某水电站右岸边坡开挖支护中施工难点的分析探讨

某水电站右岸边坡开挖支护中施工难点的分析探讨

摘 要：笔者通过对吉沙水电站右岸边坡开挖支护中施工难点的分析介绍，详细叙述了通过现场查勘以及对施

工现场认真分析、研究，结合类似工程施工经验，搞好工序衔接，实行平行作业、流水作业相配合，交叉组织施工，突出重点，兼顾一般，确保工期，均衡生产。通过优化资源配置，满足施工工期的要求，科学组织施工，合理安排施工进度，抓好标准化管理，加快了施工进度，取得了显著的经济效益，本文可供类水电站工程边坡开挖支护中施工借鉴和参考。

关键词：右岸边坡 开挖支护 施工难点 施工经验 安全隐患 分析探讨 1工程概况

吉沙水电站位于金沙江左岸一级支流硕多岗河主河道上，为硕多岗河流域规划一库八级中的第二个梯级电站，电站首部枢纽位于硕多岗河小中甸镇红旗桥下游3km处，厂房位于首部枢纽下游约20.7km的花椒坡村。

吉沙水电站是一座以发电为主的水力发电工程。坝址控制流域面积1123km2，多年平均流量为16.8m3/s，多年平均年径流量5.3亿m3。水库正常蓄水位3132.00m，死水位3123.00m，汛限水位3126.00m，总库容251.92万m3(天然)，调节库容109.09万m3（天然），为日调节水库。电站装机容量120MW（2×60MW），保证出力58MW（联合运行），多年平均发电量5.628亿kWh（联合运行），年利用小时数4690h。枢纽工程由首部枢纽、引水系统和发电厂房等建筑物组成。 2右岸边坡开挖区地质特点分析

坝址河谷呈北西向，在坝线下游西侧有一支沟——上吉沙沟，长约3km，东侧河岸线平直。河床高程为▽3114.00m～▽3110.00m，宽度为20m左右。河谷右岸主要为陡壁，坡度一般大于50°，左岸较缓，坡度35°左右。河谷为侵蚀深切型沟谷，两岸山体雄厚。坝线所处地层倾向北东向，走向同河谷一致，属于纵谷。

坝址区出露地层以石炭系中下统和第四系松散堆积物为主。石炭系中下统岩性为灰色结晶灰岩夹砂质板岩，按其层序及岩性可进一步划分为结晶灰岩（C1~2ls）和粉砂质板岩（C1~2sl）。坝址右岸均为结晶灰岩（C1~2ls），左岸两种岩性交互出现。坝线河床为结晶灰岩（C1~2ls）。

第四系松散堆积物按其成困类型可进一步划分为冰积层（Qpgl）、崩坡积层（Q4col+dl）和冲积层（Q4al），其中冰积层分布于右岸▽3155.00m高程以上，崩坡积层分布于左岸▽3115.00m～▽3260.00m之间、右岸上吉沙沟口及上下游坡脚，以碎石土为主，夹块石和少量孤石，厚度2.9m～16m；冲积层以砂砾石为主，仅在河床底部少量分布，厚度3m～10m。

坝线位置岩溶发育，在平洞、钻孔中发现有溶洞等岩溶。左岸：在PD4平洞水平深度9.5m～13.5m范围内发育两个充填型溶洞，洞顶高程▽3122.00m左右，规模大于2m×2m，充填物为含泥碎块石，结构较为密实。ZK6号钻孔，孔深10.6m～19.2m（▽3142.17m～▽3133.57m）、47.5m～48.3m（▽3105.27m～▽3104.47m）、59.8～68.8m（▽3092.97～▽3083.97m），发育充填型溶洞，充填物含砾石碎石粘土，结构较为密实。右岸：在PD3号平洞水平深度29.7～64.1m（未打穿），为充填型溶洞，充填物为含

泥砂砾卵石，结构密实，砂砾卵石含量占80%左右，泥含量占20%左右，为黄色、可塑。洞深51.5m～52.3m处可见倾向洞内，倾角30°左右，厚约0.4m的泥及细砂夹层。岩溶的发育规律大多沿灰岩层面发育，在▽3150m以上的溶洞没有物质充填，为空洞型溶洞，▽3150m高程以下溶洞内均有物质充填，充填饱满，为充填型溶洞。一部分溶洞为冲积沉积型充填，充填含泥砂砾石、砂砾石或中细砂，一部分溶洞为塌陷堆积型充填，充填物为含泥碎块石。中细砂或砂砾石结构较为松散，含泥砂砾石和含泥碎块石结构非常密实。

