朱昌河水庫大壩高邊坡開挖施工

朱昌河水庫大壩高邊坡開挖施工張亞;劉猛【摘要】結(jié)合朱昌河水庫在進行大壩高邊坡工程地質(zhì)條件，分析開挖技術(shù)難題，簡述高邊坡開挖施工方法、技術(shù)要點.工程于2016年1月底開挖結(jié)束，沒有出現(xiàn)任何安全和質(zhì)量事故，高邊坡坡面平整，施工質(zhì)量好.【期刊名稱】《廣西水利水電》【年（卷），期】2016（000）004【總頁數(shù)】3頁（P50-52）【關(guān)鍵詞】朱昌河水庫;大壩高邊坡;土石方開挖;爆破施工;支護施工【作者】張亞瀏猛【作者單位】貴州省水利科學研究院，貴陽550002;中國水利水電第六工程局有限公司，沈陽110179【正文語種】中文【中圖分類】TV542;TV551.4朱昌河水庫工程位于北盤江二級支流朱昌河上（一級支流為烏都河），工程任務(wù)是以供水為主，兼顧發(fā)電。朱昌河水庫工程規(guī)模為中型，工程等別為B等。工程水庫正常蓄水位為1460.0m，校核洪水位1461.29m，總庫容4420萬m3。大壩軸線為朱家橋上游約320m的上壩線，攔河修建碾壓混凝土重力壩，壩長276.5m,壩頂高程為1461.4m，防浪墻高程為1462.6m，大壩最大壩高102.1m，由10個壩段組成。采用表孔泄洪方式，表孔寬27m，表孔溢洪道2孔，閘門尺寸（寬x高）為10mx6.03m,堰頂高程1454m。此外，朱昌河水庫的壩基地質(zhì)巖體為關(guān)嶺組第一段（T2g1）:泥灰?guī)r夾泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r、泥巖等，以及三疊系永寧鎮(zhèn)組第三巖組（T1yn3）灰?guī)r。值得注意的是，由于朱昌河水庫大壩左右岸高邊坡施工位置正好處在地勢非常陡峭的地段，由于其大壩的左岸開挖施工極容易受現(xiàn)場施工條件的限制，這就為壩肩開挖作業(yè)增加了很大的施工難度。因而，參建單位在對高邊坡進行開挖施工時，一定應(yīng)以安全性、可靠性以及連續(xù)性作為施工基本原則。朱昌河水庫工程地處黔西高原，該地區(qū)的西部地形較為平坦，高原地貌保存完好；但地區(qū)東部地面的切割較為強烈，這就使得該流域內(nèi)的可溶巖分布較為廣泛。其地質(zhì)情況主要表現(xiàn)為峰叢洼地、峰叢谷地、溶丘洼地以及巖溶槽谷等巖溶地貌。工程建設(shè)范圍內(nèi)，出露的地層有：石炭系、古生界泥盆系以及二疊系等。而朱昌河水庫大壩高邊坡所處的地質(zhì)情況，大多以碳酸鹽為主，其基巖呈現(xiàn)出裸露狀態(tài)且堅硬完整。上述地質(zhì)情況使得朱昌河水庫大壩高邊坡的施工建設(shè)，非常容易發(fā)生塌方或滑坡等自然災害。據(jù)參建單位對類似水利工程進行研究表明，在有地表水或地下水的軟土土層進行基坑開挖時，如若沒有采取相應(yīng)的降水、排水措施，將使高邊坡上的工程結(jié)構(gòu)因重力作用影響而失穩(wěn)。因此，開挖施工前，應(yīng)采取截水溝、集水井等降水排水措施，來提高開挖作業(yè)的安全穩(wěn)定性。此外，由于高邊坡開挖施工的梯段較高，這就使得挖方的尺寸以及放坡的空間很難得到滿足。在此情況下，在開挖坡腳以及巖石節(jié)理時，施工建設(shè)人員就很難根據(jù)巖石的特性找準放成的坡度，這就造成了邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高。如果氣候條件發(fā)生變化，就非常容易導致塌方事故的發(fā)生。針對這一問題，相關(guān)建設(shè)人員要在了解高邊坡所處巖性的基礎(chǔ)上，再實施與之相對應(yīng)的邊坡線開挖。