付桂生,張 弦

(中國水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

水利工程是土木工程中一項非常關鍵的組成部分。它的規(guī)模越來越大,通過它,不僅能夠高效地調配地表水和地下水,還能發(fā)揮一定的調控效果,以確保人類有足夠的水源[1]。此外,利用調蓄自然水體中的地表水和地下水可以有效地控制自然洪澇災害,減輕洪澇所造成的災害程度和范圍,提高水資源的利用率。在水利工程建設中,比如防洪工程和水力發(fā)電工程,經常需要進行邊坡施工工程,因此邊坡施工的重要作用和功能應該受到重視。

1 工程概況

A工程位于大渡河的主干支流中下游地區(qū)。該項目同時提供供水和發(fā)電功能,能對面積為268 km2的小流域進行有效治理,并兼顧了防洪和灌溉功能。本項目計劃采用一種新型的自流式水泥壓路機。工程邊坡最大高度為38 m,最大寬度為289 m。A號電廠為四級電廠,本工程的主體建筑也是四級電廠。該項目涉及的主要設施包括攔河壩、水電站和發(fā)電用水洞,其中,攔河壩的兩側均為基坑。

2 水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術設計分析

2.1 技術應用的設備準備環(huán)節(jié)

在將開挖支護技術應用到水利水電工程項目中之前,項目管理人員需要與相關部門進行溝通,并準備好挖掘機、推土機、自卸車等機械設備,以滿足A水電站開挖工作的需要。同時,A電廠還需提供2臺潛孔鉆和4臺手風鉆,以保障該工程的鉆孔爆破工作。在水利水電工程項目中,還需要組織專門的技術人員對項目材料、設備和安全防護用品進行檢查,并根據項目施工方案來對材料的擺放進行合理的布置,以確保施工進度的順利進行。在A電站施工材料準備齊備后,按照A電站工程的要求,由專業(yè)技術人員進行邊坡開挖和測量放線。

2.2 邊坡開挖支護設計

2.2.1 方案設計

(1)案例工程左岸坡開挖支護方案設計

該水利樞紐工程左側壩肩邊坡的巖石地層比較平緩,確保了施工的穩(wěn)定性。

在水利樞紐的建設過程中,覆蓋在上面的巖層主要是粉砂巖,而基巖則是碎裂的砂巖。在A電站建設期間,由于人為活動、降雨及泥石流等原因,工程建設將面臨許多不利條件。由于A水電站的施工環(huán)境較為惡劣,容易發(fā)生落石和塌方等事故。為了確保大壩的順利建設,必須采取有效的疏浚措施。

在清除了左側壩肩塌陷處積聚的泥漿之后,采用分層挖土的工藝,對A電站的斜坡進行了基坑施工。原設計的坡度為1∶0.35,但根據施工現場的實際情況,可以將坡度降低為1∶0.45。

在錨桿裝配和加固注漿過程中,應特別注意對壩肩上部破碎巖層和土層進行防水施工、護坡和支擋施工。此外,每隔10m還會設置一個寬度為3 m的陽臺。

在水利水電工程施工中,必須保證測量的準確性,盡可能減小誤差,以確保工程質量。

參與工程測量的人員需嚴格遵循工程設計圖紙的要求,設置測量線,并利用輔助儀器進行科學測量,以確保開挖指標合理科學。同時,應根據實際情況,盡量提高測量精度,并預留出10～15 cm的寬度,以確保水工建筑物邊坡開挖支護工作順利進行。

(2)案例工程右岸坡開挖支護方案設計

在水利水電施工過程中,不僅要意識到施工過程的重要性,還要認識到施工環(huán)境的復雜性。只有在施工規(guī)定明確的情況下,工人們才能在斜坡上進行挖掘作業(yè)。因此,各相關管理部門和單位必須與工地進行協調,確保各項工作順利進行。在挖掘斜坡之前,必須進行相關的準備工作。施工人員需要進行挖掘斷面工作,并根據實際工程進度進行及時調整[2]。例如,水庫大壩的壩肩處于薄壁區(qū)中間地帶,詳細資料見表1。

