论文部分内容阅读
【摘要】：受到各种地质环境的影响，水利水电工程常常面临着诸多施工问题。地质条件下边坡的开挖及支护问题长期以来都是工程作业的重要环节，且也是施工问题的高发阶段，影响了整个水利水电工程的顺利实施。文章介绍了边坡开挖控制爆破施工的技术，提出了边坡开挖支护施工技术措施。
【关键词】：水利水电；施工；边坡开挖；边坡支护
【 abstract 】 : by all kinds of geological environment, water conservancy and hydropower projects often faces many problems of construction. Geological conditions of the slope excavation and supporting problem has long been an important link of the project, and is the list of construction stage, affect the smooth implementation of the water conservancy and hydropower projects. This paper introduces the controlled blasting construction slope excavation of technology, puts forward the slope excavation support construction technical measures.
【 key words 】 : water conservancy and hydropower; The construction; Slope excavation; Slope shoring
中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
引言
在不同的水利水电工程项目实施时，因边坡复杂多变的特点而给工程作业带来很大的难度，严重阻碍了项目施工的顺利进行。此外，由于耽误施工工期而增加成本造价的问题较为多见，这些都成为了工程单位需要积极思考的问题。因此，施工时，需根据现场情况边施工、边勘察、边调整,了解边坡的工程地质和水文地质情况,给施工操作人员指明正确的技术方向，从而有效防范边坡岩体的顺层滑塌，保证边坡开挖的轮廓尺寸的科学性，促进水利水电工作质量的提升。
1．工程案例
某水电站工程是Ⅱ等工程,工程的规模属于(2)型。经过勘察得出此水电站的厂房开挖及支护的工程量情况：土方明挖24.62万m3,石方明挖56.09万m3,护坡混凝土0.83万m3,各类锚筋根数达0.5万。借鉴工程的具体作业图纸，得知设计厂房边坡最大开挖高在120m,实际施工边坡最大开挖高差在140m。水电站厂房的形式是岸边式地面厂房,厂房的相关位置处于钢筋混凝土面板堆石坝坝后右岸。厂内共布置了4台水轮发电机组,总装机容量达880MW,主厂房的长136.0m、宽25.3m、高67.58m,机组安装高程358.9m。厂房388.7m高程以上边坡基本按1：0.5,1：1,1：1.5的坡比进行开挖操作。对开挖边坡每隔15m则布置一马道,马道宽为2～3m。厂房389.5m高程之下的基础多数是垂直开挖。一期支护厂房边坡时选择锚喷，二期支护时选择钢筋混凝土护坡或锚索加固处理。
2边坡开挖控制爆破施工的技术
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”。
2.1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。
2.2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。
2.3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,超深為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。
3边坡开挖和支护的施工程序
3.1边坡开挖的施工程序
使用由上而下分层的方式进行边坡开挖,在开挖每一层的过程中,沿上、下游的方向分成了三个施工区,每个施工区都是由外向里分块推进,每块的面积约为30m×20m,每个区块都是根据开挖施工工序进行平行流水作业。
3.2边坡支护的施工程序
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。
4边坡开挖支护施工技术措施
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。具体采用如下施工方法:
4.1锚杆施工方法
锚杆是边坡支护施工中常用的方法,水电站结合边坡锚杆开展一期支护的方面较多，如：厂房后边坡477m高程以下、右坝肩530m高程以下、放空洞出口465m高程以下等范围都可使用此技术。锚杆参数为Φ25@3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露100cm，按照梅花形分布，倾角30°，灌注M20水泥砂浆；施工时选择Φ48×3.5mm的标准焊管、扣件，需做好施工脚手架的临时建立工作，为创立安全平台，需在上面铺设满竹胶板，并且对支架附近设置安全网，这样可以保证高空作业的安全开展。锚杆钻孔选择手风钻(Φ25L=6.1m、Φ25L=6.5m)和YQ-100B简易潜孔钻(Φ25L=9.0m)。整个操作过程利用Φ48mm焊管和扣件搭设脚手架结构，脚手架层高在2.2m左右，钻孔需参照岩石走向、倾角等情况对锚杆孔角度调整，钻头直径要比杆体直径大18mm左右，钻孔钻到标准深度之后，需采用高压风清理干净，把孔内杂质去除。锚杆选用II级普通螺纹钢筋,水泥采用强度等级不低于P.042.5的普通硅酸盐水泥,砂选用最大粒径小于2.5mm的中细砂,水泥砂浆强度等级为M20,采用人工注浆并安装锚杆。