同時，還要嚴格按照施工圖紙的支護施工要求，對基坑開口進行鎖口錨桿的支護施工。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，朱昌河水庫大壩工程高邊坡的頂部堆載過大，這就容易受到過往車輛以及施工的機械設(shè)備影響。在此背景下，邊坡坡體內(nèi)部的剪切應(yīng)力就會增大。當巖體或土體失去了整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，就會導致塌方事故的發(fā)生。該水利工程高邊坡的施工建設(shè)還存在巖石風化程度強以及土質(zhì)松軟的問題，如果開挖施工的方法不當或是開挖的順序存在不合理，都會導致塌方。因而，實際施工人員要嚴格按照自上而下的施工順序，來進行朱昌河水庫大壩高邊坡的開挖施工。3.1開挖分區(qū)根據(jù)左右岸的臨時路布置情況及馬道分布情況，大壩左壩肩開挖共劃分為17個區(qū)域，右壩肩開挖共劃分為4個區(qū)域，具體區(qū)域劃分情況見圖1。3.2技術(shù)難點朱昌河水庫壩址區(qū)河谷呈“U”字型，岸坡十分陡峻，兩岸山體雄厚，大壩壩基開挖高程1360.5m，右岸開挖共分11級馬道，馬道寬度為3~18m，馬道間高差為10~15m，高程1471.4m馬道以上為開口邊坡，坡度為1:1,高程1471.4m馬道以下開挖邊坡為1:0.5。左岸開挖共分4級馬道，馬道寬度為3.7~6m，馬道間高差為4~42.9m，高程1461.4m馬道以上為開口邊坡，坡度為1:1,高程1461.4m馬道以下開挖邊坡為1:0.7。本工程的難點在于大壩左岸高邊坡開挖，高程1461.4m馬道以上高邊坡開挖坡度為1:1，技術(shù)難度相對不大，但是高程1461.4m馬道以下高邊坡開挖坡度為1:0.7，垂直開挖高度為100.9m，開挖邊坡既陡且高，是本工程施工最大的難點。3.3施工技術(shù)控制3.3.1土方開挖高邊坡土方開挖，除了要按照自上而下的施工順序，還要進行分層作業(yè)。首先，施工人員要按照施工圖紙的設(shè)計要求，將高邊坡做成一定的坡勢，以提高排水效率；其次，實際的開挖過程中，要在開挖邊線的夕卜側(cè)位置上設(shè)置排水溝，以排除坡內(nèi)積水，這樣不僅能夠提高高邊坡土方結(jié)構(gòu)開挖的穩(wěn)定性，還能夠避免邊坡及馬道上形成積水；最后，對于高邊坡施工建設(shè)中，容易受風化程度影響發(fā)生崩解的土層，除了支護施工技術(shù)，還能通過預留保護層來進行土方開挖。按施工作業(yè)流程（見圖2），在對水庫大壩的主體工程進行施工前，要按照施工圖紙的開挖要求，清理完邊坡的風化巖塊、坡積物、殘積物和滑坡體，并在適當位置修筑攔碴坎，保證下部施工安全［3］。3.3.2石方開挖高邊坡石方開挖，要通過邊坡的預裂施工，即梯段微差爆破，進行自上而下的分層施工。主要有4個階段，分別是造孔；裝藥、堵塞和聯(lián)網(wǎng)；邊坡保護層開挖施工以及出渣施工。布孔：根據(jù)高邊坡開挖的厚度按梅花形布置；造孔：由于工程設(shè)計的預裂孔孔徑為中90mm,采用100B潛孔鉆施工造孔，但對高邊坡保護層開挖施工，應(yīng)采用TY-28手風鉆進行造孔；裝藥：要在一個爆破區(qū)的梯段造孔全部完成的前提下進行，由于主爆破孔是以乳化炸藥為主裝藥，應(yīng)采用人工裝藥的方式來保證裝藥的連續(xù)性；在進行分塊爆破時，應(yīng)采用后退式的開挖方式，以避免保護層的建基面被除渣設(shè)備破壞；出渣：應(yīng)根據(jù)左右岸壩肩所處的地質(zhì)條件，采用具有針對性的出渣方式。