表1 A水電站項目的相關指標數據 m

根據表1,A水電站項目工程在開挖環(huán)節(jié)中需要進行階梯狀開挖,開挖邊坡比例為1∶0.45～1∶0.65。為了高效地進行開挖,需要保持除去強風化層雜物的前提。在A水電站壩頂高程以上,由于公路建設需要,在開挖過程中采用1∶0.45的開挖坡度,并采用噴射混凝土防護暴露巖體。A電廠工程的頂部土坡比降為1∶0.65,由于開挖高程較大,可以采用開挖出的梯級,并采用錨桿等方式進行加固,以確保A電廠工程的安全。

2.2.2 流程設計應用

(1)開挖設計

在具體施工作業(yè)中,可以采用由上而下的階梯式開挖方式。在A水電站工程中,具體的施工作業(yè)流程為:邊坡開挖、渣土運輸和邊坡清除。在案例工程項目坡面開挖過程中,要根據相關的設計坡比,選擇從上部到下層一次性地開挖成形,進而在A水電站項目開挖施工過程中,避免重復開挖等現象的發(fā)生。在A水電站施工過程中,需要對岸坡堆積物進行全面分析,利用挖掘機清除岸坡堆積物,利用自卸車將開挖出來的土石方運至指定地點。針對A水電站項目的所有壩基,將使用挖掘機和破碎錘的方式進行清理,以徹底清除施工現場上的樹根和樹木等雜物,從而提高岸坡的平整度。在石方開挖階段,根據石方量的不同,將沿著預定的輪廓線自上而下地進行挖掘,同時也可以利用潛孔鉆進行施工現場的鉆爆作業(yè)。A電廠工程也可以采用深孔微差梯段爆破+手風鉆的方式進行爆破,根據自上而下的階梯開挖,每個階段的挖掘高度應控制在3.0～5.5 m,而A電廠工程的保護層應采用潛孔松脫的方式進行,以確保鉆孔的質量和效果。

(2)支護設計

在鉆孔完工后,施工人員應根據設計要求進行錨桿安裝,包括錨桿的型號和長度、錨桿的錨固方式等。錨桿安裝應嚴格按照規(guī)范要求進行,確保錨桿的牢固性和穩(wěn)定性。在錨桿安裝完成后,施工人員應及時進行錨桿的檢測和驗收,確保錨桿的質量合格。同時,在錨桿支護工程過程中,施工人員要進行安全監(jiān)測,及時發(fā)現和處理安全隱患,確保施工過程安全可靠。在工程竣工后,還應進行定期的檢查和養(yǎng)護,確保錨桿的長期穩(wěn)定性。通過以上措施,可以保證土石爆炸邊坡的安全和穩(wěn)定,大大降低卡鉆和埋鉆等安全事故發(fā)生的概率。A電廠工程完成鉆井后,必須清除孔洞內的雜質,并對所鉆孔洞的孔徑、孔深和孔角進行精度測試。

3 水利水電工程施工中的邊坡開挖支護技術

3.1 土方開挖技術要點

為了確保A電廠開挖工程的安全,必須根據實際情況確定開挖范圍內的邊坡范圍,并及時修建擋水溝。在截水溝修建完成后,施工人員可以根據施工圖將工程的排水管道與截水溝連接起來,形成一定的斜坡,以提高整體排水效果。項目使用挖土機對邊坡的下一部分進行開挖,開挖完成后再進行噴灌[3]。另外,在基坑施工時,可以采用多級臺階的方式。需要注意的是,在施工過程中,下一級臺階的挖掘寬度要比上一級的挖掘寬度多出3 m,以預防或減少坍塌事故的發(fā)生。

