水庫壩基開挖與邊坡支護(hù)施工技術(shù)探討

駱坦波

(福建省江海工程管理有限公司， 福建 泉州　362000)

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水庫壩基開挖與邊坡支護(hù)施工技術(shù)探討

駱坦波

(福建省江海工程管理有限公司， 福建 泉州362000)

壩基開挖與邊坡支護(hù)是工程施工過程中的重要工作，為確保基坑邊坡支護(hù)工作開展的安全、穩(wěn)定和有序，根據(jù)工程實際情況結(jié)合基坑邊坡支護(hù)安全施工過程中的相關(guān)參數(shù)設(shè)計、邊坡安全支護(hù)和基坑邊坡支護(hù)工作的監(jiān)測情況，分析壩基開挖與基坑邊坡支護(hù)安全施工專項方案。

水庫施工； 壩基開挖； 邊坡支護(hù)； 錨桿

水庫壩基開挖施工，具有嚴(yán)要求、施工難度大等特點。在壩基開挖施工過程中，為了保證開挖質(zhì)量，首先要保證作業(yè)面平整、干燥，鉆具、量具符合要求，及時進(jìn)行物探檢測，適時做好爆破試驗、調(diào)整爆破參數(shù)、優(yōu)化爆破設(shè)計；其次是搞好現(xiàn)場質(zhì)量控制、安全文明施工，跟進(jìn)邊坡支護(hù)工作，確保邊坡開挖質(zhì)量和邊坡穩(wěn)定，對邊坡應(yīng)采取支擋、加固等防護(hù)措施[1]。

1　工程介紹

福建省德化縣彭村水庫工程位于德化縣城區(qū)上游大樟溪浐溪干流上，壩址位于林地溪與國寶溪匯合口下游約2.5km處，壩址控制流域面積144.5km2，正常蓄水位642.00m，設(shè)計水位642.07m，校核洪水位643.93m，水庫總庫容7843萬m3，電站總裝機容量7.4MW。壩頂高程645.50m，壩頂寬7.58m，上游設(shè)鋼

筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程646.70m，防浪墻高4.50m，下游擋墻高2.10m，大壩趾板最低高程553.00m，最大壩高92.50m，壩頂長317.332m。壩體上游面坡度為1∶1.4，下游面坡度為1∶1.35，下游側(cè)每30m高差設(shè)一道2m寬的馬道，下游壩坡上共設(shè)二道馬道。

2　水文地質(zhì)條件

壩址河段長約350m，河流方向為N20°E，其上、下游河流方向分別為S70°E和S80°E。壩址河谷呈“V”字形兩岸山體較雄厚，地形基本對稱、較完整，兩岸地形坡度為30°～46°。河床寬20～30m，河底高程約555.00～557.00m。正常蓄水位642m時河谷自然寬度250～260m，河谷寬高比為2.9～3.0。地表大部分被第四紀(jì)地層覆蓋，植被發(fā)育，河岸邊及沖溝底部見有弱風(fēng)化基巖出露。壩址基巖巖性為燕山次侵入黑云母花崗巖(r52-3C3)。左右岸覆蓋層主要為坡殘積含碎石砂質(zhì)黏土層，灰黃色，干-稍濕，硬塑。河床覆蓋層為沖洪積砂卵石，零星分布漂石。壩址表現(xiàn)為斷層、節(jié)理裂隙為主，壩址發(fā)育3條斷層。

3　施工導(dǎo)流及圍堰

3.1施工導(dǎo)流

大壩屬三等工程，根據(jù)工程導(dǎo)流實際情況，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取10年一遇。考慮到大壩的結(jié)構(gòu)型式，在第二年汛前圍堰擋水階段，不僅要截流和填筑上下游圍堰，同時還要開挖趾板基礎(chǔ)、澆筑趾板混凝土，并將壩體連續(xù)填筑至度汛斷面，若圍堰過水，將對壩體施工和整個工程的進(jìn)展影響較大，經(jīng)分析比較，導(dǎo)流時段采用枯水期10月至次年4月洪水，相應(yīng)的設(shè)計流量為160m3/s。工程所在地屬山區(qū)性河流，洪水暴漲暴落，洪枯流量變幅較大。根據(jù)壩址處地形地質(zhì)條件和面板堆石壩的施工特點，選用河床一次斷流、隧洞導(dǎo)流的方式，即枯水期由上下游圍堰擋水，隧洞導(dǎo)流，汛期由壩體攔洪斷面擋水，隧洞導(dǎo)流的方式。

