劉振山

【摘要】本文主要對水電站高邊坡開挖支護(hù)施工進(jìn)行探討，結(jié)合高邊坡開挖施工的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，分析高邊坡支護(hù)形式，在簡單介紹造成邊坡失穩(wěn)的幾種原因后，敘述了目前常用的支護(hù)形式，對邊坡開挖支護(hù)施工原則進(jìn)行闡述，最后介紹了邊坡開挖支護(hù)的施工方法，供類似施工工程參考。

【關(guān)鍵詞】高邊坡；水電站；支護(hù)設(shè)計(jì)；邊坡開挖

1、引言

隨著對水資源的不斷開發(fā)，新建水電站逐漸向高山區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，隨著施工技術(shù)的提高，水電站高邊坡施工不再是阻礙施工的難題。老撾南塔河1#水電站工程是一座以發(fā)電為主的水電樞紐，電站正常蓄水位EL455.00m，相應(yīng)庫容為17.55億m3，可能最大洪水位（PMF）為EL458.97m，相應(yīng)庫容為19.6753億m3，水電站裝機(jī)容量為168MW，溢洪道工程布置在壩肩左岸邊坡，最低高程EL414.18m，最高高程EL605m，邊坡總高為190.82m，南塔河1#水電站工程等級(jí)為Ⅰ等工程。

2、高邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)分析

2.1邊坡變形失穩(wěn)機(jī)制

根據(jù)巖土類型的不同可以分為均質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡，均質(zhì)邊坡變形破壞形式有似平面滑動(dòng)和圓弧面滑動(dòng)，影響似平面滑動(dòng)穩(wěn)定的主要因素是接觸面的抗剪強(qiáng)度和起伏情況，可能在較厚覆蓋層開挖邊坡與原始邊坡近平行的地方產(chǎn)生。影響圓弧面滑動(dòng)穩(wěn)定的主要因素是巖土物質(zhì)的組成情況，可能在全風(fēng)化、土質(zhì)和強(qiáng)化巖質(zhì)邊坡的地方產(chǎn)生。巖質(zhì)邊坡變形破壞形式有平面滑動(dòng)和擴(kuò)展式平面滑動(dòng)、傾倒型崩塌、滑移型崩塌和鍥形體滑動(dòng)。影響平面滑動(dòng)穩(wěn)定的主要因素是軟弱面的組成物質(zhì)和強(qiáng)度，可能在中緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育的地方產(chǎn)生。影響擴(kuò)展式平面滑動(dòng)的主要因素是結(jié)構(gòu)面的延伸情況、水和地震的影響，可能在處于強(qiáng)風(fēng)化和強(qiáng)卸荷帶中的地方產(chǎn)生。影響傾倒型崩塌的主要因素是臨時(shí)性或周期性作用的裂隙水壓、地震和爆破產(chǎn)生的震動(dòng)力等，可能在與結(jié)構(gòu)面方向相近的陡開挖的地方產(chǎn)生。影響滑移型崩塌的主要因素是水的作用、地震影響和結(jié)構(gòu)面形狀，可能在中緩傾角結(jié)構(gòu)面和邊坡走向近平行的地方產(chǎn)生。影響鍥形體滑動(dòng)的主要因素是結(jié)構(gòu)面的組成和強(qiáng)度，在各部位都可能隨機(jī)產(chǎn)生，但是發(fā)生的規(guī)模比較小。

