徐力澤

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830091)

經(jīng)濟(jì)高速化發(fā)展驅(qū)動(dòng)了水利工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，由于水利工程施工環(huán)境多位于山區(qū)，并且地質(zhì)條件相對復(fù)雜，因而施工難度較高，一旦遇到高邊坡可能面臨工程塌方等事故隱患，因而需要嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)開展支護(hù)與挖掘施工，以防止出現(xiàn)嚴(yán)重的施工安全事故。為此，水利工程高邊坡開挖與支護(hù)工作的開展需要以自然環(huán)境特征為依據(jù)，通過科學(xué)的支護(hù)或開挖方案設(shè)計(jì)，基于全面的施工過程控制，保障高邊坡施工的安全性，從而奠定水利工程高效與優(yōu)質(zhì)構(gòu)建的基礎(chǔ)。為此，水利工程高邊坡施工中，需要重點(diǎn)把控開挖、支護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。

1 工程概況

某國家級水利樞紐工程兼具農(nóng)田灌溉、洪澇預(yù)防、發(fā)電與航運(yùn)多項(xiàng)功能，其中部地區(qū)重點(diǎn)水利樞紐防護(hù)工程的壩址區(qū)存在大量斷層，且斷層存在顯著的錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象及節(jié)理裂縫，其左岸為高陡邊坡，存在較高的施工安全隱患。由于受到層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)、地質(zhì)脆弱等因素影響，斷層結(jié)構(gòu)的力學(xué)參數(shù)及強(qiáng)度均較低。且壩址區(qū)域存在多個(gè)相互交叉的錯(cuò)動(dòng)面或臨空面，荷載作用相對復(fù)雜，一旦邊坡巖層錯(cuò)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致規(guī)?；片F(xiàn)象出現(xiàn)，且存在邊坡段錯(cuò)位變形隱患。因此，需要通過有效防護(hù)措施增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性。

2 水利工程中高邊坡開挖與支護(hù)施工要點(diǎn)分析

2.1 做好施工前期勘察

施工前期需要全面勘察施工現(xiàn)場，重點(diǎn)考察工程巖石的硬度、風(fēng)化程度，并要了解巖層分布狀況，且要分析施工區(qū)域的氣候及環(huán)境，不可在地震發(fā)生頻率較高區(qū)域建造水利工程。經(jīng)過勘察及數(shù)據(jù)分析，此水利工程壩址區(qū)的邊坡主應(yīng)力介于8～11MPa之間，邊坡傾角為15°。此邊坡巖體的其他力學(xué)參數(shù)詳見表1。

表1 邊坡巖體物理力學(xué)參數(shù)

2.2 高邊坡支護(hù)施工要點(diǎn)

2.2.1 選擇適合的高邊坡支護(hù)施工技術(shù)

高邊坡的支護(hù)技術(shù)常用的有3種技術(shù)：①深層攪拌樁支護(hù)技術(shù)；②錨索結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)；③錨固樁與土釘墻聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。結(jié)合巖體勘察結(jié)果分析，本工程左岸高陡邊坡處則采用錨固樁與土釘墻聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，其他區(qū)域邊坡較緩處采用錨索結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)。這兩種施工技術(shù)具體應(yīng)用方式如下：

2.2.1.1 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)

此技術(shù)需要利用錨索結(jié)構(gòu)向穩(wěn)固巖層傳導(dǎo)邊坡土體滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的拉力，錨索結(jié)構(gòu)包含3個(gè)主要部分：①錨頭，其作用是對錨桿進(jìn)行固定；②錨桿，這是拉力傳導(dǎo)的主體，由鋼絞線、注漿體共同構(gòu)成；③固定端，固定端是巖土體及錨桿之間力傳遞的主要媒介。除此之外，錨索結(jié)構(gòu)支護(hù)還需應(yīng)用注漿泵、鋼支架等其他輔助結(jié)構(gòu)。錨固結(jié)構(gòu)設(shè)置時(shí)，需按照表1設(shè)定錨固鋼材的容許荷載。此外，還需應(yīng)用超聲檢測或磁通量檢測判斷錨索結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量，防止因錨索結(jié)構(gòu)材料不合格而引發(fā)安全事故。

