應急處置工程土石方開挖一般要求在短時間內完成大量開挖任務，設備配置數(shù)量是常規(guī)開挖任務的數(shù)倍之多，這就要求施工方在對工程全面了解后，對資源進行整合，對施工方案進行比選優(yōu)化。在確保安全的情況下，有針對性地選擇開挖臺階，多個高程同時布機，多向進占，盡快形成臺階開挖，這種方法是提高設備使用效率和縮短工期的重要手段。同時我們也發(fā)現(xiàn)，堰塞體特性是能否進行臺階開挖的重要因素，如何判斷堰塞體物質組成，如何判定堰塞體開挖邊坡在未進行支護的情況下處于穩(wěn)定，如何確定分臺階開挖高度等內容是今后類似應急處置工程中需重點關注的問題。