坝区地下水以岩溶水为主，含水层为结晶灰岩，隔水层为砂质板岩。岩溶水主要接受大气降雨补给，以地下暗河及岩溶泉形式排泄，且其地下水潜水位在▽3170～▽3140m之间，皆高于设计正常水位。

3 边坡开挖主要施工难点

3.1边坡开挖施工中主要难点分析

通过现场查勘以及对施工现场认真分析、研究，结合类似工程施工经验，右岸边坡开挖范围内需要在施

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工过程中重点关注和解决以下问题。

(1)右岸边坡开挖范围内的岩石裂隙发育，施工过程中存在一定难度和安全隐患。爆破开挖区与大坝施工区距离较近，对建筑物的防护投入较大，且大坝施工受到干扰。

(2)右岸边坡开挖区边坡为陡崖，开挖机械不能进入施工部位；致使临时设施布置非常困难,需投入较多的施工作业人员。

3.2边坡开挖施工道路布置

为保证工程施工需要，在充分利用214国道、1#、2#进场公路及现有场内施工道路的基础上；将经2＃进场公路终点利用▽3137.00m马道沿左岸边坡另修建施工道路至下游围堰，此条新修道路作为出渣的主要场内施工道路。施工材料经吉沙村跑马场已有伐木道路运至右岸边坡开挖部位。 3.3边坡开挖施工风水电系统布置

开挖支护采用布置在左岸2#公路终点平台的2台20m3/min电动空压机组成的1#空压站进行供风至右岸边坡顶部，供风距离800m，局部零星供风采用移动式空压机补充。 供电采用布置在左岸2#公路终点的3#变压站向施工部位送电。施工用水可直接在河里抽取，扬程120m。 3.4边坡开挖施工施工排水

边坡开挖时，在边坡顶部设施工截水沟挡住地表水和其他外来水，并在开挖时将施工工作面挖成向外倾斜的顺坡自然排水。

3.5边坡开挖施工基坑建筑物防护

右岸边坡开挖范围在坝下0＋035.00m～0＋110.00m内的建筑物必须防护，该范围内的建筑物有底孔明渠及底孔消力池右导墙和表孔消力池。

底孔明渠及底孔消力池右导墙为以完建筑物，在其表面用直径不小于20cm的圆木覆盖，并用φ8mm的铁丝帮扎固定；开挖时防止大块石的冲击。表孔消力池因没有浇筑到外露高程，只需在其表面回填2m厚的弃渣即可。

4边坡开挖主要施工技术 4.1施工程序

施工准备→测量放样→覆盖层开挖→岩石钻爆开挖→底板保护层开挖 右岸边坡土石方明挖方法（示意图1）

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图1 右岸边坡土石方明挖方法示意图

4.2施工方法

因开挖部位的山脊两侧都为陡崖，开挖设备不能跟着降坡，所以右岸开挖只能靠人工降坡。放炮以后不可能让石渣掉到基坑，有部分石渣堆积在开挖面上，需要人工甩渣的工程量较大。由于右岸边坡开挖水平厚度平均约15m，开挖时分两层；外层基本为倒悬体，放炮以后大部分石渣可直接滚到基坑；内层在放炮以后有部分石渣在开挖面上的堆积。 4.3覆盖层开挖和孤石钻爆

首先进行覆盖层开挖。主要用人工直接开挖，人工甩至基坑反铲挖装。对覆盖层中的大孤石采取手风钻辅以小炮破碎后开挖。 4.4边坡石方开挖

边坡石方开挖采用自上而下分层小梯段爆破。钻爆主要采用YQ100型潜孔钻成孔，设计边坡线采用预裂爆破技术按设计坡比成形，接近设计底板钻爆层钻爆时，底部预留1.5m厚的保护层。边角处或开挖厚度小于4m的部位以及底部保护层统一采用手风钻钻孔（孔径42～50mm）。

