德化涌溪三級水電站邊坡開挖支護施工技術剖析

張發榮

(德化縣水利局，福建德化 362500)

德化涌溪三級水電站邊坡開挖支護施工技術剖析

張發榮

(德化縣水利局，福建德化 362500)

水利水電施工常常在特殊地質環境下進行，遇到地質條件較差情況對下邊坡進行開挖及支護是水利水電工程的關鍵，也是難度較大的一個環節。該環節處理不好常常會造成不同的事故問題。針對這一點，文章根據具體的工程項目來分析了水電站邊坡開挖支護施工技術的相關問題。

德化涌溪;三級水電站;邊坡開挖;塌落失穩;支護;施工技術

德化涌溪三級水電站工程邊坡出在的地理位置十分復雜，這就對工程邊坡的施工進度造成了巨大的阻礙。一旦施工周期延長，對于建設單位的投資成本消耗是不利的。施工前期需要對工程的地理位置進行調查了解，主要是根據現場施工、勘察、調整等操作掌握相關的信息。若能夠積極針對建筑部位邊坡實施有效的施工技術，可以顯著防止邊坡巖體的順層滑塌，讓邊坡開挖的輪廓尺寸維持正常的狀態。另一方面，開挖后的坡面的完整性能保證工程施工達到理想狀態。

1 工程案例

德化涌溪水力發電廠廠房的具體位置在閩江流域大樟溪支流上游的涌溪和梓溪的交界處。施工階段對廠內3臺涌溪三級水電站分期安裝，引水發電的實現來源于涌溪三級水庫和梓溪東固水庫。德化涌溪三級水電站進水口工程施工區邊坡的坡度范圍20°～32°，對施工場地進行開挖時出現了對夾層及滑動面造成損害的情況，地層巖性為長林組砂巖、粉砂巖、泥巖及頁巖。巖體裂隙逐漸形成，結構之間布置了鐵質及泥膜;邊坡巖體是順向坡，此種結構的穩定性不強，遭到水沖之后常出現滑動，在設計時的開挖坡度要高于順向坡坡度，這些都造成了塌落失穩現象的發生。

2 邊坡開挖方式

2.1 土質邊坡開挖

涌溪水電站建設工程中，對土質邊坡的開挖主要選擇了“從上到下，層層削坡”的方式開展作業，每次削坡層的厚度控制在2～3 m。對各層的削坡作業需要配合運用CAT320B反鏟挖掘機從主出渣道自行開挖出岔道進入作業面削坡，并且采取相關的措施輔助處理。CAT320B反鏟挖掘機對現場施工成一條道路之后，可在開挖范圍里造成“之”字形道路，這樣做的目的在于能顯著優化集渣作業效率，省去了很多不必要的環節。不僅施工效率上升，且工程造價成本降低，而這一環節需要做好測量檢查工作，對開挖的坡度嚴格控制。

2.2 巖質邊坡開挖

涌溪水電站巖質邊坡開挖通常選擇“鉆爆法”進行施工處理，并且按照從上到下的方式分層開挖、噴錨支護及時跟進、毫秒微差梯段爆破。現場施工時要把握好各個環節之間的連貫性，每個環節互相配合好才能實現最佳工程效率。具體其操作包括以下：

2.2.1 逐層爆破

巖質邊坡應分層開挖時必須要結合工程圖紙要求，采取梯段爆破，梯段開挖的高度控制需控制在6～10 m。由于巖質的邊坡是一種薄層順向坡，其開挖坡角要比巖層傾角大，施工時最好不要采取太大的切腳開挖。通過多方面的檢測勘察后得出，本次工程的開挖爆破梯段高度需限制在6 m左右，局部破碎帶方式包括了減少爆破裝藥量以及梯段開挖高度實現。

2.2.2 臺階式分層爆破

對邊坡采取了相關的施工作業后，發現邊坡在多方面因素的影響下，造成其上層巖體無法完全支護，邊坡上層巖體面臨著開挖卸荷、爆破震動、巖層切腳等三大方面的作業。多項因素造成了局部不穩定巖體沿軟弱夾層滑塌，使得建筑結構更加危險。經分析決定選擇臺階式分層爆破開挖的方式，指的是每層距邊坡開挖線預留12 m的平臺滯后進行鉆爆，將開挖爆破梯段的高度限制于6 m內。

2.2.3 薄層爆破

爆破時需要根據水利水電工程的結構形式、電站間距等因素設計，對距邊坡12 m內側的巖體應選擇薄層爆破的開挖方式，把開挖高度限制在3 m。薄層爆破是水利水電工程的難點，若間距、時間控制不好則會造成爆破失敗，發揮不了工程作用。

