溢洪道高邊坡開挖與支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

舒 韜

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司,陜西 西安 710086)

1 工程概況

鎮(zhèn)安抽水蓄能電站位于陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣月河鎮(zhèn)境內(nèi)。為一等大(1)型工程,主要建筑物按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì),次要建筑物(護(hù)坡、擋土墻等)按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì),臨時(shí)性水工建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。電站總裝機(jī)容量1 400 MW(4×350 MW),設(shè)計(jì)年發(fā)電量23.41億 kW·h,年抽水電量31.21億 kW·h。上庫大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,最大壩高126 m,正常蓄水位1 392 m,相應(yīng)庫容896萬 m3;下庫大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,最大壩高95 m,正常蓄水位945 m,相應(yīng)庫容1 220萬 m3。

2 主要施工難點(diǎn)

(1)道路布置困難:由于溢洪道巖坡高陡,地形陡峭,大部分以巖石為主,開挖深度大、作業(yè)面狹窄且臨近河道,開挖工作面施工道路布置困難。

(2)安全問題突出:溢洪道、2#泄洪排沙洞進(jìn)口存在上下交叉施工干擾,開挖支護(hù)期間安全問題十分突出,存在重大安全隱患,因此安全防護(hù)是本工程的施工重點(diǎn);

(3)出渣難度大:溢洪道邊坡開挖最低高程854.50 m,最高開挖高程1 000.5 m,落差達(dá)146 m,高程948.50 m以上部位開挖以及控制土石方落入河道,是本部位施工的難點(diǎn);

(4)地質(zhì)條件差:基巖裂隙水賦存于基巖裂隙、斷層破碎帶中,多呈帶狀、脈狀分布,空間分布差異大,具不均一性、各向異性的特點(diǎn),以潛水為主;孔隙性潛水分布于第四系覆蓋層及全強(qiáng)風(fēng)化基巖層內(nèi),埋藏深淺不一,直接受大氣降水或側(cè)向基巖裂隙水補(bǔ)給,沿覆蓋層或基巖面滲出,匯入月河及支溝、支流內(nèi)。

3 土石方明挖施工

3.1 開挖總體原則

本部位先進(jìn)行風(fēng)水電等附屬設(shè)施及施工道路施工,開挖遵循“自上而下分期分層開挖”的方法進(jìn)行施工,同一層面開挖施工按照“先土方開挖,后石方開挖”的順序進(jìn)行,隨開挖面同步下降,開挖一級(jí)、防護(hù)一級(jí)原則,當(dāng)邊坡施工時(shí),設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

3.2 分層分塊原則

開挖分層:根據(jù)覆蓋層揭露巖石地質(zhì)情況,同時(shí)滿足機(jī)械設(shè)備施工,充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備效率為原則。在遵循開挖程序的基礎(chǔ)上,根據(jù)施工藍(lán)圖設(shè)定分層高程,開挖自上而下,土方開挖按3～4 m一層。石方按5 m一個(gè)梯段分層進(jìn)行爆破(預(yù)裂爆破10 m,主爆孔5 m),隨開挖面同步下降,邊坡支護(hù)的錨桿、錨筋樁、錨索及錨噴支護(hù)在分層開挖過程中逐層進(jìn)行,在上層支護(hù)完成后再進(jìn)行下層施工。

開挖分塊:根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖及原始地形,將本部位邊坡開挖按照層高10 m,長度24 m,寬度15 m進(jìn)行分層分塊,每塊作為一個(gè)爆破單元,每層爆破單元開挖順序按照由外向里,由下游往上游的順序進(jìn)行,同層爆破單元與支護(hù)單元安全距離不小于48 m(兩個(gè)爆破單元),上、下層支護(hù)單元與爆破單元原則上不允許垂直上、下交叉作業(yè),若無法避免應(yīng)采取牢靠的安全防護(hù)措施,方可施工。在開挖過程中集渣平臺(tái)外側(cè)設(shè)置擋渣墻(預(yù)留高3.0 m巖坎或石渣堆筑),防止土石方落入河道。

3.3 土石方明挖施工

(1)石方開挖采取自上而下分層開挖,毫秒微差梯段爆破,噴錨支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)的施工方法。造孔設(shè)備以CM351潛孔鉆機(jī)為主,手風(fēng)鉆小梯段爆破為輔,裝運(yùn)設(shè)備選用1.6 m3反鏟裝車配20 t自卸汽車。石方開挖施工工藝詳見圖1。

