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摘要：随着经济和社会的快速发展，对能源的需求也在不断增多，为了满足需要我们必须大力兴建水利水电工程。为了保证工程质量，必须要重视对工程边坡的开挖和支护技术，这样才能更好的为经济的发展提供帮助。接下来，我们就对这个问题进行详细的介绍。
关键词：水利水电、边坡开挖支护、支护技术分析
中图分类号： TV212 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
本文以某水电站的左岸高陡边坡来分析的，所涉及的工程在开挖的过程中是平行流水作业,由外向里、分块、分区推进,在对边坡的外边线进行开挖时,采用的施工方式是定点推渣下江以及河床出渣,这使高陡边坡基坑出渣和开挖施工下渣之间的矛盾得到了有效的解决。为了保证工程安全,加强了开挖和支护工序的协调推进,浅层支护在施工过程中紧跟着开挖工作面,深层支护也迅速跟进。从安全监测的分析可以得出,边坡在开挖过程中产生了应力释放和变形,不过随着下挖及支护边坡施工的快速完成,整体上趋于收敛。
二、边坡开挖控制爆破施工的技术分析
根据高陡边坡在复杂地质条件下的施工特点,开挖施工中遵循的原则是“以开挖作为主线,以支护作为重点,对爆破进行严格控制,保证开挖的质量”。
1、爆破控制和爆破网络
爆破网络使用的是非电雷管孔间的微差顺序爆破网络,预裂孔在相邻梯段孔之前的起爆时间不得少于75ms～100ms。控制拱坝建基面预裂孔的最大单响药量在20kg以内,距离建基面30m之外的单响药量控制在100kg以内,15m以内的要少于或等于25kg,30m～15m的要少于或等于75kg,同时还要满足质点振动的速度要求。
2、爆破孔和缓冲孔
爆破孔和缓冲孔主要是使用液压钻进行钻孔,爆破孔和缓冲孔要平行,要控制预裂孔和缓冲孔之间的距离在1m～1.5m。预裂面和爆破孔孔底的垂直距离不得比2.5m小。缓冲孔的药卷直径为50mm,连续不耦合分两段装药,堵塞段为1.0m～1.5m,线装药的密度是2.0～2.8kg/m,第二段封堵孔口,第一段封堵中部。爆破孔的药卷直径为70mm,不耦合连续装药,单耗为0.4～0.55kg/m3,孔口堵塞为2.0m～ 2.5m。
3、预裂孔
预裂孔分作马道水平预裂孔和坡面预裂孔。使用YT28手风钻钻马道水平预裂孔,孔深为2m,间距为50cm,孔口堵塞为0.5m,线装药的密度是150～200g/m,药卷的直径为25mm;坡面预裂孔的孔径为90mm,造孔使用的是XZ-30潜孔钻,孔深为17.28m,超深为0.5m,间距为60cm～ 80cm,根据2个爆破梯段进行预裂。药卷的直径为32mm,不耦合导爆索串联间隔装药,加强底部,孔口堵塞为1.0m～1.5m,线装药的密度是260～350g/m。
三、边坡开挖的施工程序
1、土质边坡的开挖方式
在修建水电站时要开挖土质边坡，在施工时必须要保证一定的施工顺序，即由上至下进行。另外要确保每一次削坡层的厚度要控制在3米之内。削坡结束之后要使用反铲挖掘机进行作业面的削坡操作，另外在削坡的同时要进行修坡，要安排专业的施工人员进行。在施工过程中反铲挖掘机要通过已经修筑好的施工道路，并且建立起“之”字形的道路，这种形式有很多优点，最主要的是可以在作业过程中减少集渣环节，这样就可以有效的提高施工效率，降低施工成本。另外，在施工过程中还要加强检查力度。
2、开挖岩质边坡的方法
一般我们都采取钻爆法来进行岩质边坡的开挖施工，开挖的顺序也是从上到下进行的，并且采取毫秒微差梯段爆破和喷锚支护的方法。
（1）开挖逐层爆破。在开挖岩质边坡时，依据设计的规定应该采取分层的梯段爆破法。一般要将梯段的高度合理的控制在6到10米。由于岩质边坡是较薄的顺向的坡，另外开挖的坡角要比岩层的倾角大，所以最好不要进行太大的切脚开挖。经过研究调查显示，我们要将开挖爆破的梯段控制在6米左右，这样才能减少爆破的药量。
（2）台阶式分层爆破开挖。在经过一定的施工之后，边坡会受到各种因素的影响，这样就会加大支护难度。在爆破、岩层切脚和上层岩层的作用下，经常会出现滑塌现象。这是很不安全的，所以我们必须采取分层爆破的方式。
