劉偉東

（山東省棗莊市水利開發(fā)有限公司，山東 棗莊 277100）

1 引言

水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，而由于水利水電項(xiàng)目本身所處的空間環(huán)境復(fù)雜，因此，如何提高其工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量已成為相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)。邊坡開挖支護(hù)是整個(gè)水利水電項(xiàng)目的重要組成部分，不僅能夠強(qiáng)化水工建筑的穩(wěn)固性，而且還能對水工建筑的未來運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，值得關(guān)注。

2 工程項(xiàng)目簡介

某水利水電項(xiàng)目的總庫容達(dá)到6.5×107m3，其中，水庫總長度為530m。該項(xiàng)目所處的地質(zhì)條件復(fù)雜，施工中有大量土石方工程，且存在嚴(yán)重的巖體風(fēng)化問題，工程施工難度較大。

本區(qū)地勢自北向南傾斜，一般山頂高程均在500m以上。區(qū)域內(nèi)河流河槽深切，河谷狹窄，常構(gòu)成“V”字形或“U”字形峽谷，河谷與山地高差達(dá)數(shù)百米。河床是區(qū)內(nèi)地表水和地下水的最低侵蝕基準(zhǔn)面。經(jīng)過碳酸鹽巖類地層的支流存有巖溶暗河。地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)巖性為白云母片巖、白云母石英片巖，局部地區(qū)夾石墨片巖、白云石大理巖和石英巖，以及均質(zhì)混合巖、混合花崗巖夾片麻巖，并且土方上分布了大量的巖屑碎石土。實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果顯示，該山體的表面堆積物的松散度為：松散-中密；巖石表面存在嚴(yán)重的風(fēng)化問題，巖體上有較大的裂縫，結(jié)構(gòu)完整性差，所以，在整個(gè)水利水電項(xiàng)目施工中，需要通過相應(yīng)的支護(hù)手段來保證項(xiàng)目施工順利進(jìn)行。

3 土方開挖施工技術(shù)

3.1 施工時(shí)期的選擇

結(jié)合該工程項(xiàng)目的所處區(qū)域以及氣候條件，該項(xiàng)目的土方開挖的理想時(shí)間為8～12月。該時(shí)間段當(dāng)?shù)厣儆?，氣候相對穩(wěn)定，滿足水利水電工程施工要求。

3.2 排水手段

該項(xiàng)目施工中所采取的降排水施工中，其主要目的是改善地下承壓水位以及潛水水位，而結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，考慮施工現(xiàn)場的主要坡積物以及砂礫土為主，在正常的氣候下幾乎不影響施工；若出現(xiàn)降水，可從壩肩的最左側(cè)開始，從上至下采用人工施工的方法，開挖1條排水溝，其規(guī)格（寬×深）為80cm×50cm，通過水自流的方法排出工作面的積水，一直連接坡腳處的排水溝，使積水能夠順利流出現(xiàn)場[1]。

3.3 開挖施工

在開挖之前先在施工現(xiàn)場放線，放線后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)線的分布開挖。施工中選擇分層開挖模式，使用SK450液壓挖掘機(jī)為主要施工設(shè)備，一次開挖深度則根據(jù)SK450液壓挖掘機(jī)的工作能力，設(shè)置1次開挖深度約為6m。

根據(jù)該項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)可知，在原始面的土方上縱向開挖70m之后，橫斷面的開挖中則按照1∶0.5的比例設(shè)置邊坡；每隔10m位置設(shè)置1個(gè)馬道，馬道的寬度為3m；在破碎巖石縱向開挖中，所設(shè)置的開挖深度為65m，橫斷開挖成1∶1的坡，每隔10m設(shè)置1個(gè)馬道。確定施工的相關(guān)參數(shù)后，準(zhǔn)備好SK450液壓挖掘機(jī)后，按照放線位置從坡頂位置逐漸向坡底位置開挖，期間測量人員分別做兩次放線。例如，在135～131m高程位置邊坡的開挖中，可先用SK450液壓挖掘機(jī)在135m高程位置開挖1個(gè)規(guī)格為6m的平臺，之后沿6m的外邊線逐漸向下開挖，直至高程為131m的位置。整個(gè)施工過程中經(jīng)水準(zhǔn)儀觀察高程之后，經(jīng)6m外邊線，沿135m高程位置橫向設(shè)置一個(gè)規(guī)格為3～4m的馬道；馬道成型后，用反鏟繼續(xù)向下施工，沿馬道外線位置放坡，坡度的規(guī)格為1∶0.5。按照上述方法依次向下施工，最終使邊坡成形。

