1475m高邊坡開(kāi)挖支護(hù)工程分析
牛鵬利
（蘭州理工大學(xué) 水利水電工程系 蘭州 730000）
【摘 要】黃登電站壩址區(qū)兩岸邊坡陡峻，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，局部區(qū)域邊坡陡緩相間，由于本工程開(kāi)挖邊坡高度高達(dá)1475m，開(kāi)挖工程量大，開(kāi)挖強(qiáng)度高，施工道路布置困難，石渣下江問(wèn)題突出，存在很多難點(diǎn)和不確定性因素，如何在開(kāi)挖過(guò)程中合理規(guī)劃爆破作業(yè)分區(qū)、優(yōu)化施工方案，完善各項(xiàng)控制措施，加快施工進(jìn)度、防止石渣下江后雍高河床水位，造成河道擁堵是本工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。針對(duì)以上諸多問(wèn)題本文提出了一些應(yīng)對(duì)土石方開(kāi)挖的具體措施，尤其要解決此類高邊坡開(kāi)挖支護(hù)的難度。
【關(guān)鍵詞】 高邊坡開(kāi)挖、支護(hù)；難點(diǎn)分析； 解決高邊坡開(kāi)挖、支護(hù)難度
1.研究高邊坡開(kāi)挖支護(hù)的背景
1.1 工程概況
黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，采用堤壩式開(kāi)發(fā)，是瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案的第五級(jí)水電站，以發(fā)電為主。上游與托巴水電站，下游與大華橋水電站相銜接，壩址位于營(yíng)盤(pán)鎮(zhèn)上游，地理坐標(biāo)約為東經(jīng)99°07′11″，北緯26°33′35″。電站地理位置適中，對(duì)外交通十分便利。壩址左岸有縣鄉(xiāng)級(jí)公路通過(guò)，公路里程距營(yíng)盤(pán)鎮(zhèn)約
壩址控制流域面積9.19×104km2，多年平均流量
1.1.2 工程布置及建筑物
工程樞紐主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、泄洪放空底孔、左岸折線壩身進(jìn)水口及地下引水發(fā)電系統(tǒng)組成。
碾壓混凝土重力壩，壩頂高程
本工程為高山峽谷區(qū)的大型水電站工程，樞紐兩岸地形陡峻，施工道路布置困難，工程開(kāi)挖邊坡高，開(kāi)挖支護(hù)工程量大，兩岸壩肩壩基邊坡最大開(kāi)挖高度約
1.2 水文氣象和工程地質(zhì)分析
1.2.1 水文氣象條件
瀾滄江流域總體屬于西部型季風(fēng)氣候，其顯著特點(diǎn)是干、濕二季分明。冬春季節(jié)主要受西風(fēng)帶環(huán)流控制，夏秋季節(jié)受西南季風(fēng)環(huán)流控制，中下游還受到副熱帶低緯度天氣系統(tǒng)及副高邊緣的東南氣流影響。水汽來(lái)源主要是西南暖濕氣流。一般5月～10月為雨季，11月～翌年4月為干季。由于瀾滄江縱跨十二個(gè)緯度，在地區(qū)和垂直方向上氣候有明顯差異。上、中、下游可大致對(duì)應(yīng)于三個(gè)氣候區(qū)。
黃登水電站位于瀾滄江上游河段，該流域?yàn)榈蜏厣儆甑那嗖馗咴吆畾夂騾^(qū)。該區(qū)大部分處于青藏高原高海拔地區(qū)，其緯度約在北緯29°～34°之間，是西風(fēng)帶冷空氣容易影響的地帶。冬季受冷空氣的影響和高海拔地區(qū)強(qiáng)烈的輻射降溫作用，極端最低氣溫可降至
1.2.2工程地質(zhì)條件
左岸壩段位于8號(hào)沖溝及6號(hào)山梁部位，地形陡峻，自然坡度一般50°～65°，多陡壁，基巖裸露。巖層橫河展布，傾向下游，傾角70°～85°，巖性為T3xd8層變質(zhì)火山角礫巖、變質(zhì)火山細(xì)礫巖夾變質(zhì)凝灰?guī)r和T3xd7層，T3xd7層高程
右岸壩段位于7號(hào)沖溝下游側(cè)山梁部位，自然坡度一般40°～55°，局部為陡崖，基巖裸露。巖層橫河展布，傾向下游，傾角70°～85°，巖性為T3xd8變質(zhì)火山角礫巖、變質(zhì)火山細(xì)礫巖夾變質(zhì)凝灰?guī)r。厚度較大的變質(zhì)凝灰?guī)r夾層主要有：tp9、tp10、tp11。壩肩高程
2. 開(kāi)挖、支護(hù)施工強(qiáng)度及資源分析
2.1 土石方明挖施工強(qiáng)度
土石方開(kāi)挖高峰月強(qiáng)度為60.4萬(wàn)m3，其中土方高峰月強(qiáng)度為3.0萬(wàn)m3，石方開(kāi)挖高峰月強(qiáng)度為57.4萬(wàn)m3。L＜
2.2 主要施工機(jī)械設(shè)備配置及分析
㈠ 開(kāi)挖鉆孔設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算
