水利水电工程中边坡开挖支护技术的应用论述
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【摘要】：随着我国经济的不断发展，水利工程建设也步入了快车道。本文结合笔者所参与的某水电站左岸高陡边坡开挖支护工程,简要探讨了边坡开挖支护技术,在加快开挖施工进度的同时,加强开挖和支护工序协调推进，以期能为所需者提供借鉴。
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
笔者所参与的水利水电工程在开挖过程中进行的是平行流水作业,从外向里、分块、分区的方式进行推进,在对边坡外边线开挖时,其采用的施工方式则是定点推渣下江以及河床出渣的方式,这就很好的解决了高陡边坡基坑出渣和开挖施工下渣之间的矛盾。为了有效地保证工程安全,工程加强了开挖和支护工序协调推进,在施工过程中浅层支护紧跟开挖工作面,深层支护迅速跟进。从安全监测分析,边坡在开挖中产生的应力释放和变形,但在随着下挖及支护边坡施工快速的完成,整体上还是趋于一个收敛的状态。
一、边坡开挖控制爆破施工技术
从高陡边坡复杂地质条件下施工特点出发,在进行开挖施工的过程中，遵循“以开挖为主线,以支护为重点,严格控制爆破,保证开挖质量”的原则。
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少于75ms-100ms。控制拱坝建基面预裂孔最大单响药量在20kg以内,距离建基面30m之外单响药量控制在100kg以内,15m以内要少于或等于25kg,30m-15m要少于或等于75kg,同时还要满足质点振动速度要求。
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,爆破孔和缓冲孔平行,控制预裂孔和缓冲孔之间距离在1m-1.5m。预裂面和爆破孔孔底垂直距离不得小于2.5m。缓冲孔药卷直径为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,线装药密度是150-200g/m,药卷直径为25mm;坡面预裂孔孔径为90mm,造孔使用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。
二、边坡开挖和支护的施工程序
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。
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。
三、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
边坡浅层支护的项目主要包括排水孔、锚杆束及喷混凝土等。
3.2.1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。
3.2.2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。
3.2.3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°。
四、边坡开挖的监测和物探分析
1、监测
4.1.1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监测。经分析,高程M14多点位移计测量是14.27mm,呈现逐渐收敛趋势。总体上锚杆应力计变化不大,1841.5m高程的 Rf5、1855.5m高程的Rr1及1885.95m高程的Rr1累计应力达到150MPa之上,不过变化量不大,其他锚杆应力总量较小。总体上锚索测力计呈衰减趋势,变化较小,边坡趋于收敛。
4.1.2爆破振动监测
按照衰减规律经验公式和爆破振动速度传播，我们可以得到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作指导。
2、物探检测
开挖过程在左岸坝肩边坡上布置长观孔、变模孔及声波孔，并将其作为物探检测分析。全部检测孔全孔段声波平均达到4000～6000m/s,建基面以下3m范围内是边坡爆破松弛破坏主要集中地,孔口段岩体完整性差、岩体破碎、裂隙发育、孔壁粗糙且波速低,其他孔段岩体完整性较好、孔壁光滑。通过物探检测和分析,可使开挖技术参数不断优化,施工工艺更好的得到改善，边坡开挖质量不断提高。
结论
此项工程对边坡开挖支护作了相应的技术处理,在有效保证施工工期的同时,也很好的保证了混凝土和边坡开挖的质量,提前完成预定工期,给各项施工提供了不小的支持,为以后的施工积累了宝贵的经验。
参考文献：
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