該項(xiàng)目中為避免各個(gè)施工設(shè)備之間相互影響，并兼顧施工安全的問題，因而在夜間要停止施工，并對坡腳的殘余土料做清理。所有開挖的土料均直接拋到原始面上，其中，一部分可留存在原始面上，這種方法有助于增加原始面的的寬度，為下一階段施工提供便利；另一部分直接滑至坡腳位置。此部分土料可平均分為2部分：其中一部分可經(jīng)車輛運(yùn)載后運(yùn)至圍堰部位做填筑施工；另一部分則直接運(yùn)送至廢料廠。此時(shí)，為提高施工效率，可對施工現(xiàn)場的車輛做統(tǒng)一調(diào)配。

3.4 坡腳開挖施工

該項(xiàng)目的壩肩施工結(jié)束后，即可做坡腳開挖施工。坡腳開挖施工環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵施工步驟包括以下3點(diǎn)：

1 ）確定基本施工方案。在施工方案的選擇上，本項(xiàng)目嚴(yán)格遵照現(xiàn)場施工要求，通過左右開挖面構(gòu)建環(huán)形路線，之后設(shè)置齒槽斜坡路，連同到下游路面以及右岸路面。

2） 布置排水設(shè)施。在開挖面上設(shè)置1條寬度為1m，在開挖深度的設(shè)置上需要根據(jù)開挖層次隨時(shí)調(diào)整，一般每層的深度要比開挖面低約2m；在上游以及下游位置各開挖1條排水溝，并在建筑物外側(cè)設(shè)置1個(gè)深5m、寬4m的集水井。該集水井的主要功能是放泵抽水，可有效降低現(xiàn)場的水位。

3）開挖施工的步驟。該項(xiàng)目的土石方量較大，并且整個(gè)項(xiàng)目要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)施工，存在施工周期短、施工量大的問題，所以決定采用24h連續(xù)施工，要求每天土石方的開挖量最少為1 600m3。該項(xiàng)目中選擇液壓反鏟機(jī)施工，該反鏟機(jī)斗的容量為1.8m3，配合若干輛運(yùn)輸車，從上游向下游一次施工。結(jié)合現(xiàn)場的施工能力，該項(xiàng)目的每層開挖進(jìn)度約為4m，為保證施工精度，則隨時(shí)用水準(zhǔn)儀找平。結(jié)合土石方開挖的施工進(jìn)度，整個(gè)項(xiàng)目可在整個(gè)規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成施工。施工環(huán)節(jié)需要結(jié)合路況，隨時(shí)用石頭等物品做墊層填充，確保道路的行駛條件良好，滿足施工要求。

4 支護(hù)施工方案

4.1 支護(hù)施工的基本思路

在邊坡支護(hù)期間，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的數(shù)據(jù)要求，采用穿插、平行的錨桿以及混凝土噴注施工，最終構(gòu)建完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)期間，經(jīng)砂漿錨桿支護(hù)中的規(guī)格為4m，間距分布2.0m×2.0m，交錯(cuò)布置后，設(shè)置錨桿拉力180kN；每層邊坡開挖中穿插進(jìn)行錨桿以及混凝土噴注支護(hù)施工。

4.2 錨桿支護(hù)施工

4.2.1 錨桿孔布置

按照施工圖布置鉆孔位置，將孔位偏差控制在±10mm內(nèi)；在錨桿孔孔軸方向設(shè)置中，應(yīng)嚴(yán)格遵照施工圖的布置要求，使加固錨桿的孔軸方向與滑動(dòng)傾向是相反的，且滑動(dòng)面的交角度應(yīng)≥45°。