依據(jù)本標(biāo)開(kāi)挖特點(diǎn)，開(kāi)挖鉆孔設(shè)備主要選用CM-351型潛孔鉆機(jī)、壽力-古河PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)和液壓鉆機(jī)。CM-351鉆機(jī)和壽力-古河PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)主要用于邊坡預(yù)裂孔鉆孔，液壓鉆機(jī)主要用于爆破孔鉆孔，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。液壓鉆鉆孔時(shí)，爆破孔間排距基本參數(shù)為3×
⑴ 爆破孔計(jì)劃
石方開(kāi)挖月強(qiáng)度57.4萬(wàn)m3，每月按25天計(jì)算，每天需挖量為：574000(m3)÷25(天)=22960 (m3/天)。
液壓鉆機(jī)鉆孔每延米爆破方量按
每天液壓鉆機(jī)需完成的鉆孔米數(shù)為22960×60%÷7.5=
每天潛孔鉆機(jī)需完成的鉆孔米數(shù)為22960×40%÷12=
本工程計(jì)劃投入的鉆機(jī)鉆爆破孔能力為：
5臺(tái)ROC D7液壓鉆機(jī)日鉆孔能力為：5×320=
4臺(tái)ECM580液壓鉆機(jī)日鉆孔能力為：4×300=
3臺(tái)CM-351潛孔鉆機(jī)日鉆孔能力為：3×200=
2臺(tái)PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)日鉆孔能力為：2×240=
液壓鉆機(jī)日總鉆孔能力為
潛孔鉆機(jī)日總鉆孔能力為
⑵ 預(yù)裂孔計(jì)劃
本工程邊坡預(yù)裂鉆孔選用CM-351潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排，本工程邊坡預(yù)裂爆破最大月爆破面積為
邊坡預(yù)裂爆破每月按25天計(jì)算，每天邊坡預(yù)裂鉆孔量為：14880 (m2) ÷1.0(m)÷25(天)≈
本工程計(jì)劃投入的鉆機(jī)鉆預(yù)裂孔能力：
2臺(tái)CM-351潛孔鉆機(jī)日鉆孔能力為：2×160=
3臺(tái)PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)日鉆孔能力為：3×200=
綜合考慮機(jī)械利用率和完好率按75%考慮，CM-351潛孔鉆機(jī)邊坡預(yù)裂實(shí)際日鉆孔能力為920×0.75=
根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃安排，綜合考慮本工程兩岸開(kāi)挖工作面相距較遠(yuǎn)以及支護(hù)登渣鉆孔、馬道鎖口錨筋樁鉆孔和水墊塘邊坡開(kāi)挖需要，本工程擬配備6臺(tái)CM-351潛孔鉆機(jī)、6臺(tái)PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)、6臺(tái)ROC D7液壓鉆機(jī)、4臺(tái)ECM580液壓鉆機(jī)，10臺(tái)100B潛孔鉆機(jī)以滿足鉆孔要求。另外，考慮到各部位的淺孔爆破、保護(hù)層開(kāi)挖，另配備20臺(tái)YT-28手風(fēng)鉆以滿足施工需要。
㈡ 支護(hù)設(shè)備強(qiáng)度分析
根據(jù)設(shè)備性能，本工程支護(hù)施工中L＜
根據(jù)支護(hù)月高峰強(qiáng)度分析，每月按25天計(jì)算。
L＜
L≥
錨索鉆孔日鉆孔量為
高峰月每天噴混凝土量為
同時(shí)考慮到局部錨筋樁及排水孔鉆孔需要，本工程結(jié)合開(kāi)挖共配備15臺(tái)100B潛孔鉆機(jī)以滿足施工需要。
㈢空壓機(jī)數(shù)量強(qiáng)度計(jì)算
液壓鉆機(jī)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，每臺(tái)CM-351潛孔鉆機(jī)需要1臺(tái)
開(kāi)挖與支護(hù)高峰期共需要12臺(tái)供風(fēng)量大于
㈣ 挖裝設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算
單斗挖掘機(jī)的裝車能力
式中 Qh——單斗挖掘機(jī)的裝車能力， m3/h；
qe——每斗有效裝車量，m3；
TC——工作循環(huán)時(shí)間，min；
E——工作條件系數(shù)；
n——每車裝載斗數(shù)；
Tw——汽車替換時(shí)間；
根據(jù)以上公式計(jì)算得知斗容為
本工程土石方開(kāi)挖月強(qiáng)度為60.4萬(wàn)m3，石方月開(kāi)挖強(qiáng)度為57.4萬(wàn)m3，土方開(kāi)挖月強(qiáng)度為3.0萬(wàn)m3，土方的松散系數(shù)按1.35考慮，石方的松散系數(shù)按1. 53考慮，本工程最大月挖裝量為3.0×1.35+57.4×1.53=91.9萬(wàn)m3每月運(yùn)渣時(shí)間為25天，平均每天運(yùn)渣量為：919000(m3)÷25(天) =36760(m3/天)。
綜合考慮挖裝設(shè)備的以下幾個(gè)因素：
