不良地質(zhì)條件下高邊坡施工穩(wěn)定技術(shù)

摘要：從已建水庫岸邊修建取水口時(shí)，受地形、地質(zhì)條件限制，豎井設(shè)計(jì)邊坡較陡，其施工安全與邊坡穩(wěn)定是確定施工方案的首要考慮因素。本文對不良地質(zhì)條件下高邊坡開挖部分的施工方法、邊坡穩(wěn)定分析及加固措施予以闡述，對類似工程具有普遍參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件 措施

中圖分類號：V2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

1 工程位置及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

大伙房水庫輸水二期工程取水頭部位于庫岸一突出的山梁，取水塔為岸邊豎井式。豎井上開口113×86m，下開口35×67.7m，頂高程140.2m，高差45.2－48.2m，在132.5和113高程設(shè)計(jì)有1m寬馬道。豎井由上到下邊坡坡度分別為1：0.75、1:0.3、1：0.1。工程量為17.4萬m3。

2 豎井開挖施工措施

石方開挖所有邊坡均采用預(yù)裂爆破進(jìn)行開挖，主爆區(qū)采用松動爆破。

采用CM351中空壓鉆機(jī)進(jìn)行周邊預(yù)裂孔和主爆孔的鉆孔任務(wù)，孔徑90-115mmm；YT26鉆機(jī)進(jìn)行欠挖部位、緩沖帶和保護(hù)層鉆孔任務(wù)，孔徑42mm。

結(jié)合馬道位置，預(yù)裂孔鉆孔盡量加深。主爆區(qū)采用松動爆破，梯段高度6-8m左右。主爆區(qū)底部3m采用保護(hù)層開挖，并預(yù)留20cm進(jìn)行人工撬挖。上游靠近帷幕灌漿線的緩沖帶采用光面爆破，孔深3.5m，與主爆區(qū)施工同步進(jìn)行。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1預(yù)裂爆破

根據(jù)爆破試驗(yàn)，預(yù)裂孔間距a：取800~1000mm，孔徑90mm，線裝藥密度0.25~0.35kg/m。采用間隔裝藥，藥包間隔0.8m綁于竹片上，導(dǎo)爆索聯(lián)接，將竹片貼于受保護(hù)巖石一側(cè)。底部1m高度采用連續(xù)加強(qiáng)裝藥。對于無水部位，將設(shè)計(jì)藥量相應(yīng)減少10%。預(yù)裂孔先于主爆孔50ms起爆。

3.2 梯段爆破

主爆孔采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，孔徑115mm，以孔深H=8m為例，進(jìn)行爆破參數(shù)確定：

1）孔深L=H+h=9.6m，其中超深h=（0.12~0.30）H；取h=0.2H=1.6m。

2）底盤抵抗線W1=nD=(20~40)×115=3500mm。式中n為與炮孔傾角、巖石硬度有關(guān)的系數(shù)。

3）孔距a和排距b：a=mW1=（0.8~1.4）×3500mm=3500mm； b=0.866a=3030mm。式中m為密集系數(shù)。

4）堵塞長度L2=(20~40)D=3500mm

5）單位耗藥量q：q取0.41 kg/m3。

6）單孔裝藥量：Q=kqabH=38.26kg。式中：k—克服前排孔巖石阻力的增加系數(shù)，取1.1~1.2。

7）裝藥結(jié)構(gòu)。采用乳化炸藥（防水）和2#巖石硝銨炸藥，為控制大塊率，分2段間隔裝藥。藥量分配為下層0.6Q，上層0.4Q，藥包中心間距3.5m。

8）起爆網(wǎng)絡(luò)。采用導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管復(fù)式連接，毫秒雷管非電起爆。為防止地面網(wǎng)絡(luò)被飛石砸壞，造成拒炮，采用地面不分段或少分段，而在孔內(nèi)分段的方法。

3.3 緩沖帶

上游緩沖帶采用淺孔光面爆破，采用Y26手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑42mm。

（1）主爆孔（以梯段深度H=3m為例）參數(shù)確定如下：

1）孔深L=H+h=3.6m 其中：超深h=（0.12～0.30）H；取0.2H=0.6m。

2）底盤抵抗線W1=nD=1260mm。

3）孔距a和排距b：孔距a和排距b：a=mW1=1500mm；b=0.866a=1200mm。

4）堵塞長度L2=(20~40)D=1260mm

5）單位耗藥量q：q選取0.41 kg/m3。

6）單孔裝藥量：Q=kqabH=2.55kg。

7）裝藥結(jié)構(gòu)。采用乳化炸藥（防水）和2#巖石硝銨炸藥，孔底集中裝藥。

（2）光爆孔

光爆孔間距a=500mm，線裝藥密度0.2-0.25kg/m，采用間隔裝藥，底部0.5m高度連續(xù)加強(qiáng)裝藥。對于無水部位，將設(shè)計(jì)藥量相應(yīng)減少10%。