梯段高度一般不大于5m，对有地质问题的开挖部位，采用3m以下的梯段进行钻爆施工。梯段爆破孔布

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置采用宽孔距、小排距梅花型布孔方式，排间或孔间用毫秒雷管微差起爆。

对于一般梯段爆破，单段最大起爆药量不大于300kg，邻近保护层的梯段单段最大起爆药量不大于150kg。重要部位（在临近已开挖的边坡、新浇筑混凝土附近及灌浆区域）采用孔内、孔间微差起爆。梯段爆破施工流程图（图2）。右岸边坡石方开挖钻爆示意图（图3）

清理钻孔作业面 炸

药测量布孔 检雷 查管 检查 钻 孔 钻孔质量检查 起爆药包加工 装 药 堵 塞 联接起爆网络 网络检查 起 爆 爆后检查 出 渣

图2 梯段爆破工艺流程

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图3 右岸边坡石方开挖钻爆示意图

4.5特殊边坡开挖

对特殊边坡进行预裂爆破，台阶高度小于3m时，用手风钻钻孔；台阶高度大于3m时、采用YQ100型钻机造孔。（进行光爆时，光爆孔前的爆破孔一般不多于两排，在前沿清理结束后施爆。）

边坡预裂时严格控制每次起爆药量，预裂最大段起爆药量不大于50kg或按监理人的指示执行。具体爆破参数在我公司已有的施工经验基础上，结合生产性试验调整确定。预裂爆破工艺流程(图4)。

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清理作业面 测量放样、布孔 孔口清理 安装钻机固定支架 安装固定端杆 支架检查 钻机角度检查 钻机垂直检查 吹 孔 钻孔检查 绑扎药串 装 药 孔口堵塞 联接起爆网络 起爆网络检查 起 爆 图4 预裂爆破工艺流程图 竹片加工炸药检查导爆索检查钻 孔

4.6钻爆开挖的参数设计 4.6.1预裂爆破

采用YQ-100型潜孔钻造孔。造孔时，为保证精度，铺设轨道或设置样架(简易排架)。预裂爆破参数： 钻孔孔径：100mm，孔距：90～100cm，孔深：距建基面以上100～150cm；

预裂孔线装药密度q线=120～150g/m，药卷直径：32mm。装药结构采用不耦合装药，孔底增加药量根据不同孔深选为q线的3～5倍，孔口段装药量选为q线的1/2～1/4。

边坡预裂爆破的最大一段起爆药量不大于50kg。 起爆网络：采用接力式起爆网络。 4.6.2梯段爆破

基岩分层开挖，分层梯段高度5m，用YQ-100型潜孔钻造孔。

采用小区微差爆破技术，最大段起爆药量：一般不大于300kg，水平保护层上部一层梯段爆破不大于150kg。

钻孔间排距按1.5m1.5m或1m1m控制，药卷直径采用70mm(乳化炸药)。右岸边坡石方开挖钻爆示意图 （图5）

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（1.0m）

图5 右岸边坡石方开挖钻爆示意图

4.7 土石方挖运

右岸边坡钻爆后的石渣集中在基坑下游，由于河道狭窄且大坝混凝土浇筑处于高峰期，所以从左岸修路出渣。

土石方挖运设备主要采用1.0m3反铲挖装，15t自卸车运输，弃渣运至监理工程师指定的弃渣场。 4.8支护工程施工

硕多岗河吉沙水电站首部枢纽工程右岸边坡支护包括,所有土石方开挖边坡开挖后的永久支护及施工期的临时支护等。

4.8.1 岩石边坡支护

支护程序是边坡支护为锚杆、挂钢筋网及喷混凝土的联合支护形式，其施工程序(图6)。 施工准备 排架首喷混锚杆挂网终喷混 搭设 凝土施 工 施 工 凝土并5cm厚 养护 9

