杨房沟水电站特高边坡危岩体综合施工技术

杨房沟水电站特高边坡危岩体综合施工技术

庄海龙

中国水利水电第七工程局有限公司第一分局四川彭山620860

摘要：针对杨房沟水电站特高边坡危岩体的特性，根据危岩体的系统分类及稳定性性等级，结合现场地质情况、危岩体识别技术、施工组织关系、稳定性监测结果等条件实时调整优化道路交通、施工措施、机械设备、施工工艺等有效实现建设项目的进度、成本和质量控制符合建设工程承包合同约定，确保获得较好的投资效益。

关键词：危岩体；识别；施工组织；动态调整；施工关键技术；杨房沟水电站

1工程概况

杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内的雅砻江中游河段上，是雅砻江中游河段一库七级开发的第六级。杨房沟水电站为一等工程，工程规模为大（1）型，挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝，坝顶高程EL.2101.85m，最大坝高155m。

坝址区两岸坡面节理发育，花岗闪长岩卸荷作用明显，岩体局部松动，山脊突出或边坡陡峻的局部块体形成了危岩体或危石群，危岩分布范围广，数量多，边坡稳定性较差。左、右岸的危岩体在数量、方量及分布范围均有一定规模，左岸危岩体处理最大处理高程为EL.2550.00m高程，右岸危岩体处理最大处理高程为EL.2555.00m高程。

随着水电开发向高山峡谷区发展，高陡边坡施工变得极为普遍，其施工工艺、难度、成本都大大提高。而随着后续大坝坝肩开挖及大坝混凝土浇筑，其施工期与运行期上部边坡围岩稳定性的安全问题非常突出，已成为制约高边坡水电工程建设周期、投资和安全的关键问题。

2施工特点及难点

（1）坝区边坡陡峭，危岩体治理施工便道、风、水、电管线布设困难，安全隐患突出。

（2）施工临建设施采用脚手架搭设平台，坡度陡，脚手架搭设困难，施工质量控制不严可能产生倾覆危险。

（3）材料均采用人工或滑（索）道进行倒运，运行效率低，安全隐患突出。

（4）人工清除危岩体时停滞在坡面的散落块体，清理时安全风险高。

（5）危岩体治理时段长，跨汛期，山体局部松散岩块存在掉落可能，安全风险高。

3设计意图

根据工程区两岸危岩体的具体分布位置、类型、变形破坏机制、稳定性评价及危险性分级，结合枢纽建筑物的布置，同时兼顾运行期和施工期安全等因素，遵循“按区段、分重点、全面、有效、安全、经济”的总体原则进行防护。

(1)在工程开挖边坡范围内的危岩体，不需要采取专门的工程治理措施，在施工过程中予以清除即可。

(2)在工程开挖边坡范围外的危岩体治理，可根据实际情况分别采用开挖、主动或被动防护网拦挡、加固及监测等手段：

①对直接危害工程施工或运行的危岩体，根据地形条件或部分利用前期勘探便道合理修建至危岩体的简易施工道路，在工程施工前将危岩体予以清除。在地形陡峭部位应有一定保护设施，以保障施工人员安全。

②对距离枢纽建筑物较远、不直接危害工程施工或运行、治理施工难度较大的危岩体，采取被动防护网进行拦挡。

③对高位危岩体或经常有崩塌落石的区域，采用柔性主动防护网和随机锚杆进行防护，并在可能崩塌部位下方相对较缓或冲沟地段设置拦渣墙或被动防护网进行拦挡。

④为避免危岩体清坡不止而危及后缘岩体的稳定，同时减少大规模开挖导致次生的危岩体，对局部有明显稳定性差、已有滑动、崩坍破坏迹象的部位进行清撬或小药量控制爆破处理；对自然稳定的危岩体尽量减少扰动，原始的植被树木尽量保留；并采取主动防护网、锚杆、锚筋束、锚索（辅以钢筋混凝土框格梁）、挂网喷混凝土、混凝土支撑等加固处理措施。

(3)在陡崖突出或倒悬部位、山脊部位等下部进行施工前，应先对坡面松散危石、碎石、浮渣等进行清理，再采取主动防护网、随机锚杆、挂网喷混凝土等加固处理措施，以免坡面落石、滚石等对施工人员造成伤害。对突出或倒悬岩体根据现场情况可采用混凝土支撑或混凝土塞等加固处理措施。

(4)为防止大坝、水垫塘等重要建筑物工程区最高一级陡崖与缓坡交界区域上的坡面落石、滚石对下方人员、设备等带来的安全隐患，在坝顶开口线以上相对较缓台地上设置一道被动防护网，并在拱坝下游泄洪雾化区边坡上每隔一定高差设置一道被动防护网进行拦挡。

4危岩体治理施工的关键技术

4.1危岩体辨识

根据不稳定块体与周围岩体间的关系，将危岩体进行系统分类。按危岩体的破坏模式可将危岩体分为孤石、坡积层、浅层潜在滑动块体、深层滑动块体，按照滑动块体破坏力学模型，又可分为坠落式、滑落式和倒悬式。

