德化涌溪三級(jí)水電站邊坡開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)剖析

張發(fā)榮

(德化縣水利局，福建德化 362500)

德化涌溪三級(jí)水電站邊坡開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)剖析

張發(fā)榮

(德化縣水利局，福建德化 362500)

水利水電施工常常在特殊地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行，遇到地質(zhì)條件較差情況對(duì)下邊坡進(jìn)行開(kāi)挖及支護(hù)是水利水電工程的關(guān)鍵，也是難度較大的一個(gè)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)處理不好常常會(huì)造成不同的事故問(wèn)題。針對(duì)這一點(diǎn)，文章根據(jù)具體的工程項(xiàng)目來(lái)分析了水電站邊坡開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題。

德化涌溪;三級(jí)水電站;邊坡開(kāi)挖;塌落失穩(wěn);支護(hù);施工技術(shù)

德化涌溪三級(jí)水電站工程邊坡出在的地理位置十分復(fù)雜，這就對(duì)工程邊坡的施工進(jìn)度造成了巨大的阻礙。一旦施工周期延長(zhǎng)，對(duì)于建設(shè)單位的投資成本消耗是不利的。施工前期需要對(duì)工程的地理位置進(jìn)行調(diào)查了解，主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工、勘察、調(diào)整等操作掌握相關(guān)的信息。若能夠積極針對(duì)建筑部位邊坡實(shí)施有效的施工技術(shù)，可以顯著防止邊坡巖體的順層滑塌，讓邊坡開(kāi)挖的輪廓尺寸維持正常的狀態(tài)。另一方面，開(kāi)挖后的坡面的完整性能保證工程施工達(dá)到理想狀態(tài)。

1 工程案例

德化涌溪水力發(fā)電廠廠房的具體位置在閩江流域大樟溪支流上游的涌溪和梓溪的交界處。施工階段對(duì)廠內(nèi)3臺(tái)涌溪三級(jí)水電站分期安裝，引水發(fā)電的實(shí)現(xiàn)來(lái)源于涌溪三級(jí)水庫(kù)和梓溪東固水庫(kù)。德化涌溪三級(jí)水電站進(jìn)水口工程施工區(qū)邊坡的坡度范圍20°～32°，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)出現(xiàn)了對(duì)夾層及滑動(dòng)面造成損害的情況，地層巖性為長(zhǎng)林組砂巖、粉砂巖、泥巖及頁(yè)巖。巖體裂隙逐漸形成，結(jié)構(gòu)之間布置了鐵質(zhì)及泥膜;邊坡巖體是順向坡，此種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不強(qiáng)，遭到水沖之后常出現(xiàn)滑動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)的開(kāi)挖坡度要高于順向坡坡度，這些都造成了塌落失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

2 邊坡開(kāi)挖方式

2.1 土質(zhì)邊坡開(kāi)挖

涌溪水電站建設(shè)工程中，對(duì)土質(zhì)邊坡的開(kāi)挖主要選擇了“從上到下，層層削坡”的方式開(kāi)展作業(yè)，每次削坡層的厚度控制在2～3 m。對(duì)各層的削坡作業(yè)需要配合運(yùn)用CAT320B反鏟挖掘機(jī)從主出渣道自行開(kāi)挖出岔道進(jìn)入作業(yè)面削坡，并且采取相關(guān)的措施輔助處理。CAT320B反鏟挖掘機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工成一條道路之后，可在開(kāi)挖范圍里造成“之”字形道路，這樣做的目的在于能顯著優(yōu)化集渣作業(yè)效率，省去了很多不必要的環(huán)節(jié)。不僅施工效率上升，且工程造價(jià)成本降低，而這一環(huán)節(jié)需要做好測(cè)量檢查工作，對(duì)開(kāi)挖的坡度嚴(yán)格控制。

2.2 巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖

涌溪水電站巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖通常選擇“鉆爆法”進(jìn)行施工處理，并且按照從上到下的方式分層開(kāi)挖、噴錨支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)、毫秒微差梯段爆破?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)要把握好各個(gè)環(huán)節(jié)之間的連貫性，每個(gè)環(huán)節(jié)互相配合好才能實(shí)現(xiàn)最佳工程效率。具體其操作包括以下：