3.2 石方爆破技術要點

建造者在進行施工時,必須對潛在的危險有充分的認識。在進行深孔微差爆破之前,應先進行爆破試驗,以確定爆破參數、爆破尺寸及相應的安全防護措施。對于A電廠而言,當階梯高度不超過10 m時,孔間距應為115 mm?；诖?建議從井眼到坡頂線之間的安全間距設為4.7 m。某水利工程的相關爆破參數見表2。

表2 A水電站爆破參數

在水利水電工程中,根據A水電站的爆破尺寸進行了詳細的排炮工作。為了控制A電廠孔深梯段的炮孔數量在30個以內且不超過30個,使用φ90 mm卷筒乳化炸藥和散裝銨油類炸藥。裝填時,需要均勻而緊密地從炮孔底部裝填炸藥。同時,在炮眼的中央位置安裝2個非電毫秒雷管來起爆藥包,安裝完成后,再使用鉆取的巖石粉末和黃土進行封堵。

在進行二次爆破之前,有必要充分考慮其對施工場地環(huán)境的影響。為控制飛石帶來的影響,可以考慮使用直徑為35 mm的潛孔鉆機在施工現場將大塊巖石破碎,并且再利用爆破技術將底部的大塊巖石炸開。當孔深不超過0.5 m時,必須保證最小阻力線、孔間距和孔深度一致,并將封堵長度設為孔深的一半;當孔深度超過1.5 m時,最小阻力線的設計為1.0～1.2 m,間隔為1.0～1.2 m,封堵長度的設計為0.75～1.00m。在進行施工時,施工人員應意識到,在A電站邊坡開挖面高差較大的情況下,存在較大的塌方和滑移的風險。因此,需要注意邊坡開挖與支護之間的時間間隔。

3.3 鉆孔作業(yè)施工要點

在工程實施過程中,使用了液壓鉆井技術。在開始作業(yè)之前,承擔實例工程的施工者需要對作業(yè)場地進行全面檢查,以確保其適應作業(yè)需求,并保持干凈和潤滑。如果在鉆進過程中發(fā)現有污物或雜質,應立即進行清理。鉆孔施工完成后,施工人員需要將泥漿灌注進孔中,確保泥漿液面高于地下水位,通常至少高出1m以上。這樣可以極大地提高后期操作的方便性,同時還能減少對邊坡鉆進時的阻力。

3.4 錨桿支護施工要點

在本工程的建設操作階段,可以采用錨桿支護法來進行邊坡支護技術。鉆井工作結束后,需要用清水將孔內的沉淀物徹底清洗,直到清水流出來才能停止清洗。A電廠在實施錨桿支護時,必須用塑料套管和塑料薄膜包裹錨桿的游離末端,并確保施工密封嚴實。同時,施工人員必須將注漿管和錨桿完全埋設在預先鉆好的孔中,使注漿管的末端離孔底50 mm。同時,在實際應用中,要確保錨桿的夾角和井壁傾斜角度相同,以防止錨桿在實際工程中發(fā)生彎折現象。

4 結論

總之,在水利工程建設中,由于區(qū)域和環(huán)境的不同,在不同的地質條件下,土質邊坡的開挖和支護工作將會面對不同的條件。本文深入探討了抽水蓄能電站工程中邊坡開挖支護技術的應用情況。通過對不同種類支護技術的比較和分析,發(fā)現在不同的邊坡類型和規(guī)模下,合適的支護技術能夠有效地提高施工安全性、降低風險、保障工程質量。同時,通過前期調查與設計、施工過程中的技術選擇與監(jiān)測,支護技術在實際施工中的應用也取得了顯著成效。有關部門應該加強現場監(jiān)管工作,以提高整個水利水電工程的質量。施工人員需要對邊坡開挖和支護技術的環(huán)境條件和相關要求有充分的了解和掌握,并結合特定的環(huán)境條件來發(fā)揮最大的效果,從而提高工程的整體質量。同時,施工人員要與其他施工人員保持有效的溝通和交流,使他們對技術、機械設備和施工方法有更多的了解,以確保邊坡開挖和支護工作的順利進行。