大渡河沙坪一级水电站开挖支护施工要点分析

大渡河沙坪一级水电站开挖支护施工要点分析

傅伟

中国水利水电第十六工程局有限公司，福建福州350000

摘要：随着社会经济的发展，水电站建设需求量日益增加，其中边坡开挖及支护技术的应用，对整体水电站工程的建设质量息息相关，直接关系到整体工程稳定性与安全性。基于此，要结合工程特点，优化边坡开挖及支护施工技术控制，保障整体工程施工效果的提升。文章主要对大渡河沙坪一级水电站开挖支护施工要点进行分析，进一步提升工程质量，为后续水电站的安全施工创建良好的条件。

关键词：大渡河沙坪；一级水电站；开挖支护施工

开挖支护施工是大渡河沙坪一级水电站工程施工的重要组成部分，要结合工程特点，选择合适的开挖方式和支护技术，进一步提升水电站工程施工效率，保障整体工程施工安全，减少塌方、滑坡等边坡危害的出现，为水电站功能作用的正常发挥奠定良好的基础。

一、工程概述

沙坪一级水电站位于四川省乐山市金口河区境内，是大渡河干流水电规划的22个梯级水电站中的第20级沙坪梯级水电站的第一级，上接枕头坝二级水电站，下邻沙坪二级水电站。供电范围为四川电网。本工程主要内容为右坝肩边坡开挖支护、桠溪沿江中转料场挡排工程、G245复建公路工程。右岸坝肩边坡开挖高度一般为40～110m，最大开挖坡高约130m，由于右岸坝肩施工对G245国道复建、泄洪闸基坑的施工干扰较大，因此安排在泄洪闸基坑开工前完成。工作范围为右岸G245国道上方边坡开挖、支护，以及局部坐落在覆盖层上的G245国道基础开挖、支护（主要是黑山沟沟口及下游转弯段）。G245国道上方边坡最大高度约90m，主要工作包括土石方开挖、系统锚杆、锚筋桩、预应力锚索、排水孔、喷混凝土、混凝土挡渣墙、开口线上方混凝土截排水沟、被动网、主动网、清坡、危岩体处理等。G245国道基础内侧坡高度最大约15m，主要工作包括土石方开挖、系统锚杆、锚筋桩、排水孔、混凝土基础浇筑等。

二、开挖方案

（一）坝肩逐台阶分层开挖

土石方开挖具有工程量较大、工期紧、施工强度高、干扰大的特点。由于开挖边坡较陡，开挖高差较大，开挖时采用分层开挖结合永久边坡预留临时边坡进行分层，右岸EL625设置1个集碴平台，以防边坡开挖时落石滚落至G245国道，集碴平台结合设计马道修筑简易便道与主便道相接方便出碴。为降低开挖强度，工程开工后以闸上0+218、闸下0+70、为界分3个大开挖区，开挖B区按段分成I、II、III三个分区进行自上而下分层开挖，开挖工程量主要集中在B段，A、C段作为B段支护时的调节[2]。施工进场后，首先结合开挖工作面布置规划，修筑开挖施工道路，在开挖施工道路的同时，进行植被清除和覆盖层剥离、土方开挖、挖机出碴。具体如图1所示。

图1 分区开挖示意图

（二）控制爆破施工

右坝肩边坡下方有G245国道穿过，成昆铁路从坝址左岸以明线形式经过，在坝肩上方架有35kv高压线，属于复杂环境下的爆破工程，对整个工程项目采取B级控制爆破标准，严格控制爆破程序，保证开挖任务顺利高效进行。本工程开挖时，采取爆破震动控制、爆破飞石控制等措施，优化爆破设计以保证边坡安全及周边设施设施的安全[3]。