——工作面的個(gè)數(shù)；
——挖裝設(shè)備的幾何容量；
——每分鐘挖掘次數(shù)；
——掌子面厚度與運(yùn)至自卸汽車的旋轉(zhuǎn)角大��；
——渣料可松系數(shù)；
——鏟斗充滿系數(shù)；
——在掌子面內(nèi)移動(dòng)影響系數(shù)；
——工作時(shí)間利用系統(tǒng)。
取以上因素的中等偏上水平。
每天工作按20h計(jì)算，本工程計(jì)劃投入的機(jī)械設(shè)備挖裝能力：
8臺(tái)DH500反鏟（斗容
8臺(tái)CAT330反鏟（斗容
4臺(tái)CAT320反鏟（斗容
6臺(tái)ZL50裝載機(jī)（斗容
合計(jì)日挖裝能力為
綜合考慮到兩岸工作面清面、甩渣需要，配備的挖裝設(shè)備能滿足要求，為了滿足局部石渣下江河道清理需要，另外配備兩臺(tái)CAT
㈤運(yùn)輸設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算
本工程月最大拉運(yùn)渣強(qiáng)度為60.4萬(wàn)m3，每月運(yùn)渣時(shí)間為25天，平均每天運(yùn)渣量為：604000(m3)÷25(天) =24160(m3/天)。
運(yùn)輸設(shè)備根據(jù)挖裝設(shè)備、自卸汽車行駛速度及運(yùn)距進(jìn)行計(jì)算。
挖裝設(shè)備每車裝車時(shí)間平均5分鐘；
自卸汽車平均行駛速度
20t自卸汽車裝渣容量（自然方）：
25t自卸汽車裝渣容量（自然方）：
運(yùn)距按平均
每天按20小時(shí)計(jì)算，本工程計(jì)劃投入50輛20t和150輛25t 自卸汽車，每天的總拉運(yùn)量為：（50×7.5+150×9）×20×1.2=
3. 土石方明挖及支護(hù)工程在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況
3.1土石方明挖及支護(hù)工程施工簡(jiǎn)要說(shuō)明
本工程邊坡石方開(kāi)挖主要采取梯段爆破的方式進(jìn)行。根據(jù)招標(biāo)文件并結(jié)合以往工程的施工經(jīng)驗(yàn)，爆破分層高度不大于
根據(jù)本工程特點(diǎn)，本工程各個(gè)部位的開(kāi)挖施工工作面相對(duì)獨(dú)立。為了保證本工程開(kāi)挖施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，本工程開(kāi)挖配備了施工效率較高、性能穩(wěn)定移動(dòng)方便的鉆爆、挖裝、運(yùn)輸設(shè)備。所采用的鉆爆設(shè)備主要為CM-351潛孔鉆機(jī)、壽力-古河PCR-200-DH潛孔鉆機(jī)、ROCD7液壓鉆機(jī)、ECM580液壓鉆機(jī)和YT-28氣腿式手風(fēng)鉆；挖裝設(shè)備主要為DH500反鏟、CAT330反鏟、ZL50裝載機(jī)等中大型挖裝設(shè)備。出渣運(yùn)輸設(shè)備主要選用20t和25t自卸汽車。
本工程土石方明挖總量為465.6萬(wàn)m3，其中土方明挖為23.3萬(wàn)m3，石方明挖為442.3萬(wàn)m3。本工程支護(hù)主要工程量為：各類錨桿55825根，各類錨索783束，錨筋樁7655根，噴混凝土
3.2 高邊坡開(kāi)挖支護(hù)重難點(diǎn)分析及采取的措施
㈠ 黃登電站壩址區(qū)兩岸邊坡陡峻，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，局部區(qū)域邊坡陡緩相間，由于本工程開(kāi)挖邊坡高度高，開(kāi)挖工程量大，開(kāi)挖強(qiáng)度高，施工道路布置困難，石渣下江問(wèn)題突出，如何在開(kāi)挖過(guò)程中合理規(guī)劃爆破作業(yè)分區(qū)、優(yōu)化施工方案，加強(qiáng)爆破控制，完善各項(xiàng)控制措施，加快施工進(jìn)度、防止石渣下江后雍高河床水位，造成河道擁堵是本工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
主要對(duì)策：
⑴ 工程開(kāi)工后，在壩肩邊坡開(kāi)挖前結(jié)合兩岸地形和道路布置情況，分別在兩岸先行多級(jí)擋（集）渣平臺(tái)。為了防止在擋（集）渣平臺(tái)開(kāi)挖中出現(xiàn)石渣下江現(xiàn)象，兩岸擋（集）渣平臺(tái)按自下而上的順序施工形成。本工程擬在左岸高程
⑵ 在水墊塘開(kāi)挖區(qū)下方的低線路外側(cè)設(shè)置鋼筋鉛絲石籠擋墻和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，以防止水墊塘部位開(kāi)挖時(shí)石渣下江。
⑶ 擋（集）渣平臺(tái)形成后，對(duì)開(kāi)挖區(qū)前沿邊坡進(jìn)行平順開(kāi)挖處理，避免石渣向下滑落過(guò)程中發(fā)生跳躍后跨過(guò)擋（集）渣平臺(tái)滾入江中。
