某水庫高邊坡開挖施工技術

文維

（盤州市水利投資有限責任公司，貴州 盤州 553537）

1 工程概況

出水洞水庫工程高邊坡主要包括：①兩岸壩肩邊坡開挖和支護；②溢洪道邊坡開挖和支護；③引水洞進口邊坡開挖和支護；④壩后一級泵站、35 KV變電站邊坡開挖和支護；⑤場內道路：1#道路K2+272-K2+500路段，2#道路K0+000-K0+100路段等4條路段；⑥3#主料場。

2 施工程序

2.1 土石坡開挖程序要求

水庫工程高邊坡開挖施工主要分為土方開挖和石方開挖。高邊坡的開挖必須嚴格按設計圖紙要求的坡比自上而下進行，臺階分級高度按設計要求進行。當設計無要求時，臺階高度控制在10～15 m。按設計要求對開挖出露的軟弱巖層、構造破碎帶及探洞配合排水措施進行噴錨支護等處理。整體邊坡支護逐層進行。開挖坡面無陡坡、反坡，對巖石斷層、裂隙、軟弱夾層、局部反坡及凹坑按設計標準要求處理。

2.2 開挖程序

①土方剝離隨梯段分層提前進行，隨后石方處理。土方剝離由挖機直接完成，石方梯段采用CM351 高風壓露天鉆機造孔完成，采用毫秒微差、預裂或光面爆破方式。②開挖原則，自上而下、先挖后支（挖一層支一層）。③土石坡開挖處理步驟：首先進行邊坡覆蓋層剝離、主體開挖及邊坡處理。其次邊坡與開挖同步進行邊開挖邊處理；支護措施滯后高差不應大于1個梯段高度。第三分梯段開挖。結合開挖區布置、機械性能并考慮爆破方式等諸多因素后確定大高度邊坡梯段高度，垂直邊坡梯段≤10 m。各層開挖前首先做好永久及臨時排截水措施，坡頂周邊設截水溝，各層開挖向外設1%～3%的放坡，避免工作面積水。開挖具體施工程序見圖1。

圖1 石邊坡開挖流程圖

3 邊坡開挖主要施工方法

3.1 土方邊坡開挖

①土方采用挖掘機逐層開挖，由自卸車短距離倒運至指定棄渣場。自上而下分層分段施工，隨時作成一定的坡勢。出現裂縫和滑動跡象暫停施工并采取應急措施，通知監理人,設置觀測點，并做好觀測記錄。②按設計圖紙中的層高、坡比、馬道位置、路線走向和斷面要求施工，不得亂挖、超挖。棄土按照渣場堆放規定執行。

3.2 石邊坡開挖施工技術

3.2.1 開挖技術特點

①石邊坡“自上而下，分層分塊”開挖，主要采用液壓鉆機鉆孔，手風鉆輔助。各層臺階按設計高度自上而下，分梯段鉆爆開挖均采用預裂爆破或光面爆破成型。石方采用挖掘機配合自卸車倒運。②根據總進度安排及開挖強度在各邊坡作業區布置1 臺Atlascopco ROCD7 履帶鉆機，2～4 臺YQ-100B 型潛孔鉆，4～6 臺YTP-28 型手風鉆；臨近邊坡時，增設緩沖孔，保護邊坡面。③邊坡石方開挖每層按設計圖紙要求設置馬道，采用梯段爆破作業。梯段主爆孔采用潛孔鉆機鉆垂直孔，按爆破試驗最佳爆破效果布置孔排、間距。以預裂爆破成型方式進行邊坡開挖，梯段采用毫秒微差擠壓爆破方式。石渣料裝運至指定渣場，并嚴格按照渣場規定進行堆放。④相鄰兩炮孔間巖面平整度≤15 cm，孔壁表層不出現明顯爆破裂隙；炮孔痕跡保存率：完整巖石≥80%，較完整和完整性差的巖石≥50%，較破碎和破碎巖石≥20%。⑤控制爆破參數，避免與預裂面相鄰的松動爆破孔破壞要保留的巖體或留下不應有的巖體。⑥當暴露出的挖方是適用材料和非適用材料相混雜的挖方部分時，應分別開挖、移運。適用材料供填方使用，且不應被非適用材料污染，已污染的材料應按棄方處理。⑦按施工圖紙和監理人指示處理軟弱巖層和構造破碎帶區域，并配合排水或堵水等措施。⑧邊坡支護逐層進行，上層支護必須保證下一層開挖安全。⑨施工開始至工程驗收期間應定期檢查邊坡的穩定性，若遇不穩定跡象應及時通知監理人，并立即采取有效措施。

