壩基開挖及邊坡噴錨支護(hù)施工分析

黃建峰

(江西省水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，南昌 330000)

0 引 言

在農(nóng)村水庫大壩施工建設(shè)中，壩基開挖和邊坡支護(hù)的質(zhì)量，直接關(guān)系到整個大壩工程的穩(wěn)定型。壩基開挖的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)>普通建筑工程基坑開挖的規(guī)模，而且會受到河水、不良地質(zhì)、周圍環(huán)境等多種因素的聯(lián)合干擾，使得農(nóng)村水庫大壩壩基開挖和邊坡噴錨支護(hù)施工的難度倍增[1]。很多水庫大壩施工中，過于注重施工進(jìn)度和成本，一味的投入大型機(jī)械設(shè)備，或者是大力利用爆破施工技術(shù)，雖然也可以保證質(zhì)量和進(jìn)度，但卻對會對周圍的土層結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境造成較大破壞和影響，背離了可持續(xù)發(fā)展的理念，并不是長久之計(jì)。基于此，以下開展對農(nóng)村水庫大壩壩基開挖及邊坡噴錨支護(hù)施工的分析研究。

1 工程概述

安遠(yuǎn)縣永鎮(zhèn)水庫位于安遠(yuǎn)縣新龍鄉(xiāng)江頭村，水庫位于濂水二級支流、甲江河一級支流上下逕河上，壩址以上集水面積30.6km2。水庫正常蓄水位為352.00m,相應(yīng)庫容為495萬m3；校核洪水位為356.12m，庫容為710萬m3；水庫設(shè)計(jì)水平年2030年，正常情況下為安遠(yuǎn)縣新龍鄉(xiāng)江頭、小孔田村、新龍村、田心村共7300人的日常提供供水、250hm2的農(nóng)田灌溉及安遠(yuǎn)縣城北工業(yè)園區(qū)的正常供水任務(wù)，在干旱期間滿足1.231萬人的應(yīng)急供水、250hm2的農(nóng)田灌溉和城北工業(yè)園區(qū)生活用水。

壩區(qū)左岸坡腳巖體為黑云母二長花崗巖，山坡為混合巖；右岸山坡表層為黑云母二長花崗巖，下部為混合巖。風(fēng)化均較劇烈，呈全～弱風(fēng)化狀，全風(fēng)化巖體已風(fēng)化呈砂礫土狀，強(qiáng)度較低，左岸厚度約2.0～16.8m，右岸厚度約0～12.9m；強(qiáng)風(fēng)化巖體巖石較破碎，但其保持原巖結(jié)構(gòu)，具有一定的強(qiáng)度，左岸厚2.2～10.0m，右岸厚約1.0～8.6m；下部為弱風(fēng)化巖體，鉆孔揭露未揭穿，單塊巖芯具較高的強(qiáng)度，整體強(qiáng)度較高，性狀較好，其穩(wěn)定性較好。擬建壩軸線方向?yàn)镹W60°(由壩左至壩右方向)，據(jù)地質(zhì)平面測繪，壩區(qū)左岸埡口走向與壩軸線呈大角度相交，傾角較陡，對大壩壩基抗滑穩(wěn)定性影響較小。節(jié)理裂隙主要發(fā)育6組：NW、NEE、NWW、NE、NNE、NWW向，性狀同上。節(jié)理裂隙未形成不利結(jié)構(gòu)面及組合，對壩基抗滑穩(wěn)定無影響，不存在深層滑動問題。

2 農(nóng)村水庫大壩壩基施工

2.1 場地清理準(zhǔn)備

農(nóng)村水庫大壩壩基開挖規(guī)模比較大，范圍廣，對場地清理的徹底性、全面性有嚴(yán)格要求，如何保證農(nóng)村水庫大壩壩基開挖場地清理質(zhì)量，為土石方開挖影響良好的條件，是本工程施工中需要著重解決的問題。

在案例工程壩基開挖前，由專業(yè)的測量人員，按照設(shè)計(jì)圖紙的要求，測量開挖邊線，對開挖斷面進(jìn)行確定[2]。將壩基開挖范圍內(nèi)的石塊、雜物等用挖掘機(jī)清理干凈。并在開挖范圍的四周挖設(shè)排水溝，以便及時將雨水、滲水排出到基坑之外，為基坑開挖和支護(hù)營造一個安全穩(wěn)定的施工條件。

2.2 土方開挖

就本案例工程來說，本水庫是供應(yīng)當(dāng)?shù)丶爸苓呣r(nóng)村灌溉及供水的重要項(xiàng)目，涉及范圍較廣，工程量大，因此土方開挖的工程量比較大，如何有效銜接好開挖、運(yùn)輸、棄渣存放相互之間的關(guān)系是主要問題。