圖1 石方開挖施工工藝圖

(2)石方爆破主要采用CM-351潛孔鉆鉆孔,手風(fēng)鉆小梯段鉆孔為輔。厚度小于5 m時(shí),采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破;厚度大于5 m時(shí),采用CM-351潛孔鉆機(jī)鉆孔進(jìn)行梯段爆破,梯段高度為6 m;邊坡預(yù)裂孔采用CM-351潛孔鉆造孔,建基面以上預(yù)留2 m保護(hù)層,基礎(chǔ)保護(hù)層開挖采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔,淺密孔光面爆破。普通預(yù)裂爆破鉆孔孔距0.8～1.0 m,鉆孔深度根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整,一次預(yù)裂到底。石方梯段爆破炮孔平面布置圖詳見圖2。石方梯段爆破起爆網(wǎng)絡(luò)圖詳見圖3。石方梯段爆破爆破參數(shù)詳見表1。

表1 石方梯段爆破爆破參數(shù)

圖2 石方梯段爆破炮孔平面布置圖

圖3 石方梯段爆破起爆網(wǎng)絡(luò)圖

3.4 截水溝施工

圖4 截水溝大樣圖

4 邊坡支護(hù)施工工藝

4.1 錨桿、錨筋樁施工

溢洪道邊坡支護(hù)主要包括錨筋樁(錨筋樁、隨機(jī)錨筋樁)、錨桿(水泥砂漿錨桿、鎖口錨桿、隨機(jī)錨桿)、掛網(wǎng)噴混凝土、排水孔。

邊坡支護(hù)型式如下:

(1)錨筋樁:3C32、3C28錨筋樁,L=15.0/12.0 m,間排距為3.0 m,外露0.1 m。

(2)水泥砂漿錨桿:C25系統(tǒng)錨桿,L=4.5/6.0 m,間排距3.0×3.0 m,外露0.1 m。

(3)鎖口錨桿:C28系統(tǒng)錨桿,L=9.0 m,布置兩排,間排距3.0×3.0 m,外露0.1 m。

(4)排水孔:孔徑A50 mm,L=4.0 m,間排距6.0 m×6.0 m,上仰10°,坡面噴混凝土?xí)r應(yīng)做好孔口的臨時(shí)保護(hù)。

(5)掛網(wǎng)噴混凝土:掛鋼筋網(wǎng)HPB300φ6.5@15 cm×15 cm,噴混凝土C20,厚度為10 cm。

錨桿使用YT-28或CM-351潛孔鉆造孔,采用“先注漿后插桿”的方法施工,錨筋樁使用CM-351潛孔鉆鉆孔,采用“先安裝后注漿”的方法施工,砂漿均采用HJ220型砂漿攪拌機(jī)拌制,UB8A型砂漿泵灌漿。

4.1.1 鉆孔

按設(shè)計(jì)圖紙布置的鉆孔的位置測量放好孔位,并用紅漆做好標(biāo)記,其孔位偏差小于10 cm。錨桿孔的孔軸方向滿足施工圖紙的要求。鉆孔完成后,實(shí)測孔深錨孔深度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求,孔深偏差值不大于5 cm,孔位偏差不得大于10 cm。

4.1.2 清孔、驗(yàn)孔

鉆孔完成后,立即采用壓力風(fēng)吹干凈孔壁,清除孔內(nèi)浮渣,并及時(shí)進(jìn)行鉆孔驗(yàn)收、注漿和插筋,防止孔內(nèi)坍塌和異物阻塞。

4.1.3 塌孔處理措施

鉆孔過程中,若因巖石軟弱破碎而導(dǎo)致坍孔時(shí),為防止坍孔應(yīng)采取套管跟進(jìn)方式鉆孔,直至進(jìn)入不坍孔段為止。鉆孔結(jié)束后,必須經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后,才能夠進(jìn)行安放錨桿、錨筋樁、錨索。

4.1.4 錨桿/錨筋樁加工、制作

錨桿在加工場按設(shè)計(jì)長度和施工圖紙進(jìn)行加工,施工時(shí)運(yùn)至現(xiàn)場使用。

與此同時(shí)，作為世界時(shí)間腕表的開創(chuàng)者與引領(lǐng)者，百達(dá)翡麗正積極推動(dòng)世界時(shí)間腕表的新革命。百達(dá)翡麗以尊崇傳統(tǒng)與革新創(chuàng)造的制表理念，于1940年推出“世界時(shí)間”系列腕表—Inv. P-996，該款腕表擁有全世界33個(gè)城市名稱，計(jì)時(shí)系統(tǒng)由矩形的按鈕控制，并帶有脈搏測算刻度。據(jù)悉，這款黃金材質(zhì)的世界時(shí)間腕表是為巴黎的一位醫(yī)生量身打造。