（3）薄层爆破开挖。对距边坡12m内侧的岩体采取薄层爆破开挖，其开挖高度控制在3m左右。
四、边坡支护的施工要点控制
1、水电站边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后于开挖作业面1个台阶进行，这样既可避免开挖区域出现塌方，同时又加快施工进度、保证了施工安全。随边坡下挖由上自下分层进行支护施工,紧跟着开挖工作面进行浅层支护,相对浅层支护,深层支护滞后一级马道(15m)。施工程序是:喷混凝土,锚杆束,排水孔,锚索。
2、控制边坡支护施工的技术
（1）深层支护
使用导向仪对锚索钻孔进行斜度控制,及时纠偏和测斜,使用轻型锚固钻机如XYZ-90或全液压锚固钻机等对锚索钻孔。使用灌浆对地质条件比较差的地方进行固壁。待编锚平台编制成束后把钢绞线绑扎牢固,而且和钢管导向帽的连接要稳固。下锚在探测锚索孔孔道合格后进行,要防止在下锚过程中整体扭转锚索体或使锚索体受到损坏。使用3SNS高压灌浆泵进行灌浆,使用溜槽入仓锚墩混凝土,待锚墩混凝土的强度达到设计要求后进行锚索张拉,对应油表采用YDC250-200型千斤顶对单根钢绞线进行对称循环张拉,根据设计值的90%控制初期张拉力,按照锚索的监测数据进行分析,以确定是否需要补偿张拉,锚索封锚最后进行。
（2）浅层支护
邊坡浅层支护的项目主要包括排水孔、锚杆束及喷混凝土等。
①使用XZ-30型钻机或QZJ100D(100B)潜孔钻机在边坡排架上进行排水孔钻孔,完成钻设后,及时进行清孔和安装。待钻孔到富水层后安装滤管。
②使用XZ-30钻机或全液压钻机进行锚杆束钻孔。采用开挖形成的施工平台进行全液压钻机造孔施工,可以高效、快速的进行钻孔施工。待完成排架搭设后,采用XZ-30钻机对边坡上部的孔位进行造孔。安装锚杆束的施工:使用后插杆先注浆的方式对岩层较完整的部位进行施工;使用后注浆先插杆的方式对岩层易塌孔、较破碎的部位进行施工。
③使用干喷法喷混凝土,通过滑道系统把水泥和骨料运到工作面。受喷面和混凝土喷射机的喷嘴要垂直,而且喷嘴要稍微偏向喷射的地方,且倾斜角不可大于10°。
五、边坡开挖的监测和物探分析
1、边坡开挖的监测
(1)边坡安全监测。通过永久与临时相结合的方式对内部变形监测进行断面布置的监测。经过分析监测资料,高程M14多点位移计测量的是的14.27mm,逐渐呈现收敛趋势。总体上锚杆应力计的变化不大,1841.5m高程的Rf5、1855.5m高程的Rr1及1885.95m高程的Rr1的累计应力达到了150MPa之上,不过变化量不大,其他锚杆应力的总量较小。总体上锚索测力计呈现衰减的趋势,变化较小,边坡趋于收敛。为了保证施工的安全性，我们必须在施工时严格按照以下内容进行：
①对开口线以外原始边坡坡面危岩进行处理。
②对边坡开口线上下一定范围进行锁口和锚固。
③对开挖边坡的巡视检查，做好地质预报工作。
④对地质不利结构面的重点辨识和处理。
⑤协调好开挖与支护的关系。
⑥利用马道层层设防，防止上部滚石坠物伤人。
⑦重视边坡安全监测成果对施工的指导作用。
(2)爆破振动监测。按照衰减规律的经验公式和爆破振动速度的传播可以得知边坡爆破振动的衰减规律,用来对边坡开挖施工的爆破振动控制进行指导。
2、物探检测
开挖的过程中在左岸坝肩的边坡上布置了长观孔、变模孔及声波孔以用作物探检测分析。全部检测孔全孔段的声波都平均达到了4000～6000m/s,建基面以下3m范围内是边坡爆破松弛破坏的主要集中地,孔口段的岩体完整性较差、裂隙发育、岩体破碎、孔壁粗糙,且波速较低,其他孔段的岩体完整性较好、孔壁光滑。采用物探检测和分析,可以使开挖技术参数得到不断的优化,施工工艺得到改进,边坡的开挖质量得到不断的提高。
六、结语
综上所述，建设水利水电工程时边坡的开挖技术是十分重要的，所以我们必须在施工时严格按照相关规定进行，这样才能保证施工质量，使施工的安全性得到保证，从而使水利工程得到更好的建设。
参考文献：
[1] 周江平：《锦屏一级水电站特高边坡施工的安全控制》，《人民长江》，2009年18期
[2] 杨箫：《涌溪水电站高边坡开挖与支护快速施工方法研究》，《贵州水力发电》，2008年02期