3.2.2 石邊坡爆破參數初選值

①梯段爆破參數。YQ—100B 潛孔鉆、孔徑75～100 mm、梯段高10～15 m、鉆孔角度75°～90°、炮孔間距3～3.50 m、炮孔排距2.50～3 m、單耗0.30～0.35 kg/m3、炮孔堵塞長2.50～3.00 m、超深0.50～0.80 m。②預裂爆破參數。YQ—100B潛孔鉆、孔徑75 mm、孔距80～100 cm、藥卷直徑32 mm、不偶合系數2.30、線裝藥密度250～300 g/m。爆破前驗證參數初選值,施工中確定最佳爆破參數。③高邊坡預裂爆破布孔形式。見圖2。

圖2 邊坡預裂爆破布孔形式圖

3.2.3 開挖主要施工方法

①按設計要求挖好坡頂截水溝、坡腳排水溝。②自上而下用反鏟挖掘機剝離表土覆蓋層、開挖強風化巖層。③邊坡分層高度按設計要求執行、采用梯段爆破作業，梯段采用Atlascopco ROCD7 履帶鉆機（或YQ-100 潛孔鉆機）鉆垂直孔，孔排、間距布置按爆破震動要求由爆破試驗擬定，邊坡開挖擬預裂爆破成型（地質條件較差的部位，采用保護層方法進行開挖）；梯段采用毫秒、孔內外微差爆破方式進行。鉆孔開挖出渣設備有：Atlascopco ROCD7履帶鉆機、潛孔鉆、手風鉆、卡特挖掘機、DL505 裝載機、20 t 自卸車等。④開挖有結構要求建基面要預留基礎保護層，其厚度≥2.50 m 且大于等于上一層梯段藥卷直徑的35 倍。開挖保護層采用手風鉆淺孔、分層爆破。上部炮孔不得穿入保護層，鉆孔均不得鉆入建基面巖體。⑤控制爆破技術開挖邊坡輪廓面，對特別重要部位的開挖，需采用孔間微差爆破、孔內微差爆破、鉆防震孔、減震孔、表面覆蓋等一切必要措施，避免爆破震動的危害。⑥鄰近兩炮孔間不平整度≤15 cm，孔壁沒有爆破裂隙。炮孔痕跡保存率：完整巖石≥80%，次之的≥50%，較破碎和破碎的≥10%。⑦鄰近預裂面的爆破孔要控制其爆破參數達到爆破要求。⑧諸如馬道樣的臺階狀部位控制預裂爆破上部裝藥結構，不得破壞臺階上部巖石基礎；預裂范圍超出梯段爆破區以外7～15 m，預裂縫寬≥5 mm，具體數據以爆破試驗最佳結果擬定。⑨預裂爆破和相鄰梯段在同一爆破網絡中起爆時，預裂炮孔先于起爆≥75～100 ms。⑩鄰近設計建基面和設計邊坡的單段起爆藥量≤300 kg，其它最大起爆藥量≤500 kg；緊接保護層的上一層，單段起爆藥量≤100 kg；臨近設計邊坡坡面的炮孔，應采用緩沖爆破，最大一段的起爆藥量≤100 kg；邊坡預裂爆破的最大段起爆藥量≤50 kg。?保護層先期預裂、光面爆破開挖要求光爆孔前爆破孔≤2排，藥卷直徑應減小為主爆孔藥卷直徑的2/3～1/2。?按施工圖紙和監理人指示處理軟弱巖層和構造破碎帶區域，并采取排水等措施。?邊坡支護要開挖一層及時支護一層。?施工期定期監測邊坡穩定，若有不穩定跡象及時通知監理人立即采取有效措施。?爆破有特殊要求部位諸如新澆筑混凝土、新灌漿區、新噴錨支護區和已建建筑物，按照專門設計的爆破方案進行現場試驗，試驗報告報監理人審批。

3.2.4 不良地質邊坡開挖

①對邊坡巖體變動強化觀測，及時采取安全技術措施。②采取梯段內多次分層開挖措施以確保邊坡穩定。③對梯段內完成的分層及時支護，強化支護手段以確保安全施工。

4 結語

綜上所述，出水洞水庫高邊坡開挖施工技術結合工程概況，重點針對開挖施工程序及主要施工方法分析研究，形成指導水庫工程高邊坡開挖施工的有效施工方案。