3 邊坡開挖支護的施工技術內容

涌溪水電站邊坡支護施工技術方案制定，既要符合工程項目理論標準，還要與實際工程項吻合。緊跟開挖作業面并滯后于開挖作業面1個臺階實施，由此不僅能防止開挖區域發生塌方，并且還能提高施工進度，節約施工成本，維護施工操作的安全性。施工過程中采取的方式包括：

3.1 錨桿施工方案

錨桿是邊坡支護在水利水電中的運用較多，涌溪水電站結合邊坡錨桿開展一期支護的方面較多。錨桿參數為Φ25@3 m×3 m，外露10 cm，按照梅花形分布，傾角 30°，灌注M20水泥砂漿;施工時選擇Φ48×3.5 mm的標準焊管、扣件，需做好施工腳手架的臨時建立工作，為創立安全平臺，需在上面鋪設滿竹膠板，并且對支架附近設置安全網，這樣可以保證高空作業的安全開展。錨桿鉆孔選擇手風鉆(Φ25L=6.1 m、Φ25L=6.5 m)和 YQ-100B簡易潛孔鉆(Φ25L=9.0 m)。整個操作過程利用Φ48 mm焊管和扣件搭設腳手架結構，腳手架層高在2.2 m左右，鉆孔需參照巖石走向、傾角等情況對錨桿孔角度調整，鉆頭直徑要比桿體直徑大18 mm左右，鉆孔鉆到標準深度之后，需采用高壓風清理干凈，把孔內雜質去除。錨桿使用II級普通螺紋鋼筋，水泥的強度等級是大于P.042.5的普通硅酸鹽水泥;砂的最大粒徑在2.5 mm內，以中細砂誒住;水泥砂漿強度達M20，安排人工注漿施工。

3.2 鋼筋網

對邊坡的破碎區域使用掛鋼筋網能夠不斷增強邊坡的穩定性。操作過程選擇Φ48 mm鋼管建立腳手架平臺，人工在現場綁扎鋪設鋼筋網Φ8@20 cm×20 cm，為施工運輸工作創造條件。完成人工運輸鋼筋網至需鋪設的區域之后，把鋼筋網進行加固處理，使其和邊坡內的錨桿頭有效焊接為一個整體。

3.3 噴混凝土

噴混凝土的作用是為了把開挖到位的邊坡建基面做強化處理，這樣可以防止建基面基巖在風吹日曬下被風化。此次施工利用放空洞出口配備的2臺JS1500型強制式拌和機統一供應混凝土，結合6 m3混凝土攪拌運輸車把混凝土送至施工現場。在腳手架的平臺上是有TK961型混凝土噴射機按濕噴法工藝噴射C20混凝土，厚度大小為10～20 cm，且每噴射一段時間進行檢查。

3.4 永久排水孔施工

本工程為保證邊坡長期正常排水，減少山體中的水壓力對邊坡造成破壞，進而引起次生災害，因而邊坡永久排水孔布設是支護施工中不可少的措施。永久排水孔主要用于有噴混凝土或貼坡混凝土的區域，這樣能有效緩解山體內部的水壓。施工中采用20 m3/min空壓機并配備YT-28手風鉆作為排水孔造孔施工的主要設備，排水孔孔徑為Φ50 mm，孔深為L=4 m@3 m×3 m，梅花形布置，排水孔仰角為10°，與錨桿間隔布置。在施工時需控制好排水孔的深度和角度，否則難以達到預期的永久排水目標。為避免排水孔在后期使用時出現塌孔現象，在排水孔內部安插Φ40 mmPVC排水盲材。本工程邊坡的永久排水孔直至目前排水效果良好。

4 結語

邊坡開挖技術對水利水電施工有著重要的作用，為了保證工程項目達到理想的質量標準，維持施工作業的安全進行，我們需積極采取此項技術操作。同時，這也是未來項目施工技術的發展趨勢。

［1］張國棟.小灣水電站右岸高邊坡開挖支護施工技術［J］.水利水電施工，2009.

［2］陳一兵.東深供水改造工程開挖邊坡臨時支護方案的選定［J］.水利水電，2000.

［3］楊簫.涌溪水電站高邊坡開挖與支護快速施工方法研究［J］.貴州水力發電，2008.

Technical Analysis of Slop Excavation Support Construction for Dehua Yongxi Grade Three Water Power Station

ZHANG Fa-rong
(Dehua County Water Conservancy Bureau of Fujian Province，Dehua 362500，China)

Construction of the water conservancy and hydropower projects are often conducted in special geological environment.The excavation and support of the slope foot is the key to water conservancy and hydropower projects，and also a comparatively difficult link when the geology condition is bad.If the link is not handled well it will often lead to different accidents.The correlative technical problems about slope excavation and support construction of the water power station are analyzed according to detailed project in the study.

Yongxi Dehua grade three water power station;slope excavation;collapse damage;support;construction technology

TV52

A

1007-7596(2011)05-0035-02

2011-02-21

張發榮(1954-)，男，福建德化人，助理工程師。