[3] 陶勇军 高艳海：《围堰堰肩及边坡开挖支护技术——以锦屏一级水电站上游围堰施工为例》，《技术与市场》，2010年09期
关键词：水利水电、边坡开挖支护、支护技术分析
中图分类号： TV212 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
本文以某水电站的左岸高陡边坡来分析的，所涉及的工程在开挖的过程中是平行流水作业,由外向里、分块、分区推进,在对边坡的外边线进行开挖时,采用的施工方式是定点推渣下江以及河床出渣,这使高陡边坡基坑出渣和开挖施工下渣之间的矛盾得到了有效的解决。为了保证工程安全,加强了开挖和支护工序的协调推进,浅层支护在施工过程中紧跟着开挖工作面,深层支护也迅速跟进。从安全监测的分析可以得出,边坡在开挖过程中产生了应力释放和变形,不过随着下挖及支护边坡施工的快速完成,整体上趋于收敛。
二、边坡开挖控制爆破施工的技术分析
根据高陡边坡在复杂地质条件下的施工特点,开挖施工中遵循的原则是“以开挖作为主线,以支护作为重点,对爆破进行严格控制,保证开挖的质量”。
1、爆破控制和爆破网络
爆破网络使用的是非电雷管孔间的微差顺序爆破网络,预裂孔在相邻梯段孔之前的起爆时间不得少于75ms～100ms。控制拱坝建基面预裂孔的最大单响药量在20kg以内,距离建基面30m之外的单响药量控制在100kg以内,15m以内的要少于或等于25kg,30m～15m的要少于或等于75kg,同时还要满足质点振动的速度要求。
2、爆破孔和缓冲孔
爆破孔和缓冲孔主要是使用液压钻进行钻孔,爆破孔和缓冲孔要平行,要控制预裂孔和缓冲孔之间的距离在1m～1.5m。预裂面和爆破孔孔底的垂直距离不得比2.5m小。缓冲孔的药卷直径为50mm,连续不耦合分两段装药,堵塞段为1.0m～1.5m,线装药的密度是2.0～2.8kg/m,第二段封堵孔口,第一段封堵中部。爆破孔的药卷直径为70mm,不耦合连续装药,单耗为0.4～0.55kg/m3,孔口堵塞为2.0m～ 2.5m。
3、预裂孔
预裂孔分作马道水平预裂孔和坡面预裂孔。使用YT28手风钻钻马道水平预裂孔,孔深为2m,间距为50cm,孔口堵塞为0.5m,线装药的密度是150～200g/m,药卷的直径为25mm;坡面预裂孔的孔径为90mm,造孔使用的是XZ-30潜孔钻,孔深为17.28m,超深为0.5m,间距为60cm～ 80cm,根据2个爆破梯段进行预裂。药卷的直径为32mm,不耦合导爆索串联间隔装药,加强底部,孔口堵塞为1.0m～1.5m,线装药的密度是260～350g/m。
三、边坡开挖的施工程序
1、土质边坡的开挖方式
在修建水电站时要开挖土质边坡，在施工时必须要保证一定的施工顺序，即由上至下进行。另外要确保每一次削坡层的厚度要控制在3米之内。削坡结束之后要使用反铲挖掘机进行作业面的削坡操作，另外在削坡的同时要进行修坡，要安排专业的施工人员进行。在施工过程中反铲挖掘机要通过已经修筑好的施工道路，并且建立起“之”字形的道路，这种形式有很多优点，最主要的是可以在作业过程中减少集渣环节，这样就可以有效的提高施工效率，降低施工成本。另外，在施工过程中还要加强检查力度。
2、开挖岩质边坡的方法
一般我们都采取钻爆法来进行岩质边坡的开挖施工，开挖的顺序也是从上到下进行的，并且采取毫秒微差梯段爆破和喷锚支护的方法。
（1）开挖逐层爆破。在开挖岩质边坡时，依据设计的规定应该采取分层的梯段爆破法。一般要将梯段的高度合理的控制在6到10米。由于岩质边坡是较薄的顺向的坡，另外开挖的坡角要比岩层的倾角大，所以最好不要进行太大的切脚开挖。经过研究调查显示，我们要将开挖爆破的梯段控制在6米左右，这样才能减少爆破的药量。
（2）台阶式分层爆破开挖。在经过一定的施工之后，边坡会受到各种因素的影响，这样就会加大支护难度。在爆破、岩层切脚和上层岩层的作用下，经常会出现滑塌现象。这是很不安全的，所以我们必须采取分层爆破的方式。
（3）薄层爆破开挖。对距边坡12m内侧的岩体采取薄层爆破开挖，其开挖高度控制在3m左右。
四、边坡支护的施工要点控制