图3设计阶段已探明杨房沟左右岸坝址区边坡危岩体分布图

根据危岩体辨识技术及方法，杨房沟水电站经现场实地勘查，坝址区左岸边坡共新增危岩体6处、右岸边坡共新增危岩体3处，进一步确保了边坡围岩的稳定性。

4.2结合工程特点，确定合理的施工布置

危岩体处理区域边坡高陡，岩石裸露、破碎，且工作面地势较高，无施工道路到达，只有简易人工便道，前期材料设备均由人工搬运到环境边坡整治工作面，施工中存在很大安全隐患。

根据危岩体的系统分类及稳定性性等级，结合现场地质情况、施工组织关系、稳定性监测结果、时空动态响应等条件实时调整优化道路交通、机械设备、施工工艺等，主要有：①风水电及施工道路从施工区域外侧修建，避免反复修复；②采用简易卷扬机吊运或转运材料避免使用大型机械设备，从而降低施工成本，提高资源的利用效率；③根据施工道路交通、施工设备使用等情况，实时调整施工组织关系，避免交叉干扰，同时提高共用设备的利用率等。

（1）左岸

受左岸边坡开挖区及上下交叉作业的影响，危岩体施工道路、风、水、电等无法直接从边坡上布置至危岩体处理区域，存在被上部施工与边坡开挖损毁施工布置的可能。经过综合考虑，通过从左岸边坡山体的背面修建施工便道至边坡顶部，同时沿施工便道布置风、水、电线路至山顶（开挖线外）临时修建的卸料平台，在卸料平台部位集中布置变电器、空压机、蓄水池等统一供应危岩体治理所需的风、水、电。由于施工资源基本布置在山顶，距离危岩体处理区域较近，资源供给满足现场施工要求。

同时将施工人员安排在山顶临时修建的生活营地内，极大的缩短了施工人员至工作面的距离，提高了施工工作效率。

图4左岸危岩体治理施工便道

（2）右岸

右岸边坡相较于左岸更加陡峭，施工道路、风、水、电等根本无法沿山体布置至危岩体处理区域。经过现场实地勘查，沿导流洞进口上游侧较缓的旦波崩坡积体修建临时施工便道从红线外至右岸边坡山顶，同时沿施工便道布置风、水、电线路至山顶（开挖线外）临时修建的卸料平台，在卸料平台部位集中布置变电器、空压机、蓄水池等统一供应危岩体治理所需的风、水、电。施工供水所用水主要采用右岸年公沟内自然泉眼内的地下水，同时将该地下水采用一个A50塑料管通过缆索吊的承重绳引至危岩体处理范围较广的左岸边坡。由于施工资源基本布置在山顶，距离危岩体处理区域较近，资源供给满足现场施工要求。

同时在山顶上征用当地土地（红线外）用于修建临时生活营地，将施工人员安排在生活营地内，极大的缩短了施工人员至工作面的距离，提高了施工工作效率。

图5右岸危岩体治理施工便道

4.3选择合理、可行的支护脚手架，可有效的降低施工安全隐患，提高施工效率杨房沟水电站左右岸危岩体处理边坡陡峻，局部为陡坎和倒悬体。右岸边坡基本为垂直坡面，左岸边坡大面为70°～90°陡坡，覆石清理后局部存在小范围的倒悬体。由于左右岸边坡局部存在凸起倒悬岩体，坡面陡峭，脚手架立杆基本无生根处，加之处理高差大，施工难度非常之大，安全风险十分突出。

根据杨房沟左右岸危岩体不同位置及特点，选择不同的支护脚手架，可以有效的提高施工效率，增加施工期的安全。施工中采取了不同的脚手架搭设型式，说明如下：

（1）针对危岩体处理范围坡度较缓，危岩体底部可以形成小型施工平台的危岩体，可采用垂直落地双排脚手架和顺坡落地双排脚手架。该两种型式的脚手架为施工现场常用脚手架，搭设方便、简单、快速，在一定高度内，材料周转使用率高，脚手架直接作用于基岩上，基础处理方便，很大一定程度上加快了危岩体处理效率。

（2）局部危岩体处理范围广、高差超过50m，如左岸Z3-10和Z3-14危岩体处理高程差达70m，处理范围约5000平米，并且危岩体处理区域的边坡基本为垂直坡面。根据国内的实践经验，脚手架立杆采用单管的落地脚手架一般在50m以下。现场采用单管的落地脚手架进行搭设，同时在脚手架中部每20m高度设置一层减载平台，将一部分荷载传至坡面上，较小脚手架底部的受力，从而使70m高的脚手架更加稳定。使用减载平台有如下几个好处：①每20m一层的减载平台，采用型钢焊接而成，与坡面连接为一个整体，大大的提高了脚手架的稳定性及刚度，脚手架不宜整体或局部失稳；②减载平台可以做为材料转运及承重平台使用，解决了高边坡施工场地狭小的问题；③脚手架搭设范围广，势必造成材料周转使用率降低，而安装有减载平台后，脚手架同样采用的为单管落地的型式，最大程度上解决了材料周转的问题。