（3）起爆網(wǎng)絡(luò)。采用導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管復(fù)式連接，毫秒雷管非電起爆。

3.4 保護(hù)層開挖

建基面預(yù)留了3m厚進(jìn)行保護(hù)層開挖。采用YT26鉆機(jī)造孔爆破后，效果不太理想，且進(jìn)步緩慢。后改為潛孔鉆造孔，孔徑為75mm，孔底設(shè)0.5m柔性墊層，效果較好，超挖量小。

4 邊坡穩(wěn)定分析及加固措施

4.1邊坡穩(wěn)定分析

根據(jù)開挖揭露，豎井巖性為太古代混合花崗巖，褐黃色，強(qiáng)風(fēng)化。巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造被破壞，僅殘留石英、長石顆粒，巖石較軟手可破碎，卸荷、風(fēng)化裂隙發(fā)育，其節(jié)理相互交叉切割將巖體切成網(wǎng)格狀巖塊，巖體較破碎。尤其兩側(cè)巖體滑落嚴(yán)重，中間則呈節(jié)理密集帶。開挖共揭露出25條節(jié)理裂隙。在開挖過程中，通過巖體波速測試、基坑物探測試結(jié)果，進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析，判斷潛在滑動破壞或者傾倒破壞的可能性

4.2 高邊坡加固方案設(shè)計(jì)

將取水口前緣后置11.95m，在預(yù)留巖埂設(shè)置單排帷幕灌漿，帷幕底線高程為91m。

根據(jù)揭露出的巖體條件，通過巖體穩(wěn)定分析，有針對性的確定邊坡加固措施：

（1）在開挖后，坡面立即采用錨噴支護(hù)，噴射砼C25厚100m，鋼筋網(wǎng)Φ8@150×150mm。

（2）不同高程主體支護(hù)結(jié)構(gòu)采用不同型式：

1）140.2~132.5m高程錨桿采用Φ22 L=2.5m 間距2m；

2）132.5~116m高程錨桿采用Φ25 L=3.5m 間距2m，對節(jié)理發(fā)育部位錨桿長度增加至5m；

3）116m高程以下部位錨桿采用Φ25 L=5m 間距2m。

（3）針對施工中揭露的不利滑裂面及倒懸體，為避免深層滑動，采用Φ42 L=5m 間距2.5m固結(jié)灌漿花管代替錨桿加固巖體：

（4）為降低地下水的影響，在高程130m以下設(shè)置Φ50PVC排水花管，孔深2m 間距3m，梅花形布置，花管上開孔孔徑3mm，孔距30mm。

4.3 施工量測及結(jié)果分析

在豎井基坑下游開挖邊坡0+61.95樁號布置了一個(gè)安全監(jiān)測斷面，同時(shí)在開挖邊坡范圍共布設(shè)20個(gè)施工期量測點(diǎn)，根據(jù)監(jiān)測及量測數(shù)據(jù)，巖體變形基本穩(wěn)定，設(shè)計(jì)的加固方案保證了施工期邊坡的穩(wěn)定。

5 結(jié)語

從已建水庫修建取水口時(shí)，受地形限制，一般場地狹窄，無法放坡開挖，使得豎井的開挖坡度設(shè)計(jì)較陡，同時(shí)由于取水口靠近岸邊，地質(zhì)條件較差。因此，在進(jìn)行豎井高陡邊坡施工時(shí)，必須對圍巖的施工穩(wěn)定采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以保證施工安全。本文對不良地質(zhì)條件下高邊坡開挖部分的施工方法、邊坡穩(wěn)定分析及加固措施進(jìn)行了闡述，對類似工程具有普遍參考價(jià)值。

作者簡介：魏廣宇，1970年12月出生，女，本科，高級工程師，從事水利工程施工技術(shù)研究；

作者簡介：于明鑫， 1971年4月出生，男，本科，高級工程師，從事水利工程施工技術(shù)研究；