壩基開挖到棄渣場，缺乏行車道，需要重新修建施工道路，以滿足車輛和機(jī)械設(shè)備正常進(jìn)出施工現(xiàn)場的需求，為保證土方開挖的安全性和有序性，采取了從上到下分層梯段開挖方法，具體的開挖流程圖如圖1所示。

圖1 土方開挖流程圖

開挖前需要通過測量放線來做好測量控制，這是保證開挖邊坡質(zhì)量的關(guān)鍵，對于土方開挖成型部分，開挖成型后，用挖機(jī)將坡面壓實(shí)；緊鄰水平建基面的開挖采用預(yù)留保護(hù)層的開挖方式，預(yù)留保護(hù)層厚度為1.5m。開挖過程中出現(xiàn)不良地質(zhì)情況或地質(zhì)條件出現(xiàn)與原設(shè)計(jì)不一致的，需及時和設(shè)計(jì)人員溝通，調(diào)整施工方案。土方開挖中，各機(jī)械設(shè)備通過修筑好的施工道路進(jìn)入到施工現(xiàn)場，為避免對周圍農(nóng)村的影響，專門修筑施工道路，采取直接挖裝和裝載機(jī)配合進(jìn)行土方挖裝，再用自卸式汽車運(yùn)到棄渣場堆放。借助人工開挖機(jī)械無法達(dá)到的位置。為避免發(fā)生邊坡塌方問題，土方開挖時需要形成一定的坡勢，以免形成積水。頂部開挖時，需人工削坡較薄的土層，反鏟削坡及人工修坡較厚的土層。

2.3 石方開挖

本工程左岸坡腳巖體為黑云母二長花崗巖，山坡為混合巖；右岸山坡表層為黑云母二長花崗巖，下部為混合巖。巖性復(fù)雜，開挖難度大，如何在保證施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低對周圍環(huán)境造成的影響和破壞是石方開挖中遇到的主要問題[3]。

根據(jù)分層、分區(qū)布置，結(jié)合施工道路現(xiàn)場情況，石方開挖采取從上到下的順序進(jìn)行施工。各區(qū)、層的開挖統(tǒng)一按照鉆孔、爆破、出渣等工序依次進(jìn)行。因壩基開挖工程工期緊，時間短，采取高風(fēng)壓鉆機(jī)鉆孔，反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行翻渣，永久邊坡和建基面采用預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)，以確保其一次開挖成型。石方開挖施工工序如圖2所示。

圖2 石方開挖施工工序圖

在石方開挖中，鉆孔爆破是施工的重難點(diǎn)，為保證爆破的安全性和效果，嚴(yán)格按照測量放線、布孔、鉆孔、鉆孔驗(yàn)收、裝藥連網(wǎng)爆破的順序進(jìn)行施工[4]。在正式爆破前，先對代表性地段進(jìn)行爆破試驗(yàn)，以確定最佳的爆破方案和參數(shù)，在進(jìn)行爆破中要盡量降低爆破石渣對附近工作面施工造成的不良干擾，降低爆破振動對邊坡造成的不良影響，通過爆破試驗(yàn)確定安全的單響裝藥量。確定好對應(yīng)爆破方案，對爆破質(zhì)點(diǎn)振動速度進(jìn)行測量，并建立起爆區(qū)振動速度衰減規(guī)律的關(guān)系式，具體如下：

(1)

式中：V為質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；Q為單響藥量，kg；R為測點(diǎn)到爆區(qū)中心的距離，m；K和a為爆區(qū)與地質(zhì)、地形、爆破方案等有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

具體的開挖鉆爆施工方案為：邊坡采取光面或預(yù)裂爆破方法，底板建基面采取預(yù)留保護(hù)層光面爆破方法。主爆孔采用微差爆破，嚴(yán)格控制單響裝藥。各種爆破參數(shù)的確定，需經(jīng)現(xiàn)場爆破試驗(yàn)取得成效后獲得。手風(fēng)鉆預(yù)裂(光面)爆破參數(shù)和建基面梯段爆破參數(shù)如表1和表2所示。

表1 手風(fēng)鉆預(yù)裂(光面)爆破參數(shù)表

表2 建基面梯段爆破參數(shù)表

巖石邊坡爆破根據(jù)試驗(yàn)取得爆破參數(shù)后方可施工，以確保正式施工時不出錯誤，減少對周邊農(nóng)村居民的影響。鉆孔前，先對孔位、孔斜進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后方可開鉆。鉆孔結(jié)束后，對孔深、孔斜進(jìn)行檢查、抽檢，合格后裝藥。采用預(yù)留保護(hù)層光面爆破技術(shù)對基礎(chǔ)建基面進(jìn)行開挖，控制好開挖平整度及爆破對巖體的影響。保證開挖后巖面干凈、粗糙，人工清除破碎和松動巖塊、泥土、銹斑等，巖石中的裂隙、軟弱夾層、斷層按設(shè)計(jì)要求處理，不欠挖、超挖[5]。