（3）危岩体所在边坡稳定性差，无法采用爆破清除，而如果采用全部搭设脚手架进行支护又可能存在在施工期间，边坡垮塌，如左岸Z1-10危岩体。故，采用分段搭设、分段支护的方式进行施工。优先对危岩体顶部及左右两侧部分进行支护，最后对中间部位进行支护。脚手架分段搭设立杆无支撑处，搭设型钢悬挑脚手架做为施工平台。采用型钢悬挑脚手架的优点有：①型钢悬挑脚手架搭设部位的危岩体完全与其它部位相隔开，脚手架部分的施工不会对其它部位造成影响，确保了其它部分危岩体的安全；②型钢悬挑脚手架底部支撑型钢与山体采用锚筋桩进行连接，稳定性及刚度得到保证，同时锚筋桩将搭设脚手架区域范围内的危岩体提前做了一个安全措施；③在脚手架立杆无法落地的情况下，型钢悬挑脚手架为最好的选择方案，大大的减少了排架的搭设范围。

图6减载平台脚手架及型钢悬挑脚手架搭设示意图

4.4EPC模式下危岩体支护方式、强度的动态调控，可有效的保证施工安全、降低施工成本

传统的边坡处理设计模式可概括为：地质勘查-力学分析-设计-施工，这种设计模式实际上是一种静态的过程，且其地质勘查和力学分析发生在边坡处理施工之前，并不能对边坡实际的地质条件和岩体力学特性进行准确的把握。这类似于一个灰色系统的问题，随着边坡处理过程的逐步开展，实际的工程地质信息逐步被揭露，灰色系统渐渐白化和明朗。显然，在地质信息未揭露前的基于灰色系统的工程防护设计不可能做到精确和完全合理，只有在边坡工程逐步揭露和信息白化的过程中根据即时获取的动态信息，对边坡开展动态优化设计工作，才能使设计更趋近于合理。

支护方式、支护参数的选择应综合考虑地质条件、施工扰动响应、对人员及设备安全影响，选择合适的支护方式和支护参数。案例如下：

①左岸Z1-7、8、9危岩体在清理过程中发现，不仅仅设计要求的范围内存在破碎岩体，危岩体处理区域周边的岩体同样存在掉落等安全隐患，设计与地质工程师现场勘查后将周边区域纳入危岩体范畴内，一同进行清理。坡面清理完成后，设计与地质工程师再次进行现场勘查，根据清理后坡面的情况，取消了原喷锚支护措施，更改为挂设主动防护网即可，这样即增大了危岩体处理范围，消除了底部施工的安全隐患，同时减少了施工成本。

②左岸Y3-14危岩体在爆破开挖完成后，设计与地质工程师进行现场勘查，发现爆破造成局部岩体开裂，存在极大的安全隐患，原支护方式无法满足规范要求。故调整了支护方式及参数，先在裂缝部位采用水泥砂浆粘贴玻璃条，进行裂缝变形观测，防止施工期该部位垮塌，再搭设简易脚手架优先进行裂缝部位的安全支护，确保施工期的安全，最后再从上游侧开始分区搭设脚手架进行系统支护，同时从上一区脚手架上向下一区施工安全锚杆后，才能进行下一区脚手架的搭设。就是这样的处理方式使得该危岩体在处理过程中无任何安全事故发生，施工现场地质与设计的及时勘查使得危岩体下方的雾化区边坡施工进度得以保证，同时确保了后续水垫塘、二道坝施工期及运行期的安全。

③右岸Y1-8、11及Y2-29危岩体在清理完成后，设计与地质工程师进行现场勘查，根据清理后坡面的情况，取消了原喷锚支护措施，更改为挂设主动防护网，同时将该3处危岩体的主动防护网连成为一片，这样即增大了危岩体处理范围，消除了底部施工的安全隐患，同时减少了施工成本。

5结束语

（1）特高边坡复杂地质条件下，危岩体治理是制约边坡开挖的关键因素。初期的安全支护形式多样，不必死板硬套，宜结合工程实际制定合理的开挖及支护方案，以保证影响边坡开挖的危岩体优先处理，确保边坡开挖的施工安全。同时，笔者认为：应将危岩体治理分期进行，对于影响其下部施工的危岩体优先处理，或者进行初期的安全支护，杜绝按套路施工造成资源和工期的浪费。

（2）合理的施工组织方案，结合现场地质情况可以有效地解决进度、安全与投资之间的矛盾，这就需要我们不断地进行总结和技术创新。

（3）在确保工程施工安全和质量的前提下，通过工程安全与投资准确评估、施工方案的精细化设计及动态优化调整、施工资源的合理配置等手段，实现工程建设的多目标协同施工及管理，降低施工成本并确保工程施工进度。

（4）强调和充分发挥设计、施工在整个工程建设过程中的主导作用。有利于设计、施工各阶段工作的合理衔接，有利于危岩体处理方案的动态调控和不断优化，有效实现建设项目的进度、成本和质量控制符合建设工程承包合同约定，确保获得较好的投资效益。

参考文献:

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