表2 錨固鋼材容許荷載

2.2.1.2 錨固樁與土釘墻聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

復(fù)雜且陡峭的邊坡支護(hù)時(shí)，單一支護(hù)結(jié)構(gòu)無法滿足支護(hù)要求，因而可結(jié)合應(yīng)用錨固樁與土釘墻兩種支護(hù)方式。即利用錨固樁進(jìn)行邊坡開挖面的加固，增強(qiáng)邊坡的自穩(wěn)能力，而后再實(shí)施土釘墻作業(yè)使邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)，通過這兩項(xiàng)支護(hù)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用增強(qiáng)邊坡安全性。聯(lián)合支護(hù)施工時(shí)，若遇到不良土質(zhì)，則需要控制好開挖深度，并采取及時(shí)的混凝土噴射以封閉坡面，可通過添加早凝劑、增大水泥比重等方式加快混凝土凝固速度[2]。

2.2.2 科學(xué)制定支護(hù)施工方案

支護(hù)施工開始前，需要結(jié)合勘察得出的地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)所選支護(hù)施工技術(shù)的具體要求，分析巖體暴露時(shí)間，進(jìn)而制定出科學(xué)可行的邊坡支護(hù)施工方案，并嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致編制支護(hù)施工作業(yè)指導(dǎo)書，做好與施工人員的技術(shù)交底。施工人員應(yīng)嚴(yán)格遵循施工作業(yè)指導(dǎo)書的具體要求規(guī)范開展支護(hù)施工操作。支護(hù)施工正式開始前，還要詳細(xì)檢查施工區(qū)域內(nèi)所有邊坡的穩(wěn)定性情況，做好穩(wěn)定性欠佳邊坡的安全處理。

2.2.3 加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索施工管理

預(yù)應(yīng)力錨索施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)按照施工順序開展，應(yīng)精準(zhǔn)測放錨孔，結(jié)合設(shè)計(jì)鉆孔尺寸利用鉆機(jī)設(shè)備謹(jǐn)慎鉆孔，之后需要依次進(jìn)行清孔與鉆孔質(zhì)量核驗(yàn)。在完成錨索體制作與安裝后實(shí)施注漿作業(yè)。此后，還需設(shè)置地梁，并對錨索進(jìn)行張拉與鎖定，而后再進(jìn)行封錨處理。施工前應(yīng)設(shè)立專門的安全檢查崗位，由安全檢查員負(fù)責(zé)及時(shí)排查安全隱患。錨索造孔時(shí)，應(yīng)選用潛孔錘風(fēng)動(dòng)鉆為鉆孔工具，且應(yīng)于鉆孔之前做好除塵，在鉆孔區(qū)域松動(dòng)巖塊全部清除之后再實(shí)施鉆孔，防止沖擊鉆孔時(shí)巖體意外掉落導(dǎo)致人員受傷。鋼絞線下料時(shí)，要采用特制放料支架作為下料工具，以免鋼鉸線彈力過大使施工人員被彈傷。應(yīng)在專人協(xié)調(diào)統(tǒng)一指揮下完成孔內(nèi)錨索安裝施工。錨索張拉之時(shí)，應(yīng)將警戒線設(shè)置于千機(jī)頂伸長一側(cè)，防止張拉施工出現(xiàn)人員損傷事故[3]。

2.3 高邊坡開挖施工要點(diǎn)

水利工程高邊坡開挖施工應(yīng)遵循由上至下的開挖順序，應(yīng)先清理開挖區(qū)的植被，再依次開展土方、石方挖掘施工，應(yīng)在上一項(xiàng)挖掘施工完成后方可開展下一項(xiàng)開挖作業(yè)。

2.3.1 做好開挖區(qū)域的植被清理

高邊坡開挖前需要全面清除施工區(qū)域地表上的覆蓋物，所有可能影響開挖施工的植物均要挖除，確保施工區(qū)域5m之內(nèi)無任何植物。同時(shí)，若施工區(qū)域存在樹木，在地上部分清除后還需要做好植物樹根的清除，應(yīng)將作業(yè)范圍延伸至施工區(qū)域外圍3m左右。此外，應(yīng)針對開挖施工區(qū)域附近的植物實(shí)施保護(hù)，利用可行性的保護(hù)措施應(yīng)用防止高邊坡開挖時(shí)影響與破壞生態(tài)環(huán)境。