2.2.1 逐層爆破

巖質(zhì)邊坡應(yīng)分層開(kāi)挖時(shí)必須要結(jié)合工程圖紙要求，采取梯段爆破，梯段開(kāi)挖的高度控制需控制在6～10 m。由于巖質(zhì)的邊坡是一種薄層順向坡，其開(kāi)挖坡角要比巖層傾角大，施工時(shí)最好不要采取太大的切腳開(kāi)挖。通過(guò)多方面的檢測(cè)勘察后得出，本次工程的開(kāi)挖爆破梯段高度需限制在6 m左右，局部破碎帶方式包括了減少爆破裝藥量以及梯段開(kāi)挖高度實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 臺(tái)階式分層爆破

對(duì)邊坡采取了相關(guān)的施工作業(yè)后，發(fā)現(xiàn)邊坡在多方面因素的影響下，造成其上層巖體無(wú)法完全支護(hù)，邊坡上層巖體面臨著開(kāi)挖卸荷、爆破震動(dòng)、巖層切腳等三大方面的作業(yè)。多項(xiàng)因素造成了局部不穩(wěn)定巖體沿軟弱夾層滑塌，使得建筑結(jié)構(gòu)更加危險(xiǎn)。經(jīng)分析決定選擇臺(tái)階式分層爆破開(kāi)挖的方式，指的是每層距邊坡開(kāi)挖線(xiàn)預(yù)留12 m的平臺(tái)滯后進(jìn)行鉆爆，將開(kāi)挖爆破梯段的高度限制于6 m內(nèi)。

2.2.3 薄層爆破

爆破時(shí)需要根據(jù)水利水電工程的結(jié)構(gòu)形式、電站間距等因素設(shè)計(jì)，對(duì)距邊坡12 m內(nèi)側(cè)的巖體應(yīng)選擇薄層爆破的開(kāi)挖方式，把開(kāi)挖高度限制在3 m。薄層爆破是水利水電工程的難點(diǎn)，若間距、時(shí)間控制不好則會(huì)造成爆破失敗，發(fā)揮不了工程作用。

3 邊坡開(kāi)挖支護(hù)的施工技術(shù)內(nèi)容

涌溪水電站邊坡支護(hù)施工技術(shù)方案制定，既要符合工程項(xiàng)目理論標(biāo)準(zhǔn)，還要與實(shí)際工程項(xiàng)吻合。緊跟開(kāi)挖作業(yè)面并滯后于開(kāi)挖作業(yè)面1個(gè)臺(tái)階實(shí)施，由此不僅能防止開(kāi)挖區(qū)域發(fā)生塌方，并且還能提高施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，維護(hù)施工操作的安全性。施工過(guò)程中采取的方式包括：

3.1 錨桿施工方案

錨桿是邊坡支護(hù)在水利水電中的運(yùn)用較多，涌溪水電站結(jié)合邊坡錨桿開(kāi)展一期支護(hù)的方面較多。錨桿參數(shù)為Φ25@3 m×3 m，外露10 cm，按照梅花形分布，傾角 30°，灌注M20水泥砂漿;施工時(shí)選擇Φ48×3.5 mm的標(biāo)準(zhǔn)焊管、扣件，需做好施工腳手架的臨時(shí)建立工作，為創(chuàng)立安全平臺(tái)，需在上面鋪設(shè)滿(mǎn)竹膠板，并且對(duì)支架附近設(shè)置安全網(wǎng)，這樣可以保證高空作業(yè)的安全開(kāi)展。錨桿鉆孔選擇手風(fēng)鉆(Φ25L=6.1 m、Φ25L=6.5 m)和 YQ-100B簡(jiǎn)易潛孔鉆(Φ25L=9.0 m)。整個(gè)操作過(guò)程利用Φ48 mm焊管和扣件搭設(shè)腳手架結(jié)構(gòu)，腳手架層高在2.2 m左右，鉆孔需參照巖石走向、傾角等情況對(duì)錨桿孔角度調(diào)整，鉆頭直徑要比桿體直徑大18 mm左右，鉆孔鉆到標(biāo)準(zhǔn)深度之后，需采用高壓風(fēng)清理干凈，把孔內(nèi)雜質(zhì)去除。錨桿使用II級(jí)普通螺紋鋼筋，水泥的強(qiáng)度等級(jí)是大于P.042.5的普通硅酸鹽水泥;砂的最大粒徑在2.5 mm內(nèi)，以中細(xì)砂誒住;水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)M20，安排人工注漿施工。

