張立軍

(遼寧省國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110013)

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邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用

張立軍

(遼寧省國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110013)

受到各種地質(zhì)環(huán)境的影響，水利水電工程常常面臨著諸多施工問(wèn)題。其中，最為常見(jiàn)的一種不利情況就是地質(zhì)條件下邊坡的開(kāi)挖及支護(hù)問(wèn)題，并且這一環(huán)節(jié)還處在比較關(guān)鍵的施工階段。換言之，水利水電工程邊坡開(kāi)挖支護(hù)這一重要工程環(huán)節(jié)無(wú)法順利的開(kāi)展和完成，對(duì)于整個(gè)水利水電工程的順利實(shí)施都會(huì)造成較大的影響。文章以新疆塔日勒嘎水電站工程作為研究對(duì)象，結(jié)合塔日勒嘎水電站施工建設(shè)中的實(shí)際情況，簡(jiǎn)要探究對(duì)于邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的科學(xué)規(guī)劃與合理運(yùn)用。

邊坡開(kāi)挖支護(hù)；水電站；水利水電工程；施工技術(shù)

1 工程案例概況

塔日勒嘎水利水電站工程壩址位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃轂跚】h轄區(qū)境內(nèi)，具體位置處在烏合沙魯大橋以上 600m。在區(qū)域內(nèi)，該水利水電工程是整個(gè)克孜河規(guī)劃2庫(kù)6級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第二個(gè)梯級(jí)。目前，塔日勒嘎水電站主要以發(fā)電為主，周邊幾個(gè)縣市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活用電以及工業(yè)生產(chǎn)用電均由此提供。該水電站工程的壩址距離烏恰縣市區(qū)中心有60km的距離，距離附近的喀什地區(qū)有150km。整個(gè)項(xiàng)目工程是多個(gè)建筑物共同組成的：① 攔河大壩；② 左岸導(dǎo)流兼泄洪沖沙隧洞；③ 發(fā)電引水隧洞；④ 電站廠房；⑤ 右岸溢洪道。目前，該水電站工程屬于三等中型規(guī)模，地震設(shè)防烈度為IX度。其中，攔河大壩是由黏土心墻砂礫石壩施工而成。整個(gè)水電站水庫(kù)正常蓄水位為 2250m，死水位為 2245m。此外，工程大壩最高位置 43.6m。工程的右岸岸邊為開(kāi)敞式溢洪道，在施工設(shè)計(jì)中，選用的是 2孔10×7m的駝峰堰。在左岸處，施工設(shè)計(jì)方面，主要是利用導(dǎo)流洞改建成泄洪沖沙隧洞。在隧洞的進(jìn)出口設(shè)計(jì)上，底板高程 2218m，總長(zhǎng)度為 505.6m，隧洞的開(kāi)挖直徑為 8m，屬于圓形有壓洞。之所以這樣設(shè)計(jì)，最大的目的就是利用汛期洪水排泄庫(kù)內(nèi)常年積攢下來(lái)的淤泥、砂石。

2 水電站高邊坡開(kāi)挖與支護(hù)措施

2.1 方案布局

本部分需要著重研究的是塔日勒嘎水利水電站的一處廠房，該廠房施工設(shè)計(jì)類型屬于岸邊式地面廠房。該廠房建筑內(nèi)，目前總共布置了4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組。廠房占地長(zhǎng)度為 130m，寬度為26m，高度67m，機(jī)組安裝高程為359m。在邊坡開(kāi)挖的過(guò)程中，每隔15m處，布置一馬道，寬度控制在1.8-2.5m即可。此外，在該廠房388m高程以下的部分，均按照垂直開(kāi)挖的方式來(lái)施工操作。整個(gè)工程項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)，一期支護(hù)廠房邊坡，在過(guò)程中，選擇的是錨噴的方式；二期支護(hù)時(shí)，在過(guò)程中，選擇的是鋼筋混凝土支護(hù)坡，也可以選擇使用錨索加固處理的方法。此次對(duì)該廠房建筑邊坡開(kāi)挖支護(hù)施工的原因，主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)初，計(jì)劃廠房最大開(kāi)挖高度為120m，然而，在實(shí)際施工過(guò)程卻發(fā)現(xiàn)存在很大變故，最大開(kāi)挖高差在140m。

2.2 邊坡開(kāi)挖的操作方式分析

本次關(guān)于該廠房的邊坡開(kāi)挖，①開(kāi)挖土質(zhì)邊坡。開(kāi)挖中，一般最表層為土質(zhì)邊坡，在開(kāi)挖過(guò)程中，通常情況下都是采用由上而下的操作流程，以此來(lái)逐漸削坡。在削坡過(guò)程中，需要特別注意的是，(每次)削坡層的厚度盡量≤3m。此外，在削坡這一環(huán)節(jié)操作完成之后，使用反鏟挖掘機(jī)由主出渣道自行車挖出岔道實(shí)施到達(dá)作業(yè)面削坡。在施工中，對(duì)于作業(yè)人員的技術(shù)能力要求比較高，需要安排專業(yè)的施工者撇和人工修坡。在最初階段之所以要采用開(kāi)挖土質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu)形式，其最大的優(yōu)勢(shì)就在于可以避免過(guò)多的集渣作業(yè)環(huán)節(jié)，提高了工程施工的整體效率，減少了工程作業(yè)的施工成本。②巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖。在該水電站廠房建筑巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，參考國(guó)內(nèi)的其他大型工程建筑，根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求，巖質(zhì)邊坡應(yīng)分層開(kāi)挖，實(shí)施梯段爆破，開(kāi)挖的高度可以控制在 6-10m。第二是臺(tái)階式分層爆破開(kāi)挖的形式，如果邊坡的上層巖體難以全部及時(shí)支護(hù)，在這種情況下，那些沒(méi)有來(lái)得及支護(hù)施工的邊坡上層，由于受到了機(jī)械開(kāi)挖卸荷、爆破震動(dòng)、巖層切腳以上三重作用的影響，很容易就會(huì)造成出現(xiàn)不穩(wěn)定的巖體，并且會(huì)沿著軟弱夾層慢慢滑塌，大大增加了工程施工的不安全因素[1]。為此，在實(shí)施中每層距邊坡開(kāi)挖線預(yù)留12m左右的平臺(tái)滯后鉆爆。