⑷ 兩岸擋（集）渣平臺(tái)形成的同時(shí)，及時(shí)進(jìn)行施工區(qū)內(nèi)道路的修筑，施工中合理規(guī)劃臨時(shí)施工道路，合理規(guī)劃開(kāi)挖爆破分區(qū)，盡可能的從工作面直接出渣以減少石渣下江的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)加快施工進(jìn)度，保證施工安全，以滿足持續(xù)高強(qiáng)度的開(kāi)挖出渣要求。
⑸ 在開(kāi)挖過(guò)程中合理規(guī)劃爆破作業(yè)分區(qū)、優(yōu)化施工方案，加強(qiáng)爆破控制，調(diào)整臨江部位爆破方式、拋擲方向等措施控制飛石和拋石入江。
⑹ 施工中重點(diǎn)確保道路的暢通，加強(qiáng)對(duì)大型挖裝設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)管理，確保施工強(qiáng)度，確保按期完工。
㈡ 本工程壩址部位河床寬度較小，施工中標(biāo)段內(nèi)部及本標(biāo)段與相鄰標(biāo)段的施工項(xiàng)目在施工時(shí)間、空間、施工通道上都存在相互影響，因此，如何合理組織，避免或減少相互干擾及合理配置施工設(shè)備是本工程的重點(diǎn)。
主要對(duì)策：
⑴ 根據(jù)本工程特點(diǎn)，將邊坡開(kāi)挖分為若干個(gè)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù)，并根據(jù)業(yè)主所提供的施工道路特性以及岸坡地形、地貌情況，合理布置施工道路、通道以滿足開(kāi)挖的渣料盡可能從工作面直接出渣，并按監(jiān)理人的指示，在施工道路的使用上做好與其他標(biāo)段工程施工干擾的協(xié)調(diào)工作，以加快施工進(jìn)度。施工中合理規(guī)劃爆破分區(qū)及爆破時(shí)段，最大限度的減少兩岸之間的施工干擾。
⑵ 加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的組織和協(xié)調(diào)，以確保施工道路暢通，為主線協(xié)調(diào)好各方的關(guān)系，合理調(diào)配各種施工資源，精心組織，精心施工，確保工程施工順利進(jìn)行。
㈢ 根據(jù)招標(biāo)文件地質(zhì)資料顯示，本工程地質(zhì)條件總體較好，局部區(qū)域地質(zhì)條件較差，如何確保邊坡安全穩(wěn)定是本工程施工的重點(diǎn)。如何保證右岸2號(hào)傾倒松弛巖體的開(kāi)挖期施工安全也是本工程施工的重點(diǎn)。
主要對(duì)策：
在開(kāi)挖施工中嚴(yán)格控制爆破單響，以減少爆破震動(dòng)。對(duì)于開(kāi)挖出露的邊坡視地質(zhì)情況及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，開(kāi)挖邊坡的支護(hù)在分層開(kāi)挖過(guò)程中逐層進(jìn)行，上層的支護(hù)確保下一層的開(kāi)挖安全順利進(jìn)行。施工期安全支護(hù)（隨機(jī)錨桿）與開(kāi)挖工作面的高差不應(yīng)大于
㈣ 本工程開(kāi)挖屬高邊坡開(kāi)挖爆破區(qū)作業(yè)，爆破震動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)要求高，如何減少開(kāi)挖爆破施工的爆破振動(dòng)對(duì)高邊坡的影響，確保高邊坡開(kāi)挖的安全是本工程施工的重點(diǎn)；同時(shí)，開(kāi)挖建基面要求嚴(yán)格，開(kāi)挖輪廓復(fù)雜、質(zhì)量要求高、對(duì)超欠挖偏差有嚴(yán)格的量化要求，保證壩基及壩肩邊坡開(kāi)挖施工質(zhì)量是本工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
主要對(duì)策：
⑴ 開(kāi)挖施工過(guò)程中采取合理的施工措施、嚴(yán)格的施工管理、精細(xì)的施工工藝，才能滿足施工要求。對(duì)巖石邊坡開(kāi)挖采用預(yù)裂爆破或光面爆破技術(shù)，爆破設(shè)計(jì)須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制爆破實(shí)驗(yàn)，對(duì)鉆孔孔深、孔徑、孔排距和裝藥結(jié)構(gòu)等爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并嚴(yán)格執(zhí)行，根據(jù)開(kāi)挖面的巖性變化動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，確保開(kāi)挖精度和質(zhì)量均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在施工中須做好爆破安全監(jiān)測(cè)和爆破控制工作，確保爆破作業(yè)在經(jīng)爆破試驗(yàn)優(yōu)化后的鉆爆技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)下，在嚴(yán)密的爆破安全監(jiān)測(cè)下施工，使整個(gè)開(kāi)挖在施工有序、受控的狀態(tài)下進(jìn)行，確保開(kāi)挖施工質(zhì)量和邊坡穩(wěn)定安全。
