水利工程中高边坡开挖及支护工程的施工要点

王建强

（中国水利水电第七工程局，四川 成都 620460）

随着我国的西部大开发和西电东输战略实施以来，我国的大型水电站建设发展和技术正在突飞猛进的成长，已然跃升为全世界的水电大国和强国，并且我国的水电行业已走出国门，成为了我国建设行业的新名片。战略的实施有效的推进了我国水利资源的开发和利用，使得我国的水电事业进入了可持续发展阶段。水电工程的施工质量直接影响着我国水电开发的进程和安全，而高边坡开挖和支护工程对于整个水电工程起着重要的作用，为此文章以实际施工环境为例，深入对高边坡开挖和支护工作做了详细分析，总结了各施工要点，以期提高水电工程的质量。

1 工程概况

杨房沟水电站项目坝址在高山峡谷地貌间，两岸有高陡边坡，水电站的地面开关控制站在进水口上游约90米处的山坡上，场地需要开挖的高度为64米，开关站底板大面高程为EL.2101.65m；EL.2131m以下边坡开挖坡比为1∶0.2，EL.2131m高程以上开挖坡比为1∶0.3。边坡支护形式为：开口线外1m布设锚筋束3C32，L=9m@3m；坡面喷C25混凝土厚15cm，挂网钢筋Φ6.5@20×20cm；系统锚杆C28，L=9m/C25，L=6m@2m×2m，矩形布置，外露0.1m，局部依据设计通知单调整；系统排水孔Φ76，L=5m@4m×4m，矩形布置，仰角10°，马道及建基面以上2.5m处设一排深排水孔Φ100，L=10m@6m，仰角10°。

2 边坡开挖施工技术

2.1 石方明挖

1）施工工艺流程；石方明挖施工工艺流程见下图（图1）。

图1 石方明挖施工流程图

2.2 爆破开挖安全措施

严格管理控制炸药，雷管，油料等危险品的使用、存储、出库运输，以防止危险品流失。对于爆破的操作人员和技术人员需要持证上岗，并经过严格培训，以保证爆破安全。爆破时应有专人指挥，爆破前15分钟需要向发出明确的警报，确保所有施工人员和机械设备撤出后才可引爆，和警戒带应根据包括飞石距离进行控制，爆破完成需要由炮工和安全管理人员人员检查确认后才可进行下一步作业。飞石距离按下列公式计算：

Rf=Kq×d

式中：

Rf=飞石距离；

Kq=安全系数（以mm计时Kq取1.57）；

d=炮孔直径；

3 支护施工技术分析

3.1 锚杆施工

1）工艺流程；锚杆施工有分先注浆后插杆和先插杆后注浆两种方式，详细的施工流程见图2、图3，需根据施工现场钻孔后的围岩和地质情况进行调整；

图2 先注浆后插杆

图3 先插杆后注浆

2）造孔；对边坡进行安全检查和处理，如有松动的石块和碎石应及时处理，以防止在钻孔过程中出现石块坠落。可利用脚手架铺设马道板，形成造孔施工作业平台，脚手架的高度不应超过2m，采用QZJ-100B型潜孔钻机按2米×2米的正方形分布间距进行钻孔施工，孔位偏差小于10cm，孔轴偏差小于2%，孔深偏差小于5cm；

3）注浆安装；在注浆施工前，需将沉孔内的盐粉冲刷干净并排除积水，采用M25水泥砂浆进行灌注，具体的水灰比应根据围岩地质条件进行试验调整。注浆管插入到距离孔底6cm处开始注浆，注浆过程中应缓慢匀速的上提注浆管，以免注浆不均匀。注浆完成后即刻插入锚杆，插入后用锤子敲击3～5次，以保证锚杆和成孔中心一致，锚杆预留10cm的长度作为外露头，在注浆凝固前不可对锚杆进行牵拉和敲碰；

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3.2 喷射混凝土施工

1）挂网的布置；选择6.5#的钢筋按20cmx20cm的分布方式进行编制，按支护围岩的实际形状进行钢筋网铺设布置，使用前应注意清理钢筋上的污锈，使用多点连接的方式和锚杆进行连接，以保证钢筋网的牢固，如使用锚钉进行连接，应保证锚钉的钉入深度大于15cm，以确保钢筋网的安全和牢固，待技术人员和监理工程师对挂网的质量进行确认验收后方可进行下一步的喷射作业。

2）混凝土喷射；混凝土喷射施工应根据现场的实际情况合理的调整水灰比，并采取分段进行、由下而上的顺序分两次进行进行喷射施工，第1次喷涂厚度为5cm，需要一次达到设计的喷涂厚度，待钢筋挂网铺设完毕进行第2次喷涂作业，喷涂要求厚度为15cm，控制混凝土回弹率小于10%，喷涂距离控制在0.9m之间，采用螺旋形喷涂工艺循行渐进的进行喷射，需要注意第2次喷涂时间应在上一次混凝土凝固后方可进行，如混凝土凝固一个小时以上的情况下进行继续喷涂，应先清洗喷涂面，保证喷涂面的清洁。混凝土终凝两小时后需要开始进行养护，采用喷水养护的方式进行，如果气温低于5℃时，则不可再继续采用喷水方式进行养护，应根据气温和环境调整养护方式和周期，养护周期应大于5d；

3.3 排水孔施工

1）排水孔设置；排水孔分两种规格一种为76#，另一种为100#，76#排水孔设置在坡面，设置为4米×4米的正方形布置，孔深设置为5m，仰角10度；100#排水孔设置一排在坡脚上方2.5米处，间距6m，孔深10米，仰角10度。

2）钻孔施工：采用QZJ-100B型钻机在排架上进行，孔位偏差小于10cm，孔轴偏差小于1%，孔深偏差小于2%；钻孔全程采用泡沫进行去尘并进行降噪，如排水孔遭遇障碍和堵塞，按设计方案重钻，排水孔施工完毕，应按设计要求进行抽查确定。

3.4 支护施工质量控制措施

1）对于施工中所使用的全部材料，必须检验合格后才可以入场使用；

2）对进场的锚杆水泥和外加剂的质量应符合施工要求，并且在使用前应针对材料进行试验检测各项参数和技术指标，对于混凝土使用的骨料需要检测强度、粒径、含水率等参数，以确保符合设计要求；

3）钻孔完毕成孔的角偏差小于3度，轴偏差小于2%，孔底孔径偏差小于10mm；

4）对锚索所使用的钢绞线PE套进行重点检查，注意对PE套进行防护，以防止破损，如有破损应及时进行包裹处理；

5）重点监督砂浆搅拌过程，严格按照设计要求进行砂浆配比。

4 结语

本文以杨房沟水电站为研究背景，对杨房沟开关站边坡开挖及支护工程的施工工艺和流程进行了总结，并提出了以下几点安全要点：

1）开关站断层发育丰富，爆破后机械甩渣通道形成困难；开挖后边坡卸荷明显，需要增加大量安全支护；

2）开关站属高陡边坡，开挖期间安全问题十分突出，集中体现在高空坠落、边坡危石、爆破飞石、上下层交叉作业等，需要重点管理；

3）石方开挖需要使用爆破开挖，应严格管理控制炸药，雷管，油料等危险品的使用、存储、出库运输，以防止危险品流失