3.2施工圍堰

a.上游主圍堰釆用枯水期不過水土石圍堰。上游圍堰采用黏土斜墻土石圍堰，堰頂高程571.00m，最大堰高12.2m，堰頂長65.0m，寬6.0m，上游迎水面邊坡為1∶2.5，下游面邊坡為1∶2。上游迎水面護(hù)坡坡腳以下設(shè)寬1.0m，坡度1∶0.5上寬下窄倒梯形的截流槽，開挖深度穿過透水層，達(dá)到弱透水層的弱風(fēng)化基巖。

b.下游圍堰同樣采用黏土斜墻土石圍堰，堰頂高程558.70m，最大堰高5.0m，堰頂長33.7m，寬6.0m，上游面邊坡為1∶2.0，下游迎水面邁坡為1∶2.5。下游迎水面護(hù)坡坡腳以下設(shè)寬1.0m，坡度1∶0.5上寬下窄倒梯形的截流槽，開挖深度穿過透水層，達(dá)到弱透水層的弱風(fēng)化基巖。

4　壩基開挖方案

大壩壩基及趾板石方開挖分兩期進(jìn)行，一期開挖為汛期以前，基本完成河床以上岸坡和趾板部分的開挖施工；二期開挖為截流以后，完成河床段趾板石方及河床部位基礎(chǔ)開挖。

a.一期開挖，機械沿壩前各施工支路進(jìn)入壩肩開挖區(qū)，先剝離坡積土，再進(jìn)行該區(qū)趾板石方開挖及邊坡支護(hù)，三道工序分段流水作業(yè)。趾板石方預(yù)留保護(hù)層，一般石方開挖采用深孔預(yù)裂、梯段爆破方法開挖，保護(hù)層開挖采用淺密孔光面爆破方式。

b.截流后進(jìn)入二期開挖。將河床趾板、大壩基礎(chǔ)開挖，分成三個作業(yè)區(qū)，同時進(jìn)行開挖[2]。采用人工配合潛孔鉆開挖，人工用手風(fēng)鉆造淺密孔光面爆破方式進(jìn)行基礎(chǔ)保護(hù)層開挖，反鏟裝碴，自卸汽車?yán)\至棄碴場。

5　壩基開挖施工方法

5.1土石方開挖

在進(jìn)行土方開挖作業(yè)時，使用4臺PC220挖掘機進(jìn)行開挖，左右岸各兩臺，從已形成的臨時施工支路進(jìn)入壩肩，進(jìn)行土方開挖，按設(shè)計坡比逐層開挖。左壩肩開挖高程680.00m的運輸?shù)缆冯y以布設(shè)，只能采用高差6m就翻盤一次土石方，到裝渣平臺用挖掘機裝20t自卸汽車運至棄碴場。大壩截流以后，基坑排水基本完成后，開始河床開挖[3]。采用兩臺360挖掘機由下河床道路進(jìn)入壩基，從趾板向壩軸線方向進(jìn)行開挖，開挖石碴由自卸汽車?yán)\至棄碴場。