錨筋樁由3根C28/C32和進(jìn)漿管和回漿管組成,相鄰鋼筋每隔1.5 m點(diǎn)焊鏈接,焊接高度滿足規(guī)范要求。每隔0.15 m用鉛絲綁扎牢靠。每隔2 m設(shè)置一圈對(duì)中鋼筋(A10,L=10 cm),每圈3根,必須與錨樁體鋼筋點(diǎn)焊。

4.1.5 注漿與安裝

錨桿為水泥砂漿錨桿,砂漿為強(qiáng)度等級(jí)為M30,按“先注漿后插桿”法施工。砂漿采用HJ220型砂漿攪拌機(jī)拌制,UB8A型砂漿泵灌漿。注漿的水泥砂漿要攪拌均勻,并防止石塊或其他雜物混入,隨拌隨用,初凝前必須用完。錨桿送入時(shí)保持適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)(人工扭送或管鉗扭轉(zhuǎn)),以保證其順利插入。錨桿插入后再向孔內(nèi)補(bǔ)漿,使孔內(nèi)漿體飽滿、密實(shí)。最后在孔口加楔并封堵,保證孔內(nèi)漿體不外流,并保證桿體不受擾動(dòng)。

錨筋樁按“先安裝后注漿”法施工。先將注漿管插到孔底,然后退出5～10 cm,開始注漿,注漿管隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。注漿管應(yīng)牢固的固定在鋼筋上并保持暢通,隨鋼筋一起插入孔內(nèi),注漿管距孔底20 cm。對(duì)于俯角小于30°的錨筋樁需安裝排氣管,并在注漿前對(duì)孔口進(jìn)行封堵,所有錨筋樁注漿須待排氣管處濃漿、且排氣管出漿壓力不小于0.3 Mpa后扎死,在繼續(xù)灌注20 min結(jié)束。

4.1.6 待凝保護(hù)

錨桿注漿后,在砂漿凝固前,不得敲擊、碰撞和懸掛重物。

4.1.7 錨桿、錨筋樁檢查驗(yàn)收要求

嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量“三檢制”:初檢、復(fù)檢、終檢,自檢合格后報(bào)監(jiān)理工程師,由監(jiān)理工程師會(huì)同四方對(duì)邊坡開挖進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收。各道主要工序必須經(jīng)檢驗(yàn)簽字確認(rèn),才能進(jìn)入下道工序施工,同時(shí)應(yīng)做好施工記錄。

每批錨桿材料均應(yīng)附有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書,應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)理工程師指示的抽檢數(shù)量檢驗(yàn)錨桿性能。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定抽驗(yàn)范圍和數(shù)量,對(duì)錨桿孔的鉆孔孔徑、深度和傾斜度進(jìn)行抽查并作好記錄。

按要求進(jìn)行錨桿無損檢測,檢測內(nèi)容包括錨桿長度和注漿飽滿度。單元工程錨桿、錨筋樁數(shù)量大于100根的,錨桿檢測比例不應(yīng)小于施工總數(shù)的10%,錨桿、錨筋樁數(shù)量小于100根的,監(jiān)測數(shù)量不少于 10 根。錨桿、錨筋樁單項(xiàng)或單元工程質(zhì)量無損檢測合格率達(dá)不到要求時(shí),應(yīng)加倍檢測。

錨桿、錨筋樁桿體長度允許偏差為:-30 mm,100 mm;錨桿位置允許偏差為±100 mm;鉆孔直徑允許偏差:當(dāng)直徑大于 60 mm 時(shí),為±10 mm,當(dāng)直徑小于 60 mm時(shí),為±5 mm;鉆孔傾斜度允許偏差為鉆孔深度的 2%;錨桿實(shí)測入孔長度不小于設(shè)計(jì)長度的 98%。

4.2 噴混凝土施工

4.2.1 掛網(wǎng)鋼筋

噴射作業(yè)前,對(duì)施工機(jī)械設(shè)備,風(fēng)、水管路和輸電線路等進(jìn)行全面檢查,以滿足連續(xù)噴射作業(yè)要求;

鋼筋網(wǎng)的鋼筋規(guī)格和質(zhì)量、網(wǎng)格尺寸均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。鋼筋網(wǎng)與錨桿、錨筋樁連接固定,鋼筋網(wǎng)與巖面之間采用插鋼筋頭支墊,確保鋼筋網(wǎng)在噴層內(nèi)居中,噴射混凝土必需填滿鋼筋與巖面之間的空隙,并與鋼筋黏結(jié)良好,鋼筋網(wǎng)混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求,保護(hù)層厚度不小于5 cm。