⑵ 高邊坡開(kāi)挖施工時(shí)避免垂直交叉作業(yè)，加強(qiáng)邊坡的施工安全巡視檢查，邊坡噴錨支護(hù)施工時(shí)，臨近邊坡外側(cè)設(shè)置臨時(shí)防護(hù)欄桿和擋渣墻，確保施工安全。
⑶ 開(kāi)挖坡面力求形成自然排水，同時(shí)，配備足夠的抽排水設(shè)備。
㈤ 根據(jù)招標(biāo)文件水文、地質(zhì)資料顯示，本工程所屬區(qū)域雨季降水量大，地下水較豐富，施工中如何對(duì)開(kāi)挖施工面進(jìn)行降、排水，保證本工程開(kāi)挖干地施工條件是本工程施工的一個(gè)重點(diǎn)。
主要對(duì)策：
⑴ 工程開(kāi)工后首先形成開(kāi)口線以外的截排水溝以攔截開(kāi)口線以外來(lái)水。開(kāi)挖施工時(shí)，合理規(guī)劃施工工作面及施工順序，形成自外向內(nèi)、由低到高的開(kāi)挖場(chǎng)面，以利于雨期開(kāi)挖施工時(shí)自然排水，排水布置以不妨礙開(kāi)挖運(yùn)輸和混凝土澆筑施工為原則。
⑵ 施工中在道路兩側(cè)設(shè)置排水溝，定期對(duì)高邊坡截排水溝進(jìn)行清理，保證排水通暢，同時(shí)，做好道路標(biāo)識(shí)，及時(shí)清理落渣，雨季巡查路基穩(wěn)定并做好防洪度汛保證道路交通安全。
㈥ 如何防止鉆孔、爆破及挖裝運(yùn)輸過(guò)程中的粉塵污染是本工程施工的重點(diǎn)。
主要對(duì)策：
⑴ 鉆孔過(guò)程中對(duì)鉆孔的降塵措施如下：
① 自帶和可安裝吸塵裝置的鉆孔設(shè)備，鉆孔時(shí)采用吸塵裝置進(jìn)行除塵，施工時(shí)，加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)，確保吸塵裝置完好，以減少施工中的的粉塵污染。
② 不能安裝吸塵裝置的鉆孔設(shè)備，鉆孔時(shí)采用濕式鉆孔，或在孔口部位噴灑水霧進(jìn)行降塵。
⑵ 爆破的降塵措施如下：
① 爆破施工中，采取濕法作業(yè)，爆破時(shí)在孔口部位壓水袋，以減少爆破粉塵。
② 爆破后對(duì)爆堆進(jìn)行灑水，以減少出渣挖裝時(shí)的揚(yáng)塵。
③ 在開(kāi)挖、爆破高度集中的區(qū)，加強(qiáng)灑水降塵，加速粉塵沉降，縮小粉塵影響時(shí)間與范圍。
④ 加強(qiáng)對(duì)道路的灑水降塵。
3.3 左、右岸水墊塘1475m 高程以上邊坡開(kāi)挖
高邊坡松動(dòng)巖體開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆造孔，分層松動(dòng)爆破的開(kāi)挖方法。爆破后殘留在坡面上的石渣采用人力作業(yè)清至下方擋渣平臺(tái)。手風(fēng)鉆造孔的孔深、間排距及炸藥單耗等需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖體實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
高邊坡清坡現(xiàn)場(chǎng)施工人員全部腰系安全繩；所有通道均設(shè)置防護(hù)攔桿，并在危險(xiǎn)地段張掛安全網(wǎng)。上下交通爬梯應(yīng)定期進(jìn)行檢修。嚴(yán)格作業(yè)程序，加強(qiáng)高邊坡巡視，定期專人對(duì)邊坡的卸荷情況和危石狀況進(jìn)行檢查。
㈠左、右岸水墊塘
⑴ 開(kāi)挖厚度小于
⑵ 開(kāi)挖厚度大于
若采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，施工方法參見(jiàn)
㈠ 開(kāi)挖分區(qū)、分層
⑴ 開(kāi)挖分區(qū)
在開(kāi)挖、支護(hù)施工過(guò)程中，根據(jù)每個(gè)部位的實(shí)際情況劃分為若干個(gè)小區(qū)，小區(qū)的劃分根據(jù)施工道路布置、施工規(guī)劃、施工順序以及設(shè)計(jì)體型進(jìn)行。開(kāi)挖鉆爆、支護(hù)與機(jī)械出渣協(xié)調(diào)進(jìn)行，形成流水作業(yè)，以充分發(fā)揮機(jī)械效率，加快施工進(jìn)度。
⑵開(kāi)挖分層
石方開(kāi)挖分層原則上以
㈡ 施工程序及工藝說(shuō)明
⑴ 施工程序
工程開(kāi)工后，首先盡快形成臨時(shí)施工道路，為本標(biāo)段主體輔企臨建系統(tǒng)的交通及布置創(chuàng)造條件。