石方開挖按照從上到下的順序進(jìn)行，輪廓線開挖使用淺孔梯段爆破、預(yù)裂開挖的方法進(jìn)行施工。使用QZJ-100C潛孔鉆機鉆預(yù)裂孔，TITON500全液壓露天鉆機鉆爆破孔，保護(hù)層用手風(fēng)鉆開挖，人工對邊坡、趾板及斷層進(jìn)行處理。爆破參數(shù)以爆破試驗確定的數(shù)值為準(zhǔn)，在開挖過程中結(jié)合實際情況進(jìn)行修正。

a.淺孔梯段爆破。趾板使用石方開挖進(jìn)行施工，按照梅花形布置炮孔，炮孔深度為6m，間隔距離為1.8m，微差梯形聯(lián)接側(cè)側(cè)翼起爆系統(tǒng)，人工裝藥起爆。爆破完成后使用CAT345挖掘機裝車運送到棄碴場。

b.預(yù)裂爆破。根據(jù)設(shè)計，使用全站儀安好開挖邊線進(jìn)行放樣，并使用QZJ-100C潛孔鉆進(jìn)行鉆孔，使用測斜儀進(jìn)行糾偏[4]。人工裝藥后使用導(dǎo)爆索進(jìn)行引爆。孔底1.5m線裝藥量為1600g/m，孔頂部1.5m裝藥量為700g/m。

5.2趾板、高邊坡及斷層處理

進(jìn)行趾板開挖時，要清除邊坡浮石，對于開挖不到位的地方使用手風(fēng)鉆進(jìn)行光面爆破處理，并根據(jù)設(shè)計要求對邊坡進(jìn)行噴錨和錨固，然后進(jìn)行下一道工序的施工。趾板基礎(chǔ)保護(hù)層使用風(fēng)鉆造孔，使用密孔、淺孔并加20cm柔性墊層的光面爆破開挖方式，單孔起爆法起爆。炮孔上部使用不耦合裝藥，控制使用耦合裝藥結(jié)構(gòu)。斷層破碎帶開挖需要在趾板混凝土施工前三天使用風(fēng)鎬等設(shè)備進(jìn)行撬挖處理，保證其達(dá)到設(shè)計要求。

6　邊坡支護(hù)

工程邊坡支護(hù)主要采用錨桿施工，面層采用噴射C30混凝土掛網(wǎng)保護(hù)，重要部位采用網(wǎng)格梁加錨桿型式防護(hù)，確保邊坡的穩(wěn)定。

6.1原材料質(zhì)量控制

邊坡支護(hù)錨桿φ25、φ28，鋼筋網(wǎng)φ8、φ12及框架梁主筋φ20、φ8、φ12和C25、C30、M30所用42.5R、52.5R水泥及砂、碎石等原材料均由現(xiàn)場取樣送到有試驗資質(zhì)單位實驗室檢測，出具檢測報告證明合格后用于工程。采用送檢材料試驗C25、C30、M30各種試驗配合比，出具配合比設(shè)計報告單，施工過程中嚴(yán)格按配合比下料，攪拌均勻用到工程上。

6.2砂漿錨桿施工技術(shù)

砂漿錨桿施工時要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙將孔位和排距標(biāo)注出來，架設(shè)鉆機時，錨桿和水平夾角保持15°，砂漿錨桿使用潛孔鉆進(jìn)行造孔，自進(jìn)式錨桿使用YT-28風(fēng)鉆機，孔深滿足設(shè)計要求后，使用高壓氣和水聯(lián)合對孔壁進(jìn)行沖洗，錨桿鉆孔后，全數(shù)丈量孔深和孔距并登記于自檢表上，經(jīng)驗收合格后方可安裝錨桿[3]。施灌砂漿按照試驗配比進(jìn)行控制，灌漿壓力控制在0.2～0.3MPa，灌漿后要保持孔內(nèi)砂漿密實飽滿。

6.3自進(jìn)式錨桿施工工藝

在使用自進(jìn)式錨桿進(jìn)行施工時，為了保證錨桿的耐久度，要使用水泥砂漿將錨桿體包裹好，選擇合理的灌漿工藝和漿液配合比，錨桿和錨孔位置對準(zhǔn)后，先對風(fēng)鉆機進(jìn)行通水，氣鉆機轉(zhuǎn)動速度不宜過快，注意觀測鉆孔中流出水的情況，如果出現(xiàn)堵塞，要將錨桿后撤50cm，然后在緩慢進(jìn)尺，直至鉆機鉆進(jìn)到設(shè)計深度[5]。用鋼管將止?jié){塞通過錨桿外露端打入孔口內(nèi)10cm作為封孔注漿，注漿壓力控制0.2～0.3MPa。對管路配件、注漿泵、水泥漿液配合比等進(jìn)行檢查，達(dá)到要求后立即連接好接頭，開啟注漿泵進(jìn)行連續(xù)注漿，當(dāng)水泥砂漿從止?jié){塞的邊緣溢出后停止注漿。灌漿過程中如果出現(xiàn)了堵管的情況，要立即終止注漿泵的運行，并使電動機反轉(zhuǎn)1～2s泄壓，卸管對故障進(jìn)行檢查，將故障排除后恢復(fù)注漿，直至溢漿溢出后停止。漿液終凝之前，不允許碰撞、敲擊錨桿。