4.2钢筋网铺设
水电站在边坡施工中为有效遏制边坡岩体遇水后发生塌滑、塌方等地质灾害,在边坡的破碎区域选用挂钢筋网的手段以进一步提高边坡的稳定性。如厂房边坡477～428m高程、放空洞出口边坡415～465m高程以及右坝肩全部开挖区域均采用钢筋网护坡。施工时采用Φ48mm钢管搭设脚手架平台,人工在现场绑扎铺设钢筋网Φ8@20cm×20cm,一般铺设面积为2m×2m,以便于运输。在经过人工运输钢筋网至需铺设的区域后,将钢筋网严密紧贴岩面,并与边坡内原有的锚杆头牢固焊接,使其连成整体。
4.3喷混凝土施工
喷混凝土是一期支护中常用的施工方法,其主要目的是将开挖到位的边坡建基面进行强化封闭,以减少和避免建基面基岩在风吹日晒下进一步风化的机会。该施工方法在厂房边坡开挖、放空洞出口边坡开挖、右坝肩开挖中普遍使用,并取得了良好的效果。
本工程在边坡喷混凝土的施工中,通过放空洞出口配备的2台JS1500型强制式拌和机统一供应混凝土,采用6m3混凝土搅拌运输车将混凝土运至施工现场,利用锚杆施工已搭设好的钢管脚手架平台,采用TK961型混凝土喷射机按湿喷法工艺喷射C20混凝土,喷射混凝土的厚度为10～20cm,喷混凝土施工时由预先埋设的钢筋条进行控制,采用钻孔法检查其喷射厚度。
4.4排水孔施工
考虑到边坡长时间的排水问题,避免山体中的水压力给边坡带来过大的损害，制定边坡永久排水孔布设方案则成为了支护施工较为常用的方法。永久排水孔在喷混凝土或贴坡混凝土区域中的运用广泛，其对于减轻山体内部的水压很有帮助。本次选择20m3/min空压机并配备YT-28手风钻作为操作的相关设备，排水孔孔径为Φ50mm,孔深为L=4m@3m×3m,分布形式为梅花形，排水孔仰角在10°,和锚杆分开布置。考虑到防止排水孔在运行中发生塌孔现象,在排水孔内部安插Φ40mmPVC排水盲材，其获得的排水效果较为显著。
4.5贴坡混凝土支护
贴坡混凝土在边坡施工支护中是普遍采取的一种方式，该操作对水电站边坡施工的运用条件为厂房后坡高程达390m,该贴坡混凝土是厚度大40cm的C20混凝土(二级配),为保证顺向边坡的稳定性而在边坡局部陡峭的区域增加钢筋条带混凝土。选择贴坡混凝土时要确保良好的持续性，施工操作必须按照水工混凝土的标准严格控制。
结束语
该工程通过对边坡开挖支护采取相应的技术措施,保证了施工工期,保证了混凝土和边坡开挖的质量,提前完成了预定工期,给各项施工都提供了有力的支持,同时也积累了一些非常宝贵的经验。
参考文献：
[1]崔政权，李寧.边坡工程———理论与实践最新发展[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[2]水利部水利水电规划设计总院.预应力锚固技术[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[3]翟才旺.黄河小浪底工程泄水建筑物出口边坡稳定分析及工程治理[J].西北水电.2009.
【关键词】：水利水电；施工；边坡开挖；边坡支护
【 abstract 】 : by all kinds of geological environment, water conservancy and hydropower projects often faces many problems of construction. Geological conditions of the slope excavation and supporting problem has long been an important link of the project, and is the list of construction stage, affect the smooth implementation of the water conservancy and hydropower projects. This paper introduces the controlled blasting construction slope excavation of technology, puts forward the slope excavation support construction technical measures.
【 key words 】 : water conservancy and hydropower; The construction; Slope excavation; Slope shoring
中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
引言
在不同的水利水电工程项目实施时，因边坡复杂多变的特点而给工程作业带来很大的难度，严重阻碍了项目施工的顺利进行。此外，由于耽误施工工期而增加成本造价的问题较为多见，这些都成为了工程单位需要积极思考的问题。因此，施工时，需根据现场情况边施工、边勘察、边调整,了解边坡的工程地质和水文地质情况,给施工操作人员指明正确的技术方向，从而有效防范边坡岩体的顺层滑塌，保证边坡开挖的轮廓尺寸的科学性，促进水利水电工作质量的提升。
1．工程案例
某水电站工程是Ⅱ等工程,工程的规模属于(2)型。经过勘察得出此水电站的厂房开挖及支护的工程量情况：土方明挖24.62万m3,石方明挖56.09万m3,护坡混凝土0.83万m3,各类锚筋根数达0.5万。借鉴工程的具体作业图纸，得知设计厂房边坡最大开挖高在120m,实际施工边坡最大开挖高差在140m。水电站厂房的形式是岸边式地面厂房,厂房的相关位置处于钢筋混凝土面板堆石坝坝后右岸。厂内共布置了4台水轮发电机组,总装机容量达880MW,主厂房的长136.0m、宽25.3m、高67.58m,机组安装高程358.9m。厂房388.7m高程以上边坡基本按1：0.5,1：1,1：1.5的坡比进行开挖操作。对开挖边坡每隔15m则布置一马道,马道宽为2～3m。厂房389.5m高程之下的基础多数是垂直开挖。一期支护厂房边坡时选择锚喷，二期支护时选择钢筋混凝土护坡或锚索加固处理。