開(kāi)挖施工過(guò)程中，采取合理的施工程序，盡量縮短開(kāi)挖爆破與機(jī)械出渣的循環(huán)作業(yè)時(shí)間，積極組織覆蓋層孤石解爆施工力量及充足的鉆孔設(shè)備，做到跟進(jìn)、連續(xù)作業(yè)施工，為大規(guī)模進(jìn)行巖石開(kāi)挖提供開(kāi)挖爆破工作面創(chuàng)造條件。各區(qū)施工根據(jù)施工總體計(jì)劃安排及施工布置、相互協(xié)調(diào)。各部位開(kāi)挖施工時(shí)，按自上而下、自外而內(nèi)的原則進(jìn)行，各層均先進(jìn)行覆蓋層和沖積層的開(kāi)挖，形成臨空面后再進(jìn)行石方開(kāi)挖，最后進(jìn)行臨近邊坡的保護(hù)層石方開(kāi)挖施工。為保證臨時(shí)施工道路暢通，相鄰兩區(qū)開(kāi)挖高差不宜過(guò)大。
為保證開(kāi)挖后邊坡穩(wěn)定，在每層邊坡開(kāi)挖完畢后，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)對(duì)開(kāi)挖出露邊坡進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)招標(biāo)文件要求，開(kāi)挖邊坡的支護(hù)應(yīng)在分層開(kāi)挖過(guò)程中逐層進(jìn)行，上層的支護(hù)應(yīng)保證下一層的開(kāi)挖安全順利進(jìn)行，并應(yīng)在邊坡出現(xiàn)松弛變形前完成，具體要求如下：
① 隨機(jī)支護(hù)應(yīng)隨開(kāi)挖層及時(shí)進(jìn)行。
② 系統(tǒng)支護(hù)采用支護(hù)緊跟開(kāi)挖面的方式施工。
③ 穩(wěn)定性較差的邊坡，應(yīng)先加固后開(kāi)挖。
④ 對(duì)于土質(zhì)邊坡或完整性較差的巖質(zhì)邊坡等穩(wěn)定性較差的邊坡應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，并滿足邊坡穩(wěn)定和限制卸荷松弛的要求。施工期安全支護(hù)（隨機(jī)錨桿）與開(kāi)挖工作面的高差不應(yīng)大于
⑵ 施工方法
① 場(chǎng)地清理
施工前由測(cè)量放出設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊線，對(duì)開(kāi)挖范圍內(nèi)的原始地形、地貌進(jìn)行復(fù)測(cè)，核實(shí)開(kāi)挖原始斷面，確定開(kāi)挖及清理范圍，人工配合液壓反鏟清理開(kāi)挖區(qū)內(nèi)的雜物，并根據(jù)施工圖紙要求在開(kāi)挖開(kāi)口邊線外做好排水溝。清理的雜物，表土等，按監(jiān)理工程師指定位置堆放。
② 覆蓋層開(kāi)挖
覆蓋層開(kāi)挖采用自上而下、分層開(kāi)挖的方式。采用分層下臥，反鏟、裝載機(jī)等施工機(jī)械經(jīng)施工道路進(jìn)入工作面，直接挖裝或推土機(jī)配合推集挖裝，自卸汽車運(yùn)至棄渣場(chǎng)或監(jiān)理工程師指定的位置。機(jī)械無(wú)法施工的部位采用人工開(kāi)挖。
土方邊坡采用反鏟按設(shè)計(jì)邊坡剝離，實(shí)際施工的邊坡坡度適當(dāng)留有修坡余量，再用人工配合修坡。
覆蓋層開(kāi)挖時(shí)，遇較大孤石、巖塊、巖坎及結(jié)構(gòu)較緊密的崩積體（堆積體）時(shí)，采用手風(fēng)鉆及液壓鉆鉆孔解爆。
③ 石方明挖
大面開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔。根據(jù)分區(qū)、分層布置，結(jié)合施工道路布置情況，石方開(kāi)挖采用自上而下、由外向內(nèi)的順序進(jìn)行施工。各區(qū)、層的開(kāi)挖按鉆孔、爆破、出渣等各道工序依次進(jìn)行，形成多工作面流水作業(yè)。
㈢ 石方開(kāi)挖施工工藝說(shuō)明
⑴ 大面梯段開(kāi)挖
根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)條款要求，結(jié)合本工程開(kāi)挖特點(diǎn)，石方開(kāi)挖分為若干個(gè)爆破區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖。大面石方開(kāi)挖采用梯段高度不大于
鉆孔：根據(jù)本工程特點(diǎn)，結(jié)合本工程基礎(chǔ)開(kāi)挖體型，邊坡保護(hù)層開(kāi)挖擬選用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，預(yù)裂孔直徑為Φ
裝藥：爆破孔裝藥采用直徑Φ32的藥卷間隔裝藥；爆破孔裝藥采用Φ
爆破：采用非電微差起爆網(wǎng)絡(luò)，預(yù)裂孔最大單響藥量不大于
具體爆破參數(shù)在施工前期經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)后確定。爆破設(shè)計(jì)參見(jiàn)《邊坡保護(hù)層開(kāi)挖典型爆破設(shè)計(jì)》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-22 )。