（三）土石方明挖

（1）土方开挖。表土覆盖层、土方开挖工直接采用cat336或PC240挖掘机配25t自卸汽车运输出渣；强风化岩上部开挖采用集渣，cat336挖掘机挖装，25t自卸汽车出渣；不用钻爆部位的边坡修整直接采用PC240挖掘机修坡。施工注意测量跟踪检查放样，反铲挖削时预留30cm厚保护层，保护层采用人工清挖修整。（2）右岸集渣平台。右岸EL625高程设置集渣平台，渣料系松散渣料，采用CAT336或PC240挖掘机挖装，25t自卸汽车运输出渣，遇到挖不动的大块石或巨石，采用手风钻预先爆破解小，或采用破碎锤裂解[4]。（3）强风化岩上部覆盖层推挖、装运。对开挖体比较紧密时，先用YT320型推土机推渣，再用挖掘机装渣，利用25t自卸汽车运输出渣。推至永久边坡附近时，用PC240反铲修坡，并留30cm保护层，以待人工修坡。边坡开挖要加强跟踪测量，以避免不必要的超挖。（4）人工修坡。PC240反铲修坡之后，预留的30cm厚的保护层需人工挖除，永久边坡坡度严格按施工图要求进行施工。（5）石方开挖。石方开挖采用钻爆法，分块梯段爆破，马道采取保护层开挖。边坡分层梯段开挖，采用从坝址上游侧往下游侧推进。在实际作业中，不同的结构形式，需要采取差异化的爆破方式，其中，对于边坡块体开挖，需要利用预裂爆破法对边坡进行开挖；针对马道预留保护层，需要利用水平光面爆破法和孔底设柔性垫层法等方式进行操作。钻孔主要采用哈迈HM-90钻机、CM351液压钻、手风钻。石渣采用cat336或PC240挖掘机挖装，25t自卸汽车出渣。YT320推土机集渣及渣场平整，清理工作面[5]。

（四）开挖钻孔爆破

（1）梯段爆破，坝肩开挖中按照自上而下，采用分层、分块梯段爆破的原则进行操作。大坝坝肩岩石分层梯段开挖，在具体实施中，需要提起那对覆盖层进行清挖，然后才能利用专业设备进行挖掘，形成良好的临空面，为后续爆破块的实施奠定良好的基础。在该工程中，需要结合具体的地质条件，针对性选择钻孔设备，并对优秀的开挖爆破经验进行借鉴和应用，引进控制爆破技术

[6]。

（2）边坡预裂爆破，该方式主要在坝肩边坡开挖作业中进行使用，同时还需要通过特定的装药方式实施爆破，即不耦合间隔装药方式。在实际操作中，不同的坡度需要选择差异化的钻孔设备，如针对超过10m的台阶，需要利用分层爆破方式进行开挖，并提前预裂。梯段爆破前先形成预裂缝，降低主爆区爆破时对边坡及支护的振动影响；不偶合间隔装药使预裂爆破区受力均匀，成缝贯通，避免边坡因集中装药造成的破碎或贴坡现象。预裂爆破起爆网路采用塑料导爆索传爆，起爆方式采用数码电子雷管。

（3）水平建基面开挖，坝肩马道采用预留保护层开挖方式，预留保护层厚度为2.0m，爆破孔采用手风钻造孔。预留保护层开挖采用水平光面爆破法和孔底设柔性垫层法两种爆破方法。水平光面爆破法光爆孔采用微损伤装药结构。

（4）光面爆破，光面爆破采用不耦合装药，同时还需要结合实际情况，对不耦合系数进行严格控制，一般情况下需要将其控制在2～5范围内。采用先期预裂，光面爆破开挖保护层时，光爆孔前的爆破孔一般不多于两排，在前沿清理结束后施爆。缓冲孔炮孔间距不大于1.5m，药卷直径应减小为主炮孔药卷直径的2/3～1/2。光面爆破起爆网路采用塑料导爆索传爆，起爆方式采用数码电子雷管[7]。

（五）开挖施工降尘控制措施

在边坡开挖爆破翻渣作业中，会形成严重的扬尘问题，所以需要通过喷雾洒水方式对扬尘扩散进行控制，并在翻渣前对石渣进行湿润。具体为：（1）爆破前的洒水降尘措施。采用高压软管从就近的风、水管路接引至爆破区范围，进行爆前的洒水，降低爆破时产生的扬尘[8]。（2）爆破后的喷雾降尘措施，边坡开挖爆破后，可采用高压软管从就近的风、水管路接引至爆破区范围固定安装的RB200加强型喷雾机，进行爆破后的（高压气、水混合）喷雾洒水，控制爆破后产生的炮烟及扬尘。（3）翻渣过程中的降尘措施，边坡开挖爆破后，将进行上部翻渣至下部集渣平台，在翻渣过程中将采用高压风水管接引至开挖工作面，在开挖工作面上方安装RB200加强型喷雾机进行高压（高压气、水混合）喷雾洒水，控制翻渣过程中产生的扬尘。其中，风送式降尘喷雾机主要参数如表1所示。