图6 边坡支护施工程序图

4.8.2施工脚手架

支护施工滞后开挖作业一个梯段进行，在第一级施工台阶出露后开始上人搭设支护施工

采用钢管脚手排架，水平钢管与竖向钢管在坡面上分别用锚筋和插筋固定，脚手架由人工自下而上搭设。 4.8.3锚杆和钢筋网安装

脚手架完成后，钻工依靠脚手架进行坡面锚杆孔的钻孔作业。钻孔采用YT28型凿岩机成孔，孔位、孔斜、孔深严格按设计要求施工。采用“先注浆后插锚杆”的程序施工。

成孔经检查合格后开始安装砂浆锚杆。安装材料及安装质量严格按招标文件技术条款有关规定进行。砂浆的配合比为水泥：砂，1：1～1.2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45。砂浆拌制采用JW-375型立式强制式搅拌机拌料，使用注浆机注浆。注浆管插入孔底，边注边缓慢往外拔直到注满，注浆后及时插入锚杆，锚杆用大锤或汽腿式凿岩机打入。外露长度满足设计要求。锚杆安装完毕后48h内锚杆不受扰动，终凝期过后开始挂钢筋网，钢筋网与锚杆焊在一起，并与坡面保持设计要求的保护层。 4.8.4坡面喷护

混凝土采用二遍喷护法，即第一遍喷混凝土5cm厚，第二遍是在锚杆和钢筋网安装完后在第一遍基础上喷混凝土至设计厚度。

喷混凝土前先进行坡面处理：表面浮土和突出的松动岩石先用高压水冲洗干净再用撬钎轻轻撬落；坡面渗水处打眼并用PVC管引出表面。

混凝土配合比先通过工地试验室做试验，再到现场选定，各项指标符合施工图纸要求。湿喷机放在干扰小和交通方便的平地上。混凝土在现场拌制，人工配合喷混凝土机进料。机械手时刻检查压力表，确保喷头处风压不低于0.1Mpa。操作人员站立脚手架上控制喷枪在喷面作业，直至喷满设计厚度。

喷面混凝土的养护：喷射混凝土终凝2h后，开始洒水养护；养护时间一般工程不小于7昼夜，重要工程不小于14昼夜；气温低于+5°C时，不得洒水养护；当喷射混凝土面积较大时派专人养护。当混凝土未初凝遇雨时用水泥编织袋遮盖挡雨；当连续晴天阳光强烈时用编织草袋盖住并洒水养护。 4.8.4永久性排水

在右岸护坡设计有排水孔，排水孔的施工全部严格按设计图纸提供的孔径、位置、孔距、斜度和深度进行钻设，其允许偏差：

(1)平面位置与设计位置的偏差不大于10cm；

(2)孔的倾斜度：孔深（＞8m）不得大于1%，浅孔不大于2%； (3)孔的深度不大于或小于孔深的2%

施工结束后全部进行仔细冲洗干净，加以保护，以防堵塞。 4.8.4边坡PVC管施工

边坡上的PVC排水管施工顺序排在喷混凝土之前。PVC管安放在渗水处，先用YT-28型钻机打孔，再安装PVC管，PVC管安好后用铁丝固定牢，管口用木塞塞住，混凝土喷完后将木塞拔出。混凝土喷完后发现个别位置仍有渗水，再在渗水处打孔埋管，直到边坡渗水全部从管内流出为止。安放在两侧导墙、电缆沟内和坝顶的PVC管，在浇筑混凝土前用软木塞将管子两头塞住再安设计图纸安好固定牢，混凝土浇筑结束后将管子内的软木塞掏出即可排水（浇混凝土时注意保护好管路）。 4.8.5排水沟和截水沟施工

混凝土预制块在预制场预制，排水沟挖好后。用汽车将预制混凝土块运至工地安装，安装结束后水泥砂浆勾缝。截水沟按设计断面挖好，块石用汽车运至现场，人工砌好后，再用水泥砂浆勾缝。水沟的施工外型美观，沟底平顺、排水畅通，与周围排水系统保持一致。

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5边坡开挖支护质量控制

施工前，结合各部位开挖要求和地形地质条件进行爆破开挖设计，并在现场进行生产性试验，优选合理的爆破参数；施工中根据爆破效果，不断修正完善以达到最佳效果。合理安排开挖施工程序，根据岩石地质情况实行动态调整，保证开挖的质量满足要求。对所有施工部位的钻孔、装药等工序进行全过程的质量检查，详细作好质量检查记录。配备足够的、先进的钻爆设备，加强施工人员系统业务培训，熟练掌握钻爆技术，严格按照确定的爆破参数进行施工，保证爆破效果。配置合格的测量人员、仪器和设备，按国家测绘标准和本工程精度要求，建立施工控制网；施工过程中，及时放出开挖轮廓线并对坡面进行复核检查。 6边坡开挖支护安全保证控制 6.1开挖施工安全