2.3.2 加強(qiáng)土方開挖施工控制

土方開挖施工應(yīng)選用分層分段開挖方式，應(yīng)以邊坡實(shí)際情況為依據(jù)選用適宜的挖掘設(shè)備，并將開挖施工作業(yè)分成幾個(gè)層次逐一開展。開挖作業(yè)時(shí)，應(yīng)將坡度控制作為關(guān)鍵，防止因降雨導(dǎo)致土方出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，這會(huì)影響到整個(gè)施工的安全性。除此之外，還需要在土方挖掘前做好截水渠的布設(shè)，以便于將開挖區(qū)域內(nèi)的積水有效排除，防止因積水過多而影響土方開挖施工。

2.3.3 科學(xué)開展石方開挖作業(yè)

本工程高邊坡施工中的石方挖掘涵蓋3個(gè)主要施工部分，應(yīng)分別對左岸壩肩、右岸壩肩的石方進(jìn)行挖掘，且需開挖河床處的石方。

2.3.3.1 左岸壩肩石方開挖

根據(jù)左岸壩肩的巖層特點(diǎn)，本工程選用CM351型露開液壓鉆機(jī)、ZQ100D型潛孔鉆機(jī)作為鉆孔設(shè)備，并且由于本工程的巖體結(jié)構(gòu)較為特殊，還需應(yīng)用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔的輔助施工。挖掘左岸石方時(shí)，需要分層開展，避免出現(xiàn)超挖或快挖現(xiàn)象，防止開挖或爆破過程中出現(xiàn)巖體結(jié)構(gòu)破裂現(xiàn)象，從而保障水利工程高邊坡開挖施工的安全性。

2.3.3.2 右岸壩肩石方開挖

右岸壩肩石方開挖所應(yīng)用鉆機(jī)設(shè)備與左岸壩肩石方開挖相同，開挖過程中還需應(yīng)用自卸車輛將挖出廢料或巖碴及時(shí)清運(yùn)到指定棄碴場，棄碴場應(yīng)設(shè)置在水利工程的上游區(qū)域，運(yùn)送時(shí)應(yīng)以規(guī)定好的線路運(yùn)輸。

2.3.3.3 河床石方開挖

河床基坑石方開挖作業(yè)應(yīng)按照由上至下的全徑向順序開展。河床石方挖掘時(shí)，地面高程應(yīng)為94m左右，基坑相對深度以4m為宜。挖掘施工時(shí)，需先在大壩中部下游一側(cè)挖出先鋒槽，而后逐步向大壩河床的上游及下游擴(kuò)挖施工。徑向擴(kuò)挖之后，再以先鋒槽作為臨空面，采取梯段爆破開挖形式向大壩左側(cè)及右側(cè)進(jìn)行挖掘。

2.3.4 嚴(yán)格開展邊坡施工監(jiān)測

邊坡施工監(jiān)測主要包含兩個(gè)方面，一是邊坡安全監(jiān)測，應(yīng)于高邊坡挖掘時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測基坑內(nèi)部變形情況，結(jié)合監(jiān)測所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，應(yīng)立即中止施工并采取相應(yīng)的加固措施。加固后再次檢測，直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方可恢復(fù)施工。二是爆破振動(dòng)監(jiān)測。爆破施工時(shí)，需要對爆破衰減規(guī)律進(jìn)行把握，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測爆破過程中邊坡的穩(wěn)定性情況，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，結(jié)合邊坡實(shí)際情況開展后續(xù)開挖作業(yè)。

3 結(jié) 語

高邊坡開挖與支護(hù)施工過程中，邊坡穩(wěn)定性控制應(yīng)為重點(diǎn)，需要通過有效控制防止落石、塌方等安全事故發(fā)生。水利工程高邊坡開挖與支護(hù)前，需要做好高邊坡勘察作業(yè)，結(jié)合所收集到的邊坡巖體物理力學(xué)參數(shù)，科學(xué)制定支護(hù)方案，選擇適合的支護(hù)施工技術(shù)，應(yīng)將加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索施工管理。高邊坡開挖施工時(shí)，需要做好開挖區(qū)域的植被清理、加強(qiáng)土方開挖施工控制、科學(xué)開展石方開挖作業(yè)、嚴(yán)格開展邊坡施工監(jiān)測，從這些方面入手保障水利工程高邊坡開挖施工的質(zhì)量與安全，確保水利工程的整體建設(shè)質(zhì)量。