表1风送式降尘喷雾机主要参数

三、支护工程

（一）锚杆、锚筋桩施工

锚杆钻孔中，要利用全站仪布设控制点，并利用油漆标识；对锚杆孔的钻孔位置、孔向、孔深严格控制，把孔位、孔深偏差分别控制在100毫米、50毫米以内。结合钻孔直径需求的不同，选择差异化的钻孔设备，完成钻孔后需要利用高压风、高压水对孔内积水进行吹洗，并通过喷水装置进行降尘处理。完成锚杆、锚筋桩制作后，要进行注浆锚杆施工，即在孔底插入风管、水管，并用风、水联合冲洗钻孔，保证孔内干净无岩屑。利用专业搅拌机均匀搅拌砂浆，并使用专业的锚杆注浆机进行注浆，注浆开始或中途停止30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路；注浆时，注浆管应插至孔底50mm～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拨出；杆体插入后，若孔口无砂浆溢出，应及时补注[9]。先注浆的锚杆，在钻孔内注满浆后立即插杆；后注浆的锚杆，在锚杆安装后立即进行注浆，注浆压力通过现场试验确定。注浆时，把注浆管插入孔底，随着边注浆边向外拔注浆管，直至注满为止。

图2 锚杆施工工艺流程

（二）喷射混凝土施工

该工程中主要的混凝土材料有水泥、骨料、水、钢丝网等，还包含速凝剂、早强剂、减水剂等外加剂。按照一定的配合比进行均匀搅拌。在边坡喷射混凝土中需要按照分层分段分片的方式依次操作，并按照从下而上的顺序进行喷射。分层喷射中，每层厚度为4厘米左右，在前一层混凝土终凝后才能开展下一层的喷射。沿着开挖面对钢筋网进行铺设，并与锚杆进行牢固连接，然后对钢筋与岩棉之间的空隙喷射混凝土，并与钢筋黏结好，确保钢筋网混凝土保护层厚度与施工图纸要求相同。具体流程如图3所示。

图3 喷射混凝土施工工艺流程图

（三）预应力锚索施工

右岸边坡支护工程量大，支护形式多样，包括锚索、锚筋桩、锚杆等支护方式，开挖与支护的进度关系控制要求高，闸上0+218～闸下0+70段由于工期紧，采用爆破后暂不出渣，利用渣料平整成一施工平台，作为锚索的施工平台，支护完成后进入下一层的施工，出渣一层支护一层。根据开挖的分区，多工作面的调度，保证锚索、锚喷支护与开挖之间的平衡调配[10]。

（四）排水孔施工

完成边坡锚固、注浆作业后开展排水孔施工，孔位偏差控制在20厘米以内，该工程中主要应用的钻孔设备有YT28手风钻、YQ100B型潜钻孔。对开孔孔位偏差控制在20厘米以内，并在变更孔位时要挣得监理人同意；严控钻孔深度，排水孔孔底偏差控制在1/40孔深以内；要控制孔斜，每钻孔10米就要测量一次孔斜，一旦发现偏斜需要及时纠偏。完成钻孔后需要利用大流量水流对排水孔进行冲洗。一旦钻孔中发生掉钻、坍孔、漏水等问题，要及时上报，并立即停钻，通过压缩段长进行灌浆处理的方式进行处理。要对潜孔钻钻孔速度进行控制，防止土质堵塞气孔。完成凿孔后要利用高压风吹除孔内岩粉，并使用高压水快速冲洗，同时安装定型产品，对排水孔进行保护。

四、结语

综上所述，为了提升一级水电站工程的施工质量，需要对边坡开挖及支护技术进行优化应用，严格控制技术操作，实现规范性建设，保障整体工程施工效果的提升，为水电站功能作用的发展创建良好条件。

参考文献

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[8]杨付贵. 锦屏一级水电站左岸抗力体开挖与支护施工 [J]. 中国高新技术企业, 2010, (07): 156-158.

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