朱昌河水庫大壩進行石方開挖的全部工藝流程見圖3。3.3.3爆破施工根據(jù)朱昌河水庫現(xiàn)場實際情況，結(jié)合類似水利工程爆破施工經(jīng)驗，對石方開挖采用典型梯段爆破及預裂爆破，梯段高度控制在10m；遇有馬道及底部建基面時，則預留保護層進行淺孔爆破和人工撬挖處理。預裂孔傾角與邊坡開挖坡度一致，梯段爆破孔傾角控制在55°；梯段爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，底部加強裝藥（適當增加裝藥量）；預裂孔采用柱狀分段不偶合裝藥，孔底同樣集中加強裝藥。梯段爆破采用非電毫秒微差爆破網(wǎng)絡(luò)，非電毫秒雷管采用MS1~MS15段，電雷管起爆的方式進行；預裂炮孔和梯段炮孔若在同一爆破網(wǎng)絡(luò)中起爆，爆破順序應(yīng)先預裂，后由外（臨空一側(cè)）及里依次起爆梯段爆破孔。爆破孔應(yīng)妥善封堵，以保證爆破效果。預裂孔根據(jù)巖石條件，沿設(shè)計開挖邊線布孔或預留少量保護層厚度后布孔（如巖石破碎，預留少量保護層后直接利用沖擊錘破碎處理即可，以控制預留爆破后形成超挖），梯段爆破孔按梅花形布孔，聯(lián)網(wǎng)則根據(jù)爆破區(qū)域形狀，采用V形聯(lián)網(wǎng)或直線形聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。預裂孔施工，應(yīng)嚴格控制鉆孔角度，孔位要準確，防止形成欠挖或超挖過多的情況發(fā)生。為提高爆破效果，應(yīng)安排進行爆破試驗，驗證和調(diào)整擬定的爆破參數(shù)，并在實際施工中根據(jù)巖石條件進一步調(diào)整，以取得最佳爆破效果；同時，可考慮沿預裂孔與相鄰主爆孔間設(shè)置1~2排緩沖孔，以保護設(shè)計邊坡面。緩沖孔與預裂孔平行，并在與預裂孔相鄰的梯段孔之后起爆，以爆開預裂孔和梯段孔之間的巖石，且不損壞預裂坡面；緩沖孔裝藥量較前排梯段爆破孔減少1/2~1/3，其排距或孔距可適當小于主爆孔布置的距離。3.3.4支護施工支護施工采用的機械設(shè)備有：全自動液壓鉆機、KQL-100B潛孔鉆機、YT-28手風鉆鉆機以及CM351鉆機。朱昌河水庫大壩高邊坡的支護施工主要有3部分，分別是錨桿施工、掛網(wǎng)施工以及噴混施工。其中錨桿施工采用全站儀進行錨桿孔位放線。對于下傾孔的支護，相關(guān)建設(shè)人員采用了先注漿、后插桿的施工方法來保證邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而在永久邊坡位置，掛網(wǎng)施人員采用中8鋼筋進行施工建設(shè)。值得注意的是，掛網(wǎng)施工前要按照圖紙的設(shè)計要求，來進行網(wǎng)片的制作。此外，由于工程所處地形條件的限制，本工程進行噴混凝土施工，采用干噴法。為保證噴層的穩(wěn)定性，應(yīng)在噴混凝土2h后進行噴水養(yǎng)護，以保證掛網(wǎng)的實際作用效果。朱昌河水庫左岸高邊坡開挖從2015年5月13日開始，右岸高邊坡開挖從2015年3月16日開始，至2016年1月底開挖結(jié)束，合計開挖量約50萬m3。通過開挖方案的合理規(guī)劃，優(yōu)化爆破設(shè)計，克服了該高邊坡開挖質(zhì)量和安全控制的難點，保證了較好的開挖質(zhì)量，坡面平整，達到設(shè)計要求。工程從開挖至結(jié)束自始至終沒有出現(xiàn)任何安全和質(zhì)量事故，說明本工程高邊坡開挖技術(shù)方案可行。【相關(guān)文獻】張文斌，龍永平.靜態(tài)爆破技術(shù)在臨近水庫大壩高邊坡開挖工程