出渣：出渣主要采用反鏟挖裝，20t和25t自卸車運(yùn)至渣場(chǎng)。
⑵ 水平保護(hù)層開(kāi)挖
根據(jù)地形條件和我公司在其它已建工程的施工經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)層開(kāi)挖擬采取水平預(yù)裂（或光爆）的施工方案，快速開(kāi)挖保護(hù)層。該方案主要利用水平預(yù)裂縫減小梯段爆破地震效應(yīng)對(duì)水平建基面的震動(dòng)作用，可有效阻止梯段爆破在巖體中產(chǎn)生的爆破裂隙對(duì)節(jié)理裂隙面、層面的破壞延伸到建基面，從而減輕了建基面的整修清理工作量，大大加快了施工進(jìn)度，保證開(kāi)挖質(zhì)量。基礎(chǔ)開(kāi)挖前，選擇典型地段進(jìn)行水平預(yù)裂（或光爆）試驗(yàn)，試驗(yàn)成果報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，用以指導(dǎo)建基面保護(hù)層開(kāi)挖。
① 保護(hù)層厚度如下方法進(jìn)行確定：
根據(jù)《水利水電工程施工手冊(cè)》（2002年12月第一版）表7-7所示的參數(shù)選取保護(hù)層厚度為
保護(hù)層厚度選取
表7-7
|
巖體特性 |
節(jié)理裂隙不發(fā)育 和堅(jiān)硬巖石 |
節(jié)理裂隙較發(fā)育、發(fā)育 和中等堅(jiān)硬巖石 |
節(jié)理裂隙極發(fā)育 和軟弱的巖體 |
|
H/D |
25 |
30 |
40 |
其中H：保護(hù)層厚度，D：梯段炮孔底部的裝藥直徑；D取Φ90mm；巖體特性為節(jié)理裂隙較發(fā)育、發(fā)育和中等堅(jiān)硬巖石；H＝0.09×30＝2.7m，本工程取3.0m厚保護(hù)層。
② 水平保護(hù)層水平預(yù)裂施工方法
開(kāi)挖臨近水平建基面或馬道時(shí)，根據(jù)開(kāi)挖分層實(shí)際情況預(yù)留
鉆孔：根據(jù)本工程特點(diǎn)，結(jié)合本工程基礎(chǔ)開(kāi)挖體型，水平保護(hù)層開(kāi)挖擬選用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，預(yù)裂孔直徑為Φ
裝藥：水平爆破孔裝藥采用直徑Φ32的藥卷間隔裝藥；爆破孔裝藥采用Φ32mm的藥卷連續(xù)裝藥；預(yù)裂孔采用竹片綁扎，導(dǎo)爆索串聯(lián)Φ32mm或Φ25mm藥卷間隔裝藥，線裝藥密度為150～250g/m。
爆破：采用非電微差起爆網(wǎng)絡(luò)，預(yù)裂孔最大單響藥量不大于20kg。
具體爆破參數(shù)在施工前期經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)后確定。爆破設(shè)計(jì)見(jiàn)《水平保護(hù)層開(kāi)挖典型爆破設(shè)計(jì)》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-23 )。
出渣：出渣主要采用反鏟挖裝，20t和25t自卸車運(yùn)至渣場(chǎng)。
⑶ 邊坡保護(hù)層開(kāi)挖
邊坡保護(hù)層開(kāi)挖部位主要為履帶式鉆機(jī)無(wú)法正常就位鉆孔的部位，在鉆爆時(shí)預(yù)留
鉆孔：根據(jù)本工程特點(diǎn)，結(jié)合本工程基礎(chǔ)開(kāi)挖體型，邊坡保護(hù)層開(kāi)挖擬選用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，預(yù)裂孔直徑為Φ45mm，預(yù)裂孔間距0.5m，爆破孔間排距為1.2×1.0m。分層梯段高度為3.0m。
裝藥：爆破孔裝藥采用直徑Φ32的藥卷間隔裝藥；爆破孔裝藥采用Φ32mm的藥卷連續(xù)裝藥；預(yù)裂孔采用竹條綁扎，導(dǎo)爆索串聯(lián)Φ32mm或Φ25mm藥卷間隔裝藥，線裝藥密度為60～120g/m。
爆破：采用非電微差起爆網(wǎng)絡(luò)，預(yù)裂孔最大單響藥量不大于20kg。
具體爆破參數(shù)在施工前期經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)后確定。爆破設(shè)計(jì)見(jiàn)《邊坡保護(hù)層開(kāi)挖典型爆破設(shè)計(jì)》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-22 )。
出渣：出渣主要采用反鏟挖裝，20t和25t自卸車運(yùn)至渣場(chǎng)。
4. 邊坡及建基面保護(hù)措施
為保證石方開(kāi)挖邊坡的質(zhì)量，確保施工過(guò)程中施工人員及機(jī)械設(shè)備的安全，開(kāi)挖過(guò)程中須采取相應(yīng)的邊坡保護(hù)及加固措施。