3.2 鋼筋網(wǎng)

對(duì)邊坡的破碎區(qū)域使用掛鋼筋網(wǎng)能夠不斷增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。操作過(guò)程選擇Φ48 mm鋼管建立腳手架平臺(tái)，人工在現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)Φ8@20 cm×20 cm，為施工運(yùn)輸工作創(chuàng)造條件。完成人工運(yùn)輸鋼筋網(wǎng)至需鋪設(shè)的區(qū)域之后，把鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固處理，使其和邊坡內(nèi)的錨桿頭有效焊接為一個(gè)整體。

3.3 噴混凝土

噴混凝土的作用是為了把開(kāi)挖到位的邊坡建基面做強(qiáng)化處理，這樣可以防止建基面基巖在風(fēng)吹日曬下被風(fēng)化。此次施工利用放空洞出口配備的2臺(tái)JS1500型強(qiáng)制式拌和機(jī)統(tǒng)一供應(yīng)混凝土，結(jié)合6 m3混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)把混凝土送至施工現(xiàn)場(chǎng)。在腳手架的平臺(tái)上是有TK961型混凝土噴射機(jī)按濕噴法工藝噴射C20混凝土，厚度大小為10～20 cm，且每噴射一段時(shí)間進(jìn)行檢查。

3.4 永久排水孔施工

本工程為保證邊坡長(zhǎng)期正常排水，減少山體中的水壓力對(duì)邊坡造成破壞，進(jìn)而引起次生災(zāi)害，因而邊坡永久排水孔布設(shè)是支護(hù)施工中不可少的措施。永久排水孔主要用于有噴混凝土或貼坡混凝土的區(qū)域，這樣能有效緩解山體內(nèi)部的水壓。施工中采用20 m3/min空壓機(jī)并配備YT-28手風(fēng)鉆作為排水孔造孔施工的主要設(shè)備，排水孔孔徑為Φ50 mm，孔深為L(zhǎng)=4 m@3 m×3 m，梅花形布置，排水孔仰角為10°，與錨桿間隔布置。在施工時(shí)需控制好排水孔的深度和角度，否則難以達(dá)到預(yù)期的永久排水目標(biāo)。為避免排水孔在后期使用時(shí)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，在排水孔內(nèi)部安插Φ40 mmPVC排水盲材。本工程邊坡的永久排水孔直至目前排水效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

邊坡開(kāi)挖技術(shù)對(duì)水利水電施工有著重要的作用，為了保證工程項(xiàng)目達(dá)到理想的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，維持施工作業(yè)的安全進(jìn)行，我們需積極采取此項(xiàng)技術(shù)操作。同時(shí)，這也是未來(lái)項(xiàng)目施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

［1］張國(guó)棟.小灣水電站右岸高邊坡開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)［J］.水利水電施工，2009.

［2］陳一兵.東深供水改造工程開(kāi)挖邊坡臨時(shí)支護(hù)方案的選定［J］.水利水電，2000.

［3］楊簫.涌溪水電站高邊坡開(kāi)挖與支護(hù)快速施工方法研究［J］.貴州水力發(fā)電，2008.

Technical Analysis of Slop Excavation Support Construction for Dehua Yongxi Grade Three Water Power Station

ZHANG Fa-rong
(Dehua County Water Conservancy Bureau of Fujian Province，Dehua 362500，China)

Construction of the water conservancy and hydropower projects are often conducted in special geological environment.The excavation and support of the slope foot is the key to water conservancy and hydropower projects，and also a comparatively difficult link when the geology condition is bad.If the link is not handled well it will often lead to different accidents.The correlative technical problems about slope excavation and support construction of the water power station are analyzed according to detailed project in the study.

Yongxi Dehua grade three water power station;slope excavation;collapse damage;support;construction technology

TV52

A

1007-7596(2011)05-0035-02

2011-02-21

張發(fā)榮(1954-)，男，福建德化人，助理工程師。