水利水電施工工程中開挖支護(hù)技術(shù)分析

孫德雄 中翀建設(shè)有限公司

1 前言

水利水電工程與人們生活息息相關(guān)，安全穩(wěn)定工程能夠為人們帶來相應(yīng)的生活便利。但是，實際施工中，工程易受到水文、河流變遷、氣候天氣等方面的影響，為工程施工增加難度[1]。開挖支護(hù)屬于危險性較高的項目，施工人員應(yīng)當(dāng)正確應(yīng)用開挖支護(hù)技術(shù)，確保開挖與支護(hù)施工的質(zhì)量安全，以便為后續(xù)工作的順利開展奠定良好基礎(chǔ)，保證工程如期完成。

2 開挖支護(hù)技術(shù)重要性

2.1 水利工程現(xiàn)狀

水利水電工程是指通過利用自然資源中的水資源，為生產(chǎn)電力資源提供支持的工程。此工程建設(shè)后，可為我國長遠(yuǎn)發(fā)展提供支撐。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家對水力水電工程加大重視程度，施工技術(shù)不斷完善提升，目前已經(jīng)獲得良好建設(shè)效果[2]。但是，在實際工程中，仍然存在一定制約，主要是由于我國國土遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)情況、水文環(huán)境、氣候條件等均存在較大的差別，部分工程施工現(xiàn)場存在地下深洞，制約了水利水電工程的發(fā)展。而開挖支護(hù)技術(shù)的提出可有效解決上述問題，為工程順利施工奠定堅實基礎(chǔ)。

2.2 重要性

在水利水電工程中，邊坡開挖支護(hù)施工是其中的重要技術(shù)，利用邊坡開挖支護(hù)技術(shù)可穩(wěn)固邊坡，提高工程安全性。在開挖支護(hù)時，會應(yīng)用多種技術(shù)，只有綜合系統(tǒng)的應(yīng)用這些技術(shù)，才能確保整體邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為后續(xù)水利水電工程施工奠定堅實基礎(chǔ)。在具體施工中，首先需要設(shè)計開挖支護(hù)圖紙，結(jié)合工程土質(zhì)特點及地形特點，保證邊坡與工程建設(shè)需求相符。合理設(shè)計可保證后續(xù)實現(xiàn)有條不紊的施工，但是，若是在施工過程中土壤、地質(zhì)等發(fā)生變化，則需要改變圖紙，以便滿足施工需求。邊坡施工作為基礎(chǔ)工程，若是施工存在問題，則易產(chǎn)生施工延期、質(zhì)量不佳、增加成本等問題?？芍?，邊坡施工的重要性，需要正確應(yīng)用邊坡開挖支護(hù)技術(shù)，控制各種施工變量，從而提高工程質(zhì)量。

3 水利水電施工工程中開挖支護(hù)技術(shù)分析

3.1 工程案例

某水電站工程屬于Ⅱ等工程，水電站廠房經(jīng)勘查后，可了解具體開挖與支護(hù)通常量如下：土方明挖需要24.61萬立方米，護(hù)坡混凝土為0.83萬立方米，石方明挖為56.21萬立方米，總錨筋數(shù)量約為0.51萬根。以施工圖紙為依據(jù)，可確定鞭炮最大開挖高度時120m，實施邊坡開挖時，最大開挖高差是140m。此次工程水電站廠房為岸邊式地面廠房，內(nèi)部設(shè)置水輪發(fā)電機(jī)4組，裝機(jī)總?cè)萘渴?80MW，廠房寬為25.1m，長為388.5m，高為67.43m，安裝機(jī)組高程是358.5m。廠房高程在388.4m以上邊坡依據(jù)1：1.5，1：1.1，1：0.5的坡比實施開挖操作。邊坡開挖時每15m設(shè)置寬為2m～3m的馬道。廠房在388.4m以下高程基礎(chǔ)為垂直開挖。廠房一期邊坡支護(hù)為錨噴，二期支護(hù)是鋼筋混凝土護(hù)坡與錨索加固。

3.2 施工工序

水利水電工程中應(yīng)用開挖支護(hù)技術(shù)，主要可分為邊坡開挖與支護(hù)兩部分。邊坡開挖是工程中第一個環(huán)節(jié)，是最為重要的步驟，應(yīng)當(dāng)分區(qū)進(jìn)行開挖。工程通常分為兩部分基礎(chǔ)，每一部分又分為三個區(qū)域，按照一定順序完成施工，以免出現(xiàn)混亂情況[3]。另外，為將工程效率提高，區(qū)域面積約為20m×30m施工效果較好。邊坡支護(hù)涉及內(nèi)容較多，包含混凝土施工、排水孔施工等，同樣需要依據(jù)順序完成施工，施工人員應(yīng)當(dāng)加以重視。

3.3 前期開挖爆破環(huán)節(jié)