2.2邊坡支護(hù)的類型

由于各種邊坡破壞形式不同，邊坡支護(hù)所發(fā)揮的作用也不同，邊坡支護(hù)的種類有淺層支護(hù)和深層支護(hù)。淺層支護(hù)類型主要有掛網(wǎng)噴混凝土、混凝土網(wǎng)格梁、排水孔和砂漿錨桿等，錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的原理是將錨桿、混凝土噴射和圍巖形成一個(gè)共同的承載結(jié)構(gòu)，可以有效的限制圍巖的變形，從而控制調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布，避免巖體松動(dòng)發(fā)生墜落現(xiàn)象。另外及時(shí)采用混凝土噴射的方式對開挖露出表面的部分進(jìn)行封閉，可以有效的防止巖石近一步的風(fēng)化。排水孔的設(shè)置是將邊坡巖體內(nèi)的水排出，這樣可以減小巖體內(nèi)的水壓力。混凝土網(wǎng)格梁主要在土質(zhì)邊坡中使用，主要在混凝土網(wǎng)格梁的內(nèi)部種植草木進(jìn)行護(hù)坡，以此達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。深層支護(hù)的形式主要有預(yù)應(yīng)力錨索、固結(jié)灌漿和預(yù)應(yīng)力深孔錨桿，錨桿施工和預(yù)應(yīng)力錨索的本質(zhì)是通過錨索的作用對被加固的巖體提供預(yù)應(yīng)力作用，這樣可以有效的防止巖體向有害變形方向發(fā)展，可以明顯改善圍巖的應(yīng)力，提高圍巖自身的承載能力，這種支護(hù)比較實(shí)用于邊坡深層潛在的滑移面，固結(jié)灌漿主要針對比較破碎的邊坡，用于對巖石縫隙進(jìn)行填充，增強(qiáng)邊坡巖體的整體性，達(dá)到邊坡穩(wěn)定的目的。

3、邊坡開挖支護(hù)施工總原則

3.1采取邊坡開口“先清、后錨、再開挖”的原則

在進(jìn)行邊坡開口前，首先要進(jìn)行清坡和一些基本安全處理，主要有撬挖、錨固、砌石、網(wǎng)蓋防護(hù)和索栓等，在進(jìn)行邊坡開口以及馬道以下降層時(shí)首先要進(jìn)行錨筋樁支護(hù)和錨桿的鎖口工作，以此來保證邊坡開挖時(shí)坡頂?shù)姆€(wěn)定性。

3.2按照“治坡先治水”的原則，協(xié)調(diào)好邊坡開挖和排水的關(guān)系

為了保證邊坡開挖過程中的施工安全和邊坡的穩(wěn)定性，進(jìn)行開工后，要及時(shí)對開口線周邊進(jìn)行清坡和安全處理，并且要開挖截水溝。在邊坡開挖過程中，要及時(shí)探明地下水出露情況，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)鉆探系統(tǒng)排水孔和隨機(jī)排水孔，盡早形成馬道排水溝和地表排水系統(tǒng)，利用各種防治措施來避免發(fā)生邊坡內(nèi)滲的情況，這樣可以有效降低邊坡巖體裂隙的水壓力，來達(dá)到邊坡穩(wěn)定的目的。

3.3要嚴(yán)格控制爆破，保證邊坡成型的質(zhì)量，采取有效措施控制爆破震動(dòng)

所有的邊坡在進(jìn)行作業(yè)前都要進(jìn)行預(yù)裂爆破，開挖的梯段高度要控制在10m以內(nèi)，鉆爆孔的直徑要在110mm以內(nèi)，根據(jù)不同部位控制單響的藥量，在進(jìn)行爆破時(shí)盡量減少由于爆破震動(dòng)對邊坡的擾動(dòng)，確保邊坡的穩(wěn)定性。

3.4采用“自上而下、逐層開挖和逐層支護(hù)”的原則進(jìn)行開挖支護(hù)

各個(gè)部位要采取自上而下、分層開挖的形式，在進(jìn)行開挖邊坡支護(hù)時(shí)要逐層進(jìn)行，每開挖到一個(gè)馬道高程后，先對馬道的鎖口錨筋樁進(jìn)行施工，然后在監(jiān)理人同意的前提下進(jìn)行下一層的開挖。

3.5采用“分區(qū)分層、由外向內(nèi)和梯次施工”的原則，實(shí)現(xiàn)開挖支護(hù)的流水作業(yè)

總體要按照“平面多工序和立體多層次”的原則進(jìn)行施工，平面上要按照分區(qū)、分段多工序的平行作業(yè)，這樣可以減少邊坡揭露的面積和時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)快速支護(hù)，立面上根據(jù)爆破梯度和馬道段自上而下的原則，實(shí)現(xiàn)覆蓋層剝離、梯段鉆爆和出渣、隨機(jī)排水孔和隨機(jī)錨桿、系統(tǒng)錨桿和錨索鉆孔的安裝、掛網(wǎng)噴混凝土、系統(tǒng)排水孔和錨索張拉的多層次流水作業(yè)，協(xié)調(diào)邊坡開挖和支護(hù)的進(jìn)行。