加强施工人员现场安全教育。对已建混凝土表面进行防护，防止飞石砸坏混凝土表面。分层小阶梯爆破，单次最大起爆药量不大于300kg。控制爆破后的石块小于30cm，防止大块石冲击建筑物。边坡开挖支护时，定期进行观测，用观测资料指导施工。

开挖采用自上而下逐层开挖，严禁采取自下而上的开挖方式，并及时支护，并设置必要的施工安全防护措施。在开挖边坡最上部挖周边截水沟，引排降雨和地表水，防止水流冲刷边坡，对已形成的设计坡面，及时进行支护施工，防止边坡局部滑移。边坡开挖施工时，仔细检查边坡的稳定性，如遇孤石、崩塌体等，做好妥善的清理和支护，所有危岩或不稳定块体均要撬除。边坡开挖施工期间，设置专门的安全警戒人员，发现不安全因素，及时报警，并进行处理。 6.2爆破施工安全控制

首先制定爆破施工安全管理细则和火工用品管理规定并贯彻执行。根据设计要求和现场条件，进行爆破设计，从技术上保证爆破方案的安全可靠性。火工用品的贮存按有关规定执行，建立严格的入库领用制度，严禁多发乱发，炮工持证上岗，严禁无证作业。爆破施工时，指派有一定爆破经验的安全员专项负责，并按以下要点操作：

(1)严格爆破材料的领用手续和监察手段；

(2)炮孔必须按规定的长度堵塞，并保证堵塞质量；

(3)建立严格的盲炮处理制度，发现问题，立即封锁现场，指派有经验的爆破人员进行排险； (4)爆破时，人员设备撤至安全区，对危险区进行警戒，严禁人畜、车辆设备进入；

(5)实施电起爆的作业区，采取必要的特殊安全装置，以防暴风雨时对临近电气设备放电的影响；

(6)每次爆破必须严格执行警戒制度，设立明显的警示标志，安全警戒人员和作业人员必须佩带安全帽或袖标；通过广播和口哨提醒人员设备撤离警戒区，防止发生意外。

（7）爆破完成安全检查无误后，方可开放交通。

（8）每次爆破完后，进行效果分析，总结经验，更好地控制爆破药量，取得最佳的爆破参数，在保证爆破效果的前提下，将用药量和震动减到最小。 6.3防洪度汛安全控制

加强对开挖边坡变形观测，防止因雨水浸泡引起的边坡塌方,在基坑过水时停止边坡开挖及基坑出渣。 7结束语

针对开挖边坡施工工程特点，我们从实际出发，采取相应的施工措施，合理组织施工，优化施工队伍的配置、临时设施的设置尽量利用既有设施和规划用地，尽量与永久性工程相结合，减少施工投入，坚持以先进的施工设备保证先进的施工工艺，以先进的施工工艺保证施工质量，从根本上确保质量目标的实现。开挖边坡施工工程施工条件复杂，整体性强，受环境制约性强。所以在施工组织设计中正确选择施工方法和施工机械合理组织施工，制定切实可行的技术方案和工艺安全措施，定人定岗定职责，确保施工安全和人身安全，做到万无一失，搞好安全文明施工，树立企业良好形象，对安全顺利施工，缩短施工，缩短建设工期有着现实意义。

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参考文献： 1、《水利水电施工》1995年第三版 袁光裕主编 中国水利水电出版社 2、《水利水电工程施工手册》第3卷 2005年5月第一版 付元初等 中国电力出版社 3、三峡工程质量控制丛书《水利水电工程质量控制要点》李先镇主编 4、《水利水电工程施工组织设计手册－②施工技术》。 5、水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL 47-94

6、水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL 47-94条 文 说 明 7、中华人民共和国行业标准喷射混凝土施工技术规程YBJ226－91 8、喷射混凝土施工技术规程YBJ 226-91条 文 说 明 9、《工程爆破常用数据手册》；

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