邊坡開挖之前需要做好爆破工作，此環(huán)節(jié)以出現(xiàn)事故，若是無法有效進(jìn)行爆破施工，則不僅會造成人員傷亡，還會對工程進(jìn)度造成影響。因此，可使用網(wǎng)孔技術(shù)提高爆破施工準(zhǔn)確性與安全性，定位緩沖孔與爆破孔，正確應(yīng)用網(wǎng)控爆破技術(shù)。

網(wǎng)控爆破技術(shù)主要是通過非電雷管孔間存在的微差順序?qū)崿F(xiàn)，本工程控制相鄰梯段孔與預(yù)裂孔起爆時間約為74ms～100ms，拱壩基面預(yù)裂孔控制單響藥量最大約為20kg之內(nèi)，控制與建基面相距15m的單響最大藥量為25kg以內(nèi)，距建基面15m～30m的最大單響藥量約為75kg，距建基面30m以上的最大單響藥量控制在100kg以內(nèi)，其應(yīng)當(dāng)與質(zhì)點振動速度相符，確保爆破精準(zhǔn)性。

精準(zhǔn)定位爆破的緩沖孔與爆破孔，在定位過程中，注意兩者之間的平衡性，控制雙方距離。預(yù)裂孔與爆破孔之間距離約為1.4m，可最大程度確保爆破精準(zhǔn)度。并且，控制爆破孔孔底與預(yù)裂面的垂直距離約為2.5m，緩沖孔藥卷直徑是50mm，裝藥工作應(yīng)當(dāng)保持連續(xù)不耦合狀態(tài)，分兩段實施，控制堵塞段距離及裝藥密度，堵塞段距離是1.0m～1.5m，裝藥密度則是2.0kg/m3～2.8kg/m3，一段在中部封堵，二段在孔口封堵。爆破的藥卷直徑約為70mm，選擇連續(xù)不耦合裝藥方式，可控制藥品單耗量約為0.4kg/m3～0.5kg/m3，堵塞尺寸則為2.0m～2.4m，最大程度節(jié)約藥品，做好爆破任務(wù)。

可將預(yù)裂孔分為坡面預(yù)裂孔與馬道水平預(yù)裂孔。坡面預(yù)裂孔控制孔徑大小在90mm，使用潛孔鉆（XZ-30），孔間距是75cm左右，深度達(dá)到17.3m；馬道水平預(yù)裂孔施工應(yīng)用手風(fēng)鉆（YT28），其間距是50cm，深度是3m，裝藥密度是150g/m3～210g/m3，堵塞0.5m，藥卷直徑是25mm，按照梯段進(jìn)行2個爆破點預(yù)裂[4]。在具體開挖過程中從上至下實現(xiàn)分層開挖，每一層開挖均由內(nèi)至外分塊推進(jìn)，對每一塊面積進(jìn)行嚴(yán)格控制，逐層開挖的方式保證施工人員能夠及時發(fā)現(xiàn)每層中出現(xiàn)的問題，并結(jié)合整體邊坡特征，調(diào)整施工操作，確保開挖作業(yè)順利實施，提高開挖工作的質(zhì)量與效率。

3.4 后期邊坡支護(hù)環(huán)節(jié)

在邊坡開挖支護(hù)過程中，施工單位及工作人員需要對工程中開挖支護(hù)這兩部分工作進(jìn)行全面分析，保證兩者處于平衡狀態(tài)下，達(dá)到互相彌補的目的，為整體開挖支護(hù)質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)，保證工程質(zhì)量。支護(hù)工作與開挖相輔相成，進(jìn)行分層支護(hù)操作，保證與開挖工作的一致性，主要應(yīng)用以下工藝。

3.4.1 砂漿錨桿

考察水利水電工程的地質(zhì)情況及施工環(huán)境后，技術(shù)人員對整體工程做出書面計劃，為后續(xù)工程提供了指導(dǎo)依據(jù)。在具體施工中，錨桿參數(shù)是Φ25@3m×35，外露100cm呈梅花型分布，傾角30°，水泥砂漿灌注M20，選擇焊管標(biāo)準(zhǔn)為Φ48×3.5mm，施工前搭設(shè)腳手架，為施工人員提供可以安全操作的平臺，腳手架上映鋪設(shè)竹膠板，設(shè)置安全網(wǎng)在附近，保證施工人員能夠安全進(jìn)行作業(yè)。鉆孔選擇簡易潛孔鉆（YQ-100QB），整體施工過程中，焊管與扣件建設(shè)的腳手架高約2.4m，需要對巖石走向綜合考慮，及時進(jìn)行錨桿角度的調(diào)整，鉆頭直徑相較于桿體直徑大18mm，到達(dá)設(shè)計深度后，應(yīng)用高壓風(fēng)清理施工現(xiàn)場，保證施工環(huán)境整潔干凈。