4.2.2 噴射混凝土

邊坡噴射混凝土為C20混凝土,厚10 cm。噴射混凝土料在下庫拌合站集中拌制后,使用20 t自卸車運(yùn)至施工作業(yè)平臺(tái),或挖掘機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至作業(yè)面。采用PZ-7型噴錨機(jī)在實(shí)施噴混凝土作業(yè),工作壓力宜為0.1 MPa左右。施工前對(duì)噴射面進(jìn)行檢查,清除開挖面的浮石、石渣,埋設(shè)控制噴混凝土厚度的標(biāo)志,噴射混凝土施工工藝流程圖見圖5。

圖5 噴射混凝土施工工藝流程圖

邊坡噴混凝土分段、分片依次進(jìn)行,噴射順序自下而上。凹凸不平處,先噴凹處。噴混凝土?xí)r,操作手將噴槍垂直于壁面均勻噴射,以保證噴混凝土厚度、控制混凝土回彈率。噴頭與受噴面的距離一般控制在0.6～1.2 m為宜。噴混凝土?xí)r,操作手將噴槍垂直于壁面均勻噴射,高于2 m以上采用腳手管制作噴護(hù)平臺(tái),操作手佩戴安全帶進(jìn)行噴護(hù),以保證噴混凝土厚度、控制混凝土回彈量。

4.2.3 養(yǎng)護(hù)

噴射混凝土終凝2 h后,及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

4.2.4 噴射混凝土檢查驗(yàn)收要求

為控制噴層厚度應(yīng)預(yù)埋控制釘,噴射混凝土厚度應(yīng)采用鉆孔法檢查(采用手持式鉆孔取芯機(jī)),若噴層厚度未達(dá)到要求時(shí),應(yīng)按監(jiān)理人指示進(jìn)行補(bǔ)噴。

噴射混凝土外觀質(zhì)量經(jīng)監(jiān)理工程師檢查,發(fā)現(xiàn)噴射混凝土的鼓皮、剝落、強(qiáng)度偏低或有其他缺陷的部位,應(yīng)按照監(jiān)理人指示及時(shí)予以清理和修補(bǔ)。

4.3 排水孔施工

4.3.1 施工順序

邊坡排水孔鉆孔與錨桿鉆孔同時(shí)進(jìn)行,做好孔口保護(hù)措施后,再進(jìn)行噴混凝土施工。

4.3.2 施工方法

排水孔結(jié)合噴錨支護(hù)進(jìn)行施工,孔徑φ50 mm且孔深為4.0 m的排水孔采用TY-28手風(fēng)鉆鉆機(jī)造孔,人工安裝、固定、保護(hù)。

4.3.3 造孔

排水孔按設(shè)計(jì)圖紙定位、定向,開孔偏差不大于10 cm,鉆孔傾角、方位角誤差均不大于2°,孔深須滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3.4 孔內(nèi)清洗和安裝

排水孔造孔完畢后,用高壓風(fēng)吹出孔內(nèi)巖粉,保證排水暢通,完工后人工進(jìn)行安裝,并保證管道穩(wěn)固。

5 質(zhì)量控制措施分析

(1)施工前由項(xiàng)目總工程師、工程管理部對(duì)現(xiàn)場技術(shù)主管、技術(shù)員、施工工班技術(shù)人員、工班長進(jìn)行施工工藝流程、質(zhì)量控制要點(diǎn)及重難點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)交底,由項(xiàng)目質(zhì)量部對(duì)質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),確保參與建設(shè)的施工人員熟悉質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),按設(shè)計(jì)要求規(guī)范施工。

(2)加強(qiáng)質(zhì)量常規(guī)性的檢查,建立質(zhì)量檢查程序堅(jiān)持質(zhì)量四大檢查制度:開工前檢查、施工中檢查、隱蔽工程檢查、定期檢查。嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量“三檢制”:初檢、復(fù)檢、終檢。

(3)在開挖前,加強(qiáng)測量放線工作,現(xiàn)場測量專人校核,保證開挖邊線、坡度、高程在設(shè)計(jì)允許誤差范圍內(nèi)。做好開口線、坡腳線的測放工作,及時(shí)進(jìn)行測量檢查。土方開挖后,及時(shí)跟進(jìn)邊坡的支護(hù),并要注意成品的保護(hù)工作。