3 邊坡噴錨支護(hù)的要點(diǎn)

3.1 規(guī)范施工工序

邊坡噴錨支護(hù)施工復(fù)雜，難度大，影響其施工質(zhì)量的因素較多，為保證邊坡噴錨支護(hù)效果，為農(nóng)村水庫大壩壩基施工營造一個良好條件，必須嚴(yán)格按照工序進(jìn)行施工，控制好每道工序的質(zhì)量，具體的邊坡噴錨支護(hù)施工工序如圖3所示。

圖3 邊坡噴錨支護(hù)施工工序圖

3.2 加強(qiáng)對錨桿施工的質(zhì)量控制

在本工程邊坡噴錨支護(hù)施工中，采取了先注漿后插筋的施工順序，在注漿前，需要利用高壓風(fēng)機(jī)將鉆孔中的巖粉和水吹干。且錨桿的孔徑≥56mm，錨桿插入要居中處理，并保證孔內(nèi)注漿飽滿，錨桿安裝完成之后，漿液凝固之前，做好防護(hù)，嚴(yán)禁噴樁和拉拔錨桿。同時還要控制好砂漿配制的質(zhì)量，避免石塊和其他雜物混入到漿液中，漿液要做到隨拌和，隨使用，保證能夠在初凝前，全部使用完成。初凝后嚴(yán)禁繼續(xù)使用。鐵絲網(wǎng)和錨桿要綁扎牢固，并且錨桿外端垂直彎折控制在30cm左右，鋼絲網(wǎng)可在噴射一層混凝土后再鋪設(shè)，鐵絲網(wǎng)和壁面之間的距離要控制在5～6cm之間。

3.3 加強(qiáng)對混凝土噴射質(zhì)量的控制力度

混凝土噴射是邊坡噴錨支護(hù)施工的關(guān)鍵內(nèi)容，混凝土噴射質(zhì)量直接對整個壩基支護(hù)效果有很大影響。為保證總體支護(hù)效果，本工程在進(jìn)行混凝土噴射中采取了濕噴法，混凝土在設(shè)定的拌合站拌和，再由混凝土罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場之后，分段、分片噴射，為控制混凝土流淌對邊坡噴錨支護(hù)施工質(zhì)量造成的不良影響，必須采取從下到上的分層噴射方法，噴射完成之后及時噴水養(yǎng)護(hù)。正式噴射前，需要用高壓風(fēng)機(jī)和水槍相互聯(lián)合的方法對噴射面進(jìn)行清掃。按照設(shè)計(jì)方案制作鋼筋網(wǎng)，每片鋼筋網(wǎng)經(jīng)緯方向上的鋼筋需要順著坡面彎折，并用預(yù)埋的鉛絲固定，以保證鋼筋網(wǎng)能夠緊貼坡面，并且網(wǎng)孔需要均勻分布，規(guī)格不能>設(shè)計(jì)網(wǎng)孔尺寸，如果孔數(shù)發(fā)生變化，可采取搭接的方式進(jìn)行調(diào)整，確保搭接長度≥設(shè)計(jì)要求。配制好的混凝土需要有良好的黏結(jié)性，并且保證一次噴射的厚度≥10cm[6]。在整個噴射過程中，在送風(fēng)前，需要打開計(jì)量泵，以免發(fā)生堵塞噴射孔的問題，風(fēng)壓控制在0.45～0.7MPa之間，噴嘴和混凝土面之間的距離要控制在100～200cm之間，以減少回彈量，噴射方向要盡量和受碰面相互垂直。每次噴射厚度不能超過10cm，如果一次噴射難以達(dá)到理想的效果，可噴射第二層，但第一層和第二層之間的時間間隔需要控制在15～20min之間。

4 結(jié) 語

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，分析了農(nóng)村水庫大壩壩基開挖及邊坡噴錨支護(hù)施工。壩基開挖和邊坡噴錨支護(hù)作為農(nóng)村水庫大壩施工的核心環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個工程的總體質(zhì)量和進(jìn)度。因此，在具體施工中，需結(jié)合水文地質(zhì)條件，選擇有針對性的開挖方法，對存在的問題采取有效的解決方式，并對邊坡噴錨支護(hù)進(jìn)行全面控制，才能保證各道工序，都能嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，更好的保證壩基施工質(zhì)量。