1、水电站边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后于开挖作业面1个台阶进行，这样既可避免开挖区域出现塌方，同时又加快施工进度、保证了施工安全。随边坡下挖由上自下分层进行支护施工,紧跟着开挖工作面进行浅层支护,相对浅层支护,深层支护滞后一级马道(15m)。施工程序是:喷混凝土,锚杆束,排水孔,锚索。
2、控制边坡支护施工的技术
（1）深层支护
使用导向仪对锚索钻孔进行斜度控制,及时纠偏和测斜,使用轻型锚固钻机如XYZ-90或全液压锚固钻机等对锚索钻孔。使用灌浆对地质条件比较差的地方进行固壁。待编锚平台编制成束后把钢绞线绑扎牢固,而且和钢管导向帽的连接要稳固。下锚在探测锚索孔孔道合格后进行,要防止在下锚过程中整体扭转锚索体或使锚索体受到损坏。使用3SNS高压灌浆泵进行灌浆,使用溜槽入仓锚墩混凝土,待锚墩混凝土的强度达到设计要求后进行锚索张拉,对应油表采用YDC250-200型千斤顶对单根钢绞线进行对称循环张拉,根据设计值的90%控制初期张拉力,按照锚索的监测数据进行分析,以确定是否需要补偿张拉,锚索封锚最后进行。
（2）浅层支护
邊坡浅层支护的项目主要包括排水孔、锚杆束及喷混凝土等。
①使用XZ-30型钻机或QZJ100D(100B)潜孔钻机在边坡排架上进行排水孔钻孔,完成钻设后,及时进行清孔和安装。待钻孔到富水层后安装滤管。
②使用XZ-30钻机或全液压钻机进行锚杆束钻孔。采用开挖形成的施工平台进行全液压钻机造孔施工,可以高效、快速的进行钻孔施工。待完成排架搭设后,采用XZ-30钻机对边坡上部的孔位进行造孔。安装锚杆束的施工:使用后插杆先注浆的方式对岩层较完整的部位进行施工;使用后注浆先插杆的方式对岩层易塌孔、较破碎的部位进行施工。
③使用干喷法喷混凝土,通过滑道系统把水泥和骨料运到工作面。受喷面和混凝土喷射机的喷嘴要垂直,而且喷嘴要稍微偏向喷射的地方,且倾斜角不可大于10°。
五、边坡开挖的监测和物探分析
1、边坡开挖的监测
(1)边坡安全监测。通过永久与临时相结合的方式对内部变形监测进行断面布置的监测。经过分析监测资料,高程M14多点位移计测量的是的14.27mm,逐渐呈现收敛趋势。总体上锚杆应力计的变化不大,1841.5m高程的Rf5、1855.5m高程的Rr1及1885.95m高程的Rr1的累计应力达到了150MPa之上,不过变化量不大,其他锚杆应力的总量较小。总体上锚索测力计呈现衰减的趋势,变化较小,边坡趋于收敛。为了保证施工的安全性，我们必须在施工时严格按照以下内容进行：
①对开口线以外原始边坡坡面危岩进行处理。
②对边坡开口线上下一定范围进行锁口和锚固。
③对开挖边坡的巡视检查，做好地质预报工作。
④对地质不利结构面的重点辨识和处理。
⑤协调好开挖与支护的关系。
⑥利用马道层层设防，防止上部滚石坠物伤人。
⑦重视边坡安全监测成果对施工的指导作用。
(2)爆破振动监测。按照衰减规律的经验公式和爆破振动速度的传播可以得知边坡爆破振动的衰减规律,用来对边坡开挖施工的爆破振动控制进行指导。
2、物探检测
开挖的过程中在左岸坝肩的边坡上布置了长观孔、变模孔及声波孔以用作物探检测分析。全部检测孔全孔段的声波都平均达到了4000～6000m/s,建基面以下3m范围内是边坡爆破松弛破坏的主要集中地,孔口段的岩体完整性较差、裂隙发育、岩体破碎、孔壁粗糙,且波速较低,其他孔段的岩体完整性较好、孔壁光滑。采用物探检测和分析,可以使开挖技术参数得到不断的优化,施工工艺得到改进,边坡的开挖质量得到不断的提高。
六、结语
综上所述，建设水利水电工程时边坡的开挖技术是十分重要的，所以我们必须在施工时严格按照相关规定进行，这样才能保证施工质量，使施工的安全性得到保证，从而使水利工程得到更好的建设。
参考文献：
[1] 周江平：《锦屏一级水电站特高边坡施工的安全控制》，《人民长江》，2009年18期
[2] 杨箫：《涌溪水电站高边坡开挖与支护快速施工方法研究》，《贵州水力发电》，2008年02期
[3] 陶勇军 高艳海：《围堰堰肩及边坡开挖支护技术——以锦屏一级水电站上游围堰施工为例》，《技术与市场》，2010年09期