6.4噴射C30混凝土施工工藝

噴射混凝土指的是利用噴射機械，借助壓縮空氣作動力，通過高壓管道將拌和料高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成，主要有兩種方式。

a.干法噴射混凝土具有良好的密封性，鋪料均勻連續(xù)，生產(chǎn)能力為3～5m3/h，允許輸送骨料的最大顆粒直徑為25mm，垂直距離不能低于30m，水平距離不小于100m。

b.濕法噴射混凝土具有良好的密封性，鋪料均勻連續(xù)，生產(chǎn)率在5m3/h，允許輸送骨料的最大顆粒直徑為15mm，混凝土垂直方向上的輸送距離控制在20m以上，水平方向上混凝土輸送距離控制在30m以上。

在施工過程中，要將受噴面清理干凈，徹底清除雜物、松土、浮石等。將噴射厚度的標(biāo)志做好，使用水泥紙堵塞好坡面排水孔。噴射好混凝土后，避免排水孔失效。嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行下料，攪拌均勻，受噴面和噴頭的距離和角度要選擇好，降低回彈量，噴射混凝土要沿一定的方向進(jìn)行分塊和分區(qū)，從下到上、從邊沿往中間循序推進(jìn)，噴射混凝土厚度要達(dá)到設(shè)計要求。

7　結(jié)　論

水利工程的施工質(zhì)量直接關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)安全，因此必須加大執(zhí)法力度，狠抓質(zhì)量管理，堅持不懈，使水利工程施工質(zhì)量控制真正做到縱向全過程，橫向全系統(tǒng)，意識全方位，時間全控制，從而全方面地符合國家相關(guān)規(guī)定的要求。該工程從施工導(dǎo)流及圍堰、土石方開挖以及邊坡支護(hù)等幾個方面對水庫壩基施工技術(shù)進(jìn)行探討，工程嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行施工，取得了良好的施工效果，為類似工程提供了借鑒和參考。

[1]李晶.雅礱江錦屏一級水電站左岸壩肩邊坡支護(hù)效應(yīng)研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2011.

[2]李智林，池為，潘燕芳，等．萬家口子水電站拱壩及壩基加固效果研究[J].水電能源科學(xué)，2011，28(12)：118-119.

[3]王昆，李剛，盧剛.大丫口水電站壩址巖溶發(fā)育特征及壩基處理[J].云南水力發(fā)電，2014(6):56-57.

[4]蔣建林，張耀威.高碾壓混凝土雙曲薄拱壩壩基開挖預(yù)裂爆破技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2007(7):67-68.

[5]王國輝，孫蘭蘭.金哨水庫大壩基礎(chǔ)開挖施工技術(shù)[J].東北水利水電，2012(2):23-24.

Discussion on reservoir dam foundation excavation and slope support construction technology

LUO Tanbo

(FujianJianghaiEngineeringManagementCo.,Ltd.,Quanzhou362000,China)

Dam foundation excavation and slope support are important work in project construction process. Special plan of dam foundation excavation and foundation pit slope support safety construction is analyzed in order to ensure safe, stable and orderly foundation pit slope support work according to actual condition of the project through combining related parameter design, slope safety support and foundation pit slope support work monitoring condition in the foundation pit slope support safety construction process.

reservoir construction; dam foundation excavation; slope support; anchor rod

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.10.006

TV551.4

A

1005-4774(2016)10- 0019- 04