水利工程施工中高边坡支护与开挖技术的应用

孙丽娜

( 铁岭市水利勘测设计院，辽宁 铁岭112008)

水利施工过程中最为关键的技术就是高边坡支护与开挖技术，一般水利工程项目所处的地理位置比较复杂，受到的外力也很多，工程施工的稳定性是关键之一。高边坡支护与开挖的质量如果处理不好就会影响工程的施工进度，也会给工程的安全埋下很多隐患，同时也会在无形之中增加施工的成本。所以在对水利工程进行施工时，一定要认真勘察施工现场的具体情况，边施工边调整，不仅要对周边的地质条件有充分地了解，还要掌握准确的水文情况，并要对技术人员进行严格培训，为其指明正确的施工方向，还可以避免高边坡岩体发生顺层滑塌的现象，在设计过程中就要对开挖的尺度严格把关，以保证水利工程施工的质量，确保国家水利水电事业的蓬勃发展。

1 高边坡支护与开挖的施工爆破技术

以某水利水电工程的施工过程为例来论述高边坡的支护与开挖。通过科学的分析认证得知该工程需要开挖和支护的工程量较大，需要进行明挖的土方量为24．62 万m3，进行明挖的石方量为6．09 万m3，用于护坡的混凝土量为0．83 万m3，另外还需要不同种类的锚筋，总根数在0．5 万左右。

根据水利工程的施工设计图得知该水利工程的边坡需要开挖的最大高度可达120 m，但在实际施工过程中，需要开挖的最大高度为140 m，这就需要做好科学的计划与预算，这样才可以保证施工环节的顺利进行。电站厂房建设的主要形式为靠近岸边的地面厂房类型，所有厂房的基本位置都位于钢筋混凝土结构的石坝右岸，施工现场一共布置了4 台水轮发电机组，发电机组的容量达880 MW，依据水利工程高陡边坡的具体施工情况和地质特点布置爆破的实施步骤，要严格控制爆破的技术，保证开挖的质量。高边坡支护与开挖中的爆破技术的具体程序主要包括以下几个方面:

1) 控制和组织好爆破的网络工程。该工程使用的爆破网络是非雷管孔间的具有微差顺序特征的爆破网络，预裂孔的起爆时间要在75 ～100 m/s 之间，拱坝的建基面预裂孔的单响药量要控制在＜20 kg 为宜，在离建基面30 m 以外的单响药量一定要控制在＜100 kg，如果是15 m 以内的就要控制在＜25 kg，另外还要考虑到质点的振动速度大小，这样才能保证施工的质量。

2) 要做好爆破孔和缓冲孔的钻孔工作，在钻孔时主要使用的是液压钻，二者的钻孔位置要保持平衡，水平距离要控制在1 ～1．5 m，另外爆破孔孔底同预裂面的垂直距离要控制在＞2．5 m。通常情况下，缓冲孔的药卷直径要控制在50 mm左右，装药的方式一般为连续不耦合的两段式，堵塞段的长度设置在1．0 ～1．5 m 之间，一般来说，线装药的密度是2．0 ～2．8 kg/m，第二段要封堵孔口，第一段要封堵中部。

3) 控制好预裂孔的尺寸和爆破标准。预裂孔通常有两种类型，包括马道水平预裂孔和坡面预裂孔，两种钻孔使用的机械也不同，尺寸的大小也要控制得当。在马道水平预裂孔的钻孔过程中通常使用的机械是YT28 型的手风钻，孔深要控制在2 m 左右，各个孔之间的距离要控制在＜50 cm，将孔口堵塞的深度要控制在＜0．5 m。对于坡面预裂孔来说，孔径的大小一般要控制在＜90 cm，在钻孔的时候通常采用的是XZ－30 潜孔钻，预计的深度一般为17．28 m，超深在0．5 m 左右，各个孔之间的距离控制在60 ～80 cm 之间。

2 边坡开挖和支护的施工程序和关键技术

水利工程施工中进行边坡开挖的主要方式是分层式，即从上到下的开挖方式，在使用过程中，还要将施工的区域划分出来，以便可以对不同的层次采取不同的施工步骤和方式。主要根据水利工程的建设情况来分，该工程主要分成3个施工区间，按照河流上下游的方向，并且分区的特点都是从外向内推进的，每一分区的面积在600 m2左右，在区域间的水利工程项目施工时，采用的都是水平流水作业的方式。对水利工程高边坡进行有效的支护可以保证区域内施工的质量，在支护施工中所用到的具体方法主要有以下几点:

1) 采用锚杆支护的方式，这也是一种比较常见的方式。在水力发电站的高边坡支护工程中应用非常普遍，尤其是利用边坡锚杆开展最早的支护工作。在该工程中，在后边坡高477 m 之内的厂房的建设工程中、在右坝肩高530 m 的工程建设中、以及在放空洞出口高465 m 的建筑范围内，都可以采用锚杆支护的技术。通常锚杆依照梅花的形状来进行布置，倾角控制在30°上下，要选择符合标准的焊管和扣件，还要搭建好临时的脚手架施工平台，做好安全防护的措施，最好在脚手架上面铺设比较结实的竹胶板，还要在支架周围安装安全网，切实保证施工人员的人身安全。

在进行锚杆钻孔时，通常使用的工具是手风钻和YQ －100B 简易潜孔钻，采用孔径为48 cm 的焊管，搭设的脚手架高度在2．2 m 上下，在实施钻孔时，要依据岩石的纹理和走向以及具体的倾角情况，及时调整锚杆孔的角度大小，钻头的选择标准一般是要比锚杆本体的直径大些，程度控制在18 cm上下。当钻孔的深度达到标准需要时就可以利用高压风将内部的杂质彻底清除，为下一步的施工提供便利条件。工程中所采用的锚杆型号应为普通的螺纹钢筋，具有经济可靠性。通常使用的水泥强度要大于一般的硅酸盐水泥，砂粒的选择也要适中，通常比较青睐于直径＜2．5 cm 的中细砂，水泥砂浆的强度控制在M20 的等级范围内。

2)做好排水孔的施工工作。在水利工程的施工中，要充分考虑到高边坡的日常生产排水问题，如果排水工作没有做到位，山体中的水就会给水利工程的高边坡施工带来很大的影响，严重的时候会造成坍塌的事故。为了防止此类事故的发生，在进行施工防护时经常使用的支护方式就是在高边坡坡上开挖永久的排水孔，这样就可以有效降低山体内部的水压力，保证施工工程的稳定性。此种方法在喷混凝土和贴坡混凝土的范围内广泛使用，并取得了明显的效果。在该工程的施工中采用的是20 m3/min的空压机，同时与YT －28 型的手风钻以及相关设备相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔径大小通常为50 mm，依照美化的形式进行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和锚杆保持一定的距离。为了避免排水孔在使用过程中发生塌孔等一系列问题，需要在排水孔的内部安装孔径4 mm 的PVC 管，以方便排水，达到预期的效果。

3) 要做好喷混凝土和贴坡混凝土的支护工作。喷混凝土也是在早期的高边坡支护过程中经常使用到的方式，主要的实施内容就是强化和封闭已经开挖好的基建面层，有效降低水利工程基建面在阳光下曝晒的频率，并减少风吹雨淋的次数，保证基建面的质量。此种方式广泛应用于厂房高边坡的开挖工程中、防空洞出口的开挖过程中、右坝肩开挖的过程中，可以起到良好的支护效果。在混凝土的供应过程中一般要配备2 台JS1500 型的强制式拌和机，混凝土运输车的容量一般为6 m3左右。在现场施工时要充分利用已经搭建好的脚手架平台来进行混凝土的喷射，在这一过程中要使用TK961 型混凝土喷射机，依照湿喷法的步骤和程序来喷射混凝土，总厚度要控制在10 ～20 cm 之间。还有一种常用的方法是贴坡混凝土，当施工厂房的后坡高度达到390 m 时适宜采用。需要注意的问题是要保持贴坡混凝土的连续性，严格按照规定的程序施工。

3 总 结

综上所述，水利工程施工过程中进行高边坡的支护与开挖的质量控制具有重要的意义和作用，在设计阶段就要对各种指标有一个清楚的认识，为实际的爆破和支护奠定良好的基础。在该水利工程中，采用了比较科学合理的施工技术，对高边坡的开挖与支护都起到了积极的促进作用，不仅可以保证工程在预定的时间内完成所有的施工项目，还可以提高混凝土的施工质量和边坡开挖的效果，为水利工程的最后完工提供了便利的条件，也为同行业和相关领域的建设提供了可供参考的施工方案。

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