3.4.2 噴射混凝土

混凝土噴射主要有素噴、錨噴、鋼纖維噴射、鋼絲網(wǎng)噴射等方法。選用C30混凝土強度等級，噴射厚度控制約為10cm左右。網(wǎng)噴混凝土需要假設(shè)直徑約為8mm的鋼筋網(wǎng)，在施工現(xiàn)場進(jìn)行加工編織，間距約為200mm，使用載重量為8t的汽車將其運輸至作業(yè)面。在噴射施工過程中，需要注意以下幾點：其一，做好混凝土噴射準(zhǔn)備工作。檢查開挖面的凈空尺寸，清理干凈石頭、雜物等安全隱患，做好欠挖處理，利用高壓水沖洗或風(fēng)清晰的方式再次清理開挖面。檢查各種機(jī)械設(shè)備與管線，經(jīng)過修整檢查后，調(diào)試運轉(zhuǎn)。其二，噴射上料。噴射上料過程中，機(jī)筒內(nèi)的料應(yīng)當(dāng)處于滿狀態(tài)，可在料斗口上增加孔徑約為16mm的過濾網(wǎng)，避免超出直徑需求的骨料進(jìn)入到噴射機(jī)中，以免對噴射機(jī)正常工作造成影響。其三，噴射順序。深洞噴射應(yīng)當(dāng)遵循自上而下、先墻后拱的規(guī)律，需要分段分片的進(jìn)行噴射作業(yè)，分段工作則從縱向出發(fā)，每段約3m～4m，分片工作寬度則約為2m。當(dāng)碰到凹面較大情況，需要先噴平凹面后再進(jìn)行分段分片操作。其四，選擇噴射角度與距離。在噴射混凝土?xí)r，其角度與距離會受到混凝土拌和坍落度及噴射風(fēng)壓的影響。所以，控制噴嘴口到噴面距離約為1.2m左右，噴射料束垂直于受噴面為最佳角度。

4 優(yōu)化建議

4.1 安全監(jiān)測

監(jiān)測與物探在進(jìn)行開挖支護(hù)技術(shù)中具有重要作用，合理應(yīng)用監(jiān)測物探技術(shù)可為工程施工提供數(shù)據(jù)支持。

4.1.1 開挖監(jiān)測

在水利水電工程之中，首先需要開展開挖工作，通過監(jiān)測技術(shù)可全過程跟蹤開挖爆破中的振動與邊坡安全。其中，監(jiān)測爆破振動時，可應(yīng)用公式確定振動衰減規(guī)律，在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，為控制爆破振動提供了參考數(shù)據(jù)，有效提高此施工環(huán)節(jié)的可行性。而邊坡安全監(jiān)測，主要是監(jiān)測邊坡的內(nèi)部變形情況，若是變形較為嚴(yán)重，則證明邊坡施工安全性較低，需要加以控制。通過監(jiān)測可有效保證邊坡安全性，保證工程施工質(zhì)量。

4.1.2 物探檢測

在開挖支護(hù)技術(shù)中使用物探檢測，主要是為了保證施工操作精準(zhǔn)性。在工程施工時，需要在不同位置設(shè)置孔段，檢測判斷工程不同區(qū)域中的孔段聲波，可依據(jù)地質(zhì)學(xué)理論，一般地下深洞裂縫源于孔口巖體，物探檢測孔口巖體能夠盡量精準(zhǔn)的判斷施工現(xiàn)場是否存在深洞等一系列資料。

4.2 加強管理

在工程施工之前，工程技術(shù)部門、施工單位、現(xiàn)場管理者應(yīng)當(dāng)實施技術(shù)交底工作，全面掌握設(shè)計圖紙要求，了解各個環(huán)節(jié)的工作要點，如邊坡開挖施工技術(shù)、操作規(guī)范等，讓管理者與施工人員熟悉現(xiàn)場，才能保證后續(xù)管理工作開展順利。在工程施工中，則需要檢驗每道工序的質(zhì)量，通過各種性能特征反應(yīng)工程質(zhì)量數(shù)據(jù)，對于存在的問題采取針對性措施，盡量消除差異，保證開挖支護(hù)滿足工程施工的質(zhì)量需求。在工序控制中，對于投入的材料、員工、設(shè)備、方法等是否與要求相符，可實施交接檢查，層層檢驗，當(dāng)完成一道工序后，確定質(zhì)量符合要求才能進(jìn)入到下一環(huán)節(jié)之中，開挖支護(hù)作為基礎(chǔ)作業(yè)，禁止出現(xiàn)馬虎情況，否則將會造成更大的損失。

5 總結(jié)

總之，水利水電工程的建設(shè)可推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是我國的基礎(chǔ)性工程。因此，為保證水利水電工程的整體施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮開挖邊坡技術(shù)的作用，按照相應(yīng)工序流程，完成爆破開挖、砂漿錨桿、噴射混凝土的作業(yè)，提高技術(shù)應(yīng)用水平，為水利水電工程后續(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)。