4、邊坡開挖支護(hù)施工方法

4.1土質(zhì)邊坡和覆蓋層的開挖

厚層土方和覆蓋層采用反鏟的形式，直接挖裝到自卸車上，利用運(yùn)輸車輛將土方運(yùn)送到指定渣場，薄層土方利用推土機(jī)形式進(jìn)行集渣，利用裝載機(jī)將土方運(yùn)送至棄渣場。采用自上而下分層開采，開挖時(shí)要超前開挖，分層的高度按照3-4m進(jìn)行控制，孤石采用小型手風(fēng)鉆淺孔進(jìn)行炸裂挖除靠近設(shè)計(jì)規(guī)格線的土質(zhì)邊坡和底板區(qū)，利用小型反鏟進(jìn)行開挖，預(yù)留出50cm，然后人工進(jìn)行修整，最后修整到滿足施工圖紙要求的平整度和坡度。

4.2石方明挖

石方明挖利用自上而下的開采工序，分層梯段進(jìn)行爆破開挖，分層時(shí)要結(jié)合馬道進(jìn)行，最大分層高度要不大于10m，邊坡的坡頂部按照2-3層的淺孔梯段爆破開挖，為了保證開挖后巖石的完整性以及開挖的平整度，在進(jìn)行邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先采用預(yù)爆破的形式，在邊坡馬道和底板處預(yù)留出2-3m的保護(hù)層，利用淺孔梯段爆破的方式進(jìn)行開挖，輪廓線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)采用水平預(yù)裂形式。

4.3邊坡施工方法

邊坡支護(hù)施工的工序?yàn)殚_挖結(jié)束→進(jìn)行邊坡處理→施工隨機(jī)錨桿和隨機(jī)排水孔→進(jìn)行系統(tǒng)錨噴支護(hù)和排水孔的施工→錨索施工→驗(yàn)收。形成開挖邊坡后，現(xiàn)場技術(shù)人員要進(jìn)行全面檢查，在上報(bào)監(jiān)理人的同時(shí)，要采用隨機(jī)錨桿的支護(hù)方式，對不穩(wěn)定的塊體和可能產(chǎn)生變形的部位進(jìn)行支護(hù)，錨桿孔排距為3×3m，直徑為28-36mm的螺紋鋼，孔深為4-12m，采用4、6、9和12m的間隔進(jìn)行布置，錨桿的砂漿選用M20，前期采用“先注漿后插桿”的工藝，后期對于錨桿長度大于6m時(shí)采用“先插桿后注漿”，錨桿注漿密實(shí)度按照無損檢測方法檢驗(yàn)，平均飽滿率要滿足要求。邊坡噴混凝土要采用混凝土噴射機(jī)濕噴的工藝進(jìn)行作業(yè)，根據(jù)不同部位的實(shí)際情況，一般分為2-4層進(jìn)行施噴，在進(jìn)行掛網(wǎng)噴混凝土地段，要先進(jìn)行3-5cm的后混凝土噴射，然后在進(jìn)行人工掛鋪鋼筋網(wǎng)，混凝土的強(qiáng)度為C20，厚度為10-12cm，對于節(jié)理裂隙發(fā)育地段和軟弱巖面等地段要采取封閉保護(hù)措施，然后在進(jìn)行施工，同時(shí)要利用錨桿和插筋進(jìn)行連接固牢，最后分2-4次的濕噴噴到設(shè)計(jì)要求的厚度。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工前要在邊坡上采用鋼管腳手架的形式搭建施工平臺(tái)，錨墩采用混凝土現(xiàn)澆或預(yù)制鋼錨墩的形式進(jìn)行作業(yè)。

5、結(jié)語

根據(jù)以上分析和本人工作經(jīng)驗(yàn)，得出以下幾個(gè)觀點(diǎn)（1）預(yù)裂面的平整性、半孔率的達(dá)標(biāo)情況和爆破的裂隙嚴(yán)重程度直接影響預(yù)裂面的質(zhì)量。（2）要充分重視爆破區(qū)周邊的問題處理。（3）根據(jù)本人多年的工作經(jīng)驗(yàn)，得出影響高邊坡開挖進(jìn)度的主要因素是對大塊石和底部根坎的處理，這些大塊石主要由于拒爆和漏孔產(chǎn)生，占用大量工時(shí)和人力物力。

參考文獻(xiàn)：

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