(4)嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的爆破設(shè)計(jì)做為依據(jù)進(jìn)行鉆孔、裝藥、連網(wǎng)及爆破出渣施工。炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié),應(yīng)由經(jīng)過考核合格的炮工負(fù)責(zé),并嚴(yán)格按爆破圖的規(guī)定和要求進(jìn)行作業(yè)。

(5)噴射混凝土施工面積、厚度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)工圖紙的要求,噴射混凝土自下而上,分層噴射,使混凝土均勻密實(shí),表面平整;噴射作業(yè)應(yīng)緊跟開挖工作面。噴射混凝土初凝2 h后,立即灑水養(yǎng)護(hù),持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7d,重要工程不得少于14 d。冬季施工:噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于+5℃;混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度不應(yīng)低于+5℃。

(6)噴混凝土施工前,預(yù)先設(shè)置控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志;當(dāng)受噴面有滴水、淋水、集中出水時(shí),應(yīng)進(jìn)行處理;在噴射結(jié)束后4h內(nèi)不得進(jìn)行下一循環(huán)的爆破作業(yè),防止爆破震動(dòng)造成噴混凝土脫落。

6 安全控制措施

(1)進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須正確佩戴安全防護(hù)用品,嚴(yán)禁無關(guān)人員和車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場。

(2)每天進(jìn)行“班前五分鐘”站班會(huì),積極開展預(yù)知危險(xiǎn)活動(dòng),做到“安全生產(chǎn)、人人有責(zé)”。

(3)駕駛員必須嚴(yán)格遵守交通規(guī)則及操作規(guī)程,進(jìn)場車輛嚴(yán)格遵守、執(zhí)行有關(guān)交通法規(guī)和法則。嚴(yán)禁司機(jī)酒后開車、違章駕駛。做好各種車輛的保養(yǎng)、維護(hù)和檢修工作,防止車輛帶病上路,做到開好車,開安全車。

(4)現(xiàn)場電工持證上崗,施工現(xiàn)場所有用電設(shè)備,必須按規(guī)定安裝漏電保護(hù)裝置,并定期檢查發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)整改。

(5)臨時(shí)用電實(shí)行三相五線制,配電系統(tǒng)分級(jí)配電,實(shí)行三級(jí)配電,二級(jí)保護(hù)。用電設(shè)備實(shí)行“一機(jī)一閘一漏”;漏電保護(hù)裝置應(yīng)與設(shè)備相匹配,嚴(yán)禁一閘多用。各配電箱、開關(guān)柜牢固、防水防塵,外涂顏色統(tǒng)一編號(hào);電子表器設(shè)備及金屬外殼設(shè)置接零及接地保護(hù)。

(6)高邊坡施工時(shí),嚴(yán)禁上下交叉作業(yè)。坡腳道路兩側(cè)安排安全管理人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控,禁止無關(guān)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。邊坡上方有人工作時(shí),邊坡下方嚴(yán)禁人員停留或通行。施工中如發(fā)現(xiàn)山體有滑動(dòng)、崩坍跡象危及施工安全時(shí),應(yīng)立即停止施工,撤出人員和機(jī)具,并報(bào)告項(xiàng)目部處理。棄土下方和有滾石危及范圍的道路,應(yīng)設(shè)警告標(biāo)志、作業(yè)時(shí)下方禁止車輛、行人通行。甩渣時(shí),安排專人現(xiàn)場管控,甩渣方式嚴(yán)格按照要求施工,杜絕違規(guī)操作。

(7)棄渣時(shí),應(yīng)有專人指揮運(yùn)輸車輛,運(yùn)輸車輛不得直接在坡頂邊緣卸渣,應(yīng)在坡頂邊緣一定安全距離的位置卸渣,再由裝載機(jī)棄渣推出邊緣。

(8)建立事故應(yīng)急處理機(jī)制,明確成員和有關(guān)專業(yè)的職責(zé)分工,制定應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的人力和物力資源、措施,積極預(yù)防事故。

7 結(jié)語

鎮(zhèn)安抽水蓄能電站下庫溢洪道開挖過程中,精心組織,科學(xué)施工,嚴(yán)格遵守施工方案與邊坡開挖技術(shù)要求,安全、優(yōu)質(zhì)、高效的完成預(yù)期目標(biāo),為2#泄洪排沙洞進(jìn)口開挖創(chuàng)造條件,在確保工程施工穩(wěn)定性的前提下,切實(shí)提升高邊坡開挖施工質(zhì)量,以推動(dòng)溢洪道整體施工質(zhì)量的提高,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。