在錨桿孔徑的選擇上，應(yīng)確?？讖酱笥阱^桿直徑，并經(jīng)“先注漿后安裝錨桿”的施工方案，使鉆頭直徑大于錨桿直徑。

4.2.2 錨桿的錨固

整個(gè)工程項(xiàng)目中，錨桿的施工需要在監(jiān)理人員監(jiān)督的情況下進(jìn)行，在所有錨桿孔清洗干凈后注漿。該項(xiàng)目中錨桿支護(hù)注漿的比例為：水泥∶砂漿=1∶1～1∶2、水泥∶泥=1∶0.38～1∶0.45。在確定鉆孔內(nèi)完全充滿泥漿后即可插桿，并經(jīng)螺栓固定。最后，在砂漿凝固前嚴(yán)禁碰撞、拉拔等。

4.2.3 錨桿支護(hù)施工

該項(xiàng)目中錨桿支護(hù)施工的基本流程為：（1）初噴混凝土。該項(xiàng)目的主要目的是封閉開裂的巖石縫隙，避免圍巖松動(dòng)，最終使巖石面形成特定的圍護(hù)強(qiáng)度，保證錨桿鉆孔施工順利進(jìn)行。（2）測量定位孔。在鉆孔人員以及技術(shù)人員相互配合的情況下，用油漆進(jìn)行標(biāo)記。（3）清洗鉆孔。鉆孔后，經(jīng)壓力風(fēng)槍徹底清理鉆孔，并在監(jiān)理人員確定鉆孔規(guī)格達(dá)標(biāo)后進(jìn)入下一道工序。（4）注漿中，使用WJMB型砂漿泵施工，在確定注漿管完全插至孔底后即可注漿。期間根據(jù)孔的漿液深度變化逐漸向外抽出管道，直至注漿符合施工規(guī)范后，停止注漿設(shè)備并由人工施工法插入錨桿，最后經(jīng)鋼鍥固定錨桿孔。

4.3 噴射混凝土支護(hù)施工

該項(xiàng)目噴射混凝土施工中選擇了“濕噴法”的工藝。其基本流程如圖1所示。

圖1 噴射混凝土施工的基本流程

4.3.1 噴射面準(zhǔn)備

在噴射混凝土前，徹底清理表面的所有松動(dòng)石塊，在確定表面無崩裂、開裂的巖土后，經(jīng)高壓沖毛機(jī)處理表面，并按照圖紙的施工要求做支護(hù)。在分層噴射中，可對先噴射的混凝土表面用風(fēng)水槍清理，使施工面的表面狀況更理想。

4.3.2 噴射混凝土

噴射混凝土期間，用φ6mm鋼筋在施工部位搭設(shè)鋼筋網(wǎng)后，該鋼筋網(wǎng)的間距數(shù)據(jù)為150mm×150mm，采用人工施工法，用銷釘將鋼筋網(wǎng)固定在坡面上；確保鋼筋沿巖石表面分布，遵照“隨彎就彎”的施工原則，對局部位置用重錘打擊，直至徹底固定。

在噴射混凝土中采用分層施工法，在確定施工面干凈整潔后做噴射施工；選擇PH-30混凝土噴射機(jī)，配合人工作業(yè)，遵照自上而下的施工方法完成施工；若所有濕拌混凝土在60min內(nèi)用不完時(shí)，則需要廢棄。一次噴射的混凝土厚度應(yīng)該徹底覆蓋鋼筋網(wǎng)，且噴射后的混凝土無滑移、墜落情況，所以噴射厚度為5cm，在終凝前做第二次噴射；若噴射的間隔時(shí)間＞60min，可先用高壓風(fēng)水槍清理表面的雜物。

4.3.3 養(yǎng)護(hù)

在噴射混凝土終凝2h后做養(yǎng)護(hù)處理，采用噴水養(yǎng)護(hù)方法，保證混凝土支護(hù)層表面的養(yǎng)護(hù)時(shí)間＞14d；所有新噴的混凝土表面在養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁遭受雨淋[2]。

5 結(jié)語

在水利水電工程施工中，邊坡開挖支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為提高整個(gè)工程項(xiàng)目質(zhì)量的關(guān)鍵。本文案例所采用的邊坡開挖支護(hù)技術(shù)具有可行性，施工后邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性良好，是一種科學(xué)的施工方案，值得其他工程項(xiàng)目借鑒學(xué)習(xí)。