2边坡开挖控制爆破施工的技术
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”。
2.1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。
2.2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。
2.3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,超深為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。
3边坡开挖和支护的施工程序
3.1边坡开挖的施工程序
使用由上而下分层的方式进行边坡开挖,在开挖每一层的过程中,沿上、下游的方向分成了三个施工区,每个施工区都是由外向里分块推进,每块的面积约为30m×20m,每个区块都是根据开挖施工工序进行平行流水作业。
3.2边坡支护的施工程序
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。
4边坡开挖支护施工技术措施
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。具体采用如下施工方法:
4.1锚杆施工方法
锚杆是边坡支护施工中常用的方法,水电站结合边坡锚杆开展一期支护的方面较多，如：厂房后边坡477m高程以下、右坝肩530m高程以下、放空洞出口465m高程以下等范围都可使用此技术。锚杆参数为Φ25@3m×3m，L=6.1m/6.5m/9m，外露100cm，按照梅花形分布，倾角30°，灌注M20水泥砂浆；施工时选择Φ48×3.5mm的标准焊管、扣件，需做好施工脚手架的临时建立工作，为创立安全平台，需在上面铺设满竹胶板，并且对支架附近设置安全网，这样可以保证高空作业的安全开展。锚杆钻孔选择手风钻(Φ25L=6.1m、Φ25L=6.5m)和YQ-100B简易潜孔钻(Φ25L=9.0m)。整个操作过程利用Φ48mm焊管和扣件搭设脚手架结构，脚手架层高在2.2m左右，钻孔需参照岩石走向、倾角等情况对锚杆孔角度调整，钻头直径要比杆体直径大18mm左右，钻孔钻到标准深度之后，需采用高压风清理干净，把孔内杂质去除。锚杆选用II级普通螺纹钢筋,水泥采用强度等级不低于P.042.5的普通硅酸盐水泥,砂选用最大粒径小于2.5mm的中细砂,水泥砂浆强度等级为M20,采用人工注浆并安装锚杆。
4.2钢筋网铺设
水电站在边坡施工中为有效遏制边坡岩体遇水后发生塌滑、塌方等地质灾害,在边坡的破碎区域选用挂钢筋网的手段以进一步提高边坡的稳定性。如厂房边坡477～428m高程、放空洞出口边坡415～465m高程以及右坝肩全部开挖区域均采用钢筋网护坡。施工时采用Φ48mm钢管搭设脚手架平台,人工在现场绑扎铺设钢筋网Φ8@20cm×20cm,一般铺设面积为2m×2m,以便于运输。在经过人工运输钢筋网至需铺设的区域后,将钢筋网严密紧贴岩面,并与边坡内原有的锚杆头牢固焊接,使其连成整体。
4.3喷混凝土施工
喷混凝土是一期支护中常用的施工方法,其主要目的是将开挖到位的边坡建基面进行强化封闭,以减少和避免建基面基岩在风吹日晒下进一步风化的机会。该施工方法在厂房边坡开挖、放空洞出口边坡开挖、右坝肩开挖中普遍使用,并取得了良好的效果。
本工程在边坡喷混凝土的施工中,通过放空洞出口配备的2台JS1500型强制式拌和机统一供应混凝土,采用6m3混凝土搅拌运输车将混凝土运至施工现场,利用锚杆施工已搭设好的钢管脚手架平台,采用TK961型混凝土喷射机按湿喷法工艺喷射C20混凝土,喷射混凝土的厚度为10～20cm,喷混凝土施工时由预先埋设的钢筋条进行控制,采用钻孔法检查其喷射厚度。
4.4排水孔施工
考虑到边坡长时间的排水问题,避免山体中的水压力给边坡带来过大的损害，制定边坡永久排水孔布设方案则成为了支护施工较为常用的方法。永久排水孔在喷混凝土或贴坡混凝土区域中的运用广泛，其对于减轻山体内部的水压很有帮助。本次选择20m3/min空压机并配备YT-28手风钻作为操作的相关设备，排水孔孔径为Φ50mm,孔深为L=4m@3m×3m,分布形式为梅花形，排水孔仰角在10°,和锚杆分开布置。考虑到防止排水孔在运行中发生塌孔现象,在排水孔内部安插Φ40mmPVC排水盲材，其获得的排水效果较为显著。
4.5贴坡混凝土支护
贴坡混凝土在边坡施工支护中是普遍采取的一种方式，该操作对水电站边坡施工的运用条件为厂房后坡高程达390m,该贴坡混凝土是厚度大40cm的C20混凝土(二级配),为保证顺向边坡的稳定性而在边坡局部陡峭的区域增加钢筋条带混凝土。选择贴坡混凝土时要确保良好的持续性，施工操作必须按照水工混凝土的标准严格控制。
结束语
该工程通过对边坡开挖支护采取相应的技术措施,保证了施工工期,保证了混凝土和边坡开挖的质量,提前完成了预定工期,给各项施工都提供了有力的支持,同时也积累了一些非常宝贵的经验。
参考文献：
[1]崔政权，李寧.边坡工程———理论与实践最新发展[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[2]水利部水利水电规划设计总院.预应力锚固技术[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[3]翟才旺.黄河小浪底工程泄水建筑物出口边坡稳定分析及工程治理[J].西北水电.2009.