表1為此次水電站廠房邊坡施工采用鉆爆設(shè)計(jì)方法來(lái)施工保護(hù)層爆破參數(shù)。

表1 邊坡施工保護(hù)層爆破參數(shù)分析

從表1中可以得知，在邊坡施工鉆爆設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，非常關(guān)鍵，因?yàn)樵摥h(huán)節(jié)的成敗很大程度上關(guān)乎著能否改善開(kāi)挖質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、提高工程效率等。需要事先設(shè)計(jì)好相應(yīng)的參數(shù)，可以通過(guò)采取微差起爆技術(shù)。此外，為了進(jìn)一步控制因爆破震動(dòng)可能對(duì)邊坡巖體造成的不必要損壞，所以，在爆破設(shè)計(jì)、單響爆破藥量、起爆，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況優(yōu)化調(diào)整。

2.3 施工支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

在邊坡支護(hù)施工作業(yè)中，需要滯后于開(kāi)挖作業(yè)面一個(gè)臺(tái)階。無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性、安全性、質(zhì)量等多方面來(lái)考慮，均比較有效。在我國(guó)國(guó)內(nèi)眾多水電站邊坡支護(hù)施工中，常見(jiàn)的施工方法有5種：①錨桿施工方法；②鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)方法；③噴混凝土施工方法；④排水孔施工法；⑤ 貼坡混凝土支護(hù)施工法。在這里結(jié)合著本水電工程實(shí)際，綜合考慮分析后，本次采用的有錨桿施工方法、鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)方法和噴混凝土施工法[2]。

首先來(lái)看錨桿施工的方法，該施工技術(shù)主要適用于一期支護(hù)，關(guān)于這一點(diǎn)，前文中也提到過(guò)了。本次施工中，錨桿參數(shù)為φ25@ 3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露1m。在設(shè)計(jì)上，此次主要按照梅花形狀來(lái)分布，將傾斜角度控制為 30°。準(zhǔn)備工作做好之后，灌注M20水泥砂漿。施工過(guò)程中關(guān)于焊管的選擇，參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為φ48×3.5mm，并且需要先前做好施工腳手架。此外，為了保證該平臺(tái)安全可靠，必須要在平臺(tái)上方鋪設(shè)滿竹膠板，并且還需要在支架附近專門設(shè)置安全網(wǎng)。在錨桿鉆孔時(shí)，此次使用的手風(fēng)鉆，其參數(shù)為φ25L=6.1m，φ25L=6.5m。鉆孔需要參照著巖石的走向來(lái)進(jìn)行，并以此適時(shí)調(diào)整鉆孔角度。當(dāng)鉆孔鉆到了事先預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)深度之后，接下來(lái)需要采用高壓風(fēng)來(lái)將孔內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈。其次再來(lái)看鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)以及噴混凝土施工的技術(shù)方法。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)和混凝土施工，在水電站各類建筑施工中是必不可少的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以該水電站廠房來(lái)說(shuō)，在施工中，此次采用的是φ48mm鋼管來(lái)搭設(shè)腳手架平臺(tái)，鋪設(shè)面積一般為 2m×2m，如此一來(lái)，便于后期的施工運(yùn)輸。

3 結(jié) 語(yǔ)

新時(shí)期，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近年來(lái)國(guó)家政府一直加快社會(huì)主義各項(xiàng)事業(yè)的建設(shè)速度。其中，水利水電工程作為社會(huì)性、公共性的一項(xiàng)宏偉工程，施工難度比較大，對(duì)相應(yīng)的施工技術(shù)與機(jī)械設(shè)備的要求標(biāo)準(zhǔn)也比較高。特別是在我國(guó)中西部地區(qū)，比如，在湖北、在四川、在甘肅、在新疆等地，受到各種地質(zhì)環(huán)境的影響，水利水電工程施工工程中經(jīng)常遇到一些難點(diǎn)問(wèn)題。正如文章所言，開(kāi)挖與支護(hù)齊頭施工同時(shí)進(jìn)行，不僅可以提高工程開(kāi)挖的速度，并且對(duì)于后期的水電站建筑物結(jié)構(gòu)工程以及大壩填筑工程的施工提供了很大的便利。

[1]趙立猛.邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)，2014(09):53-53.

[2]劉輝.新疆布爾津山口水利樞紐拱壩高邊坡開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2012，43(09):69-73.

1007-7596(2017)03-0122-02

2017-02-25

張立軍(1975-)，男，遼寧喀左人，工程師，研究方向?yàn)樗娛┕ぜ肮芾怼?/p>

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