㈠ 對(duì)于開(kāi)挖邊坡，按設(shè)計(jì)圖紙的要求，做好邊界的測(cè)定和控制，嚴(yán)禁超邊界開(kāi)挖，開(kāi)挖后邊坡按設(shè)計(jì)要求及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，并做好周圍排水設(shè)施，以利邊坡穩(wěn)定和水土流失。
㈡ 邊坡開(kāi)挖前，詳細(xì)檢查邊坡巖石的穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)挖線以內(nèi)有不安全因素的邊坡，采取進(jìn)行處理和采取相應(yīng)的防護(hù)措施。山坡上所有危石及不穩(wěn)定巖體均撬挖排除。
㈢ 隨著開(kāi)挖高程下降，及時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行測(cè)量檢查以防止偏離設(shè)計(jì)開(kāi)挖線，避免在形成高邊坡后再進(jìn)行處理。
㈣ 對(duì)于邊坡開(kāi)挖出露的軟弱巖層和構(gòu)造破碎帶區(qū)域，嚴(yán)格按施工圖紙和監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行處理，并采取排水或堵水等措施。
㈤ 采用預(yù)裂爆破施工技術(shù)、控制爆破藥量以保護(hù)邊坡，開(kāi)挖的邊坡需支護(hù)時(shí)，在分層開(kāi)挖過(guò)程中逐層進(jìn)行。
㈥ 在開(kāi)挖施工期間，將定期對(duì)邊坡的穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)不穩(wěn)定跡象時(shí)，及時(shí)通知監(jiān)理工程師，并立即采取有效措施確保邊坡的穩(wěn)定。
㈦ 邊坡各部位支護(hù)緊隨開(kāi)挖梯段分層、分塊逐層進(jìn)行，及時(shí)跟進(jìn)，上層的支護(hù)應(yīng)保證下一層的開(kāi)挖施工安全順利進(jìn)行。
㈧ 在臨近建基面和永久邊坡時(shí)的邊坡開(kāi)挖須采用預(yù)裂爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖，在臨近水平建基面時(shí)須預(yù)留保護(hù)層，保護(hù)層開(kāi)挖采用水平預(yù)裂爆破或利用小孔徑鉆機(jī)，淺孔、密孔、小藥量的開(kāi)挖方式進(jìn)行開(kāi)挖。
㈨ 對(duì)于邊坡及底板，特別是建基面部位出現(xiàn)局部欠挖或松動(dòng)巖塊，采用破碎錘或風(fēng)鎬進(jìn)行欠挖處理。盡量避免由于爆破震動(dòng)對(duì)建基面巖體擾動(dòng)、破壞。
5.結(jié)論
此種高邊坡開(kāi)挖支護(hù)的施工方法適用于邊坡陡峻，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)挖邊坡高度高，開(kāi)挖面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)突出、工程量大，施工中存在很多難點(diǎn)和不確定性因素。本文通過(guò)優(yōu)化施工方案，如何進(jìn)行分層、分區(qū)開(kāi)挖，機(jī)械設(shè)備如何選型，采用何種方式進(jìn)行高邊坡的開(kāi)挖以及完善各項(xiàng)控制措施等方面的問(wèn)題從而有效解決了開(kāi)挖時(shí)石渣下落至河流造成河道擁堵的難題，同時(shí)攻克了開(kāi)挖爆破時(shí)山體穩(wěn)定性、安全性的困難等，對(duì)于控制開(kāi)挖成本及加快施工進(jìn)度取得了一定的成果。針對(duì)高邊坡在實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中所面臨的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了分析說(shuō)明，為以后水利水電建設(shè)提供了前瞻性參考經(jīng)驗(yàn)，有益于水利水電建設(shè)事業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃登水電站兩岸壩基及水墊塘1475m高程以上邊坡開(kāi)挖支護(hù)工程施工圖
[2] 黃登水電站兩岸壩基及水墊塘1475m高程以上邊坡開(kāi)挖支護(hù)工程招標(biāo)文件
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[4]《水平保護(hù)層開(kāi)挖典型爆破設(shè)計(jì)》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-23 )
[5]《左岸壩肩及水墊塘土石方明挖及支護(hù)施工形象圖》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-28)
[6]《右岸壩肩及水墊塘土石方明挖及支護(hù)施工形象圖》(圖號(hào)SJ-TB-HD/C3-B-07-29)
[7]《水利水電工程施工手冊(cè)》（2002年12月第一版）
[8]水利建筑工程預(yù)算定額
