刘伟东

（山东省枣庄市水利开发有限公司，山东 枣庄 277100）

1 引言

水利水电工程项目建设对于社会经济可持续发展具有重要意义，而由于水利水电项目本身所处的空间环境复杂，因此，如何提高其工程项目的施工质量已成为相关学者研究的重点。边坡开挖支护是整个水利水电项目的重要组成部分，不仅能够强化水工建筑的稳固性，而且还能对水工建筑的未来运行产生直接影响，值得关注。

2 工程项目简介

某水利水电项目的总库容达到6.5×107m3，其中，水库总长度为530m。该项目所处的地质条件复杂，施工中有大量土石方工程，且存在严重的岩体风化问题，工程施工难度较大。

本区地势自北向南倾斜，一般山顶高程均在500m以上。区域内河流河槽深切，河谷狭窄，常构成“V”字形或“U”字形峡谷，河谷与山地高差达数百米。河床是区内地表水和地下水的最低侵蚀基准面。经过碳酸盐岩类地层的支流存有岩溶暗河。地质勘察发现岩性为白云母片岩、白云母石英片岩，局部地区夹石墨片岩、白云石大理岩和石英岩，以及均质混合岩、混合花岗岩夹片麻岩，并且土方上分布了大量的岩屑碎石土。实验室分析结果显示，该山体的表面堆积物的松散度为：松散-中密；岩石表面存在严重的风化问题，岩体上有较大的裂缝，结构完整性差，所以，在整个水利水电项目施工中，需要通过相应的支护手段来保证项目施工顺利进行。

3 土方开挖施工技术

3.1 施工时期的选择

结合该工程项目的所处区域以及气候条件，该项目的土方开挖的理想时间为8～12月。该时间段当地少雨，气候相对稳定，满足水利水电工程施工要求。

3.2 排水手段

该项目施工中所采取的降排水施工中，其主要目的是改善地下承压水位以及潜水水位，而结合本项目的实际情况，考虑施工现场的主要坡积物以及砂砾土为主，在正常的气候下几乎不影响施工；若出现降水，可从坝肩的最左侧开始，从上至下采用人工施工的方法，开挖1条排水沟，其规格（宽×深）为80cm×50cm，通过水自流的方法排出工作面的积水，一直连接坡脚处的排水沟，使积水能够顺利流出现场[1]。

3.3 开挖施工

在开挖之前先在施工现场放线，放线后严格按照设计线的分布开挖。施工中选择分层开挖模式，使用SK450液压挖掘机为主要施工设备，一次开挖深度则根据SK450液压挖掘机的工作能力，设置1次开挖深度约为6m。

根据该项目的施工经验可知，在原始面的土方上纵向开挖70m之后，横断面的开挖中则按照1∶0.5的比例设置边坡；每隔10m位置设置1个马道，马道的宽度为3m；在破碎岩石纵向开挖中，所设置的开挖深度为65m，横断开挖成1∶1的坡，每隔10m设置1个马道。确定施工的相关参数后，准备好SK450液压挖掘机后，按照放线位置从坡顶位置逐渐向坡底位置开挖，期间测量人员分别做两次放线。例如，在135～131m高程位置边坡的开挖中，可先用SK450液压挖掘机在135m高程位置开挖1个规格为6m的平台，之后沿6m的外边线逐渐向下开挖，直至高程为131m的位置。整个施工过程中经水准仪观察高程之后，经6m外边线，沿135m高程位置横向设置一个规格为3～4m的马道；马道成型后，用反铲继续向下施工，沿马道外线位置放坡，坡度的规格为1∶0.5。按照上述方法依次向下施工，最终使边坡成形。

该项目中为避免各个施工设备之间相互影响，并兼顾施工安全的问题，因而在夜间要停止施工，并对坡脚的残余土料做清理。所有开挖的土料均直接抛到原始面上，其中，一部分可留存在原始面上，这种方法有助于增加原始面的的宽度，为下一阶段施工提供便利；另一部分直接滑至坡脚位置。此部分土料可平均分为2部分：其中一部分可经车辆运载后运至围堰部位做填筑施工；另一部分则直接运送至废料厂。此时，为提高施工效率，可对施工现场的车辆做统一调配。

3.4 坡脚开挖施工

该项目的坝肩施工结束后，即可做坡脚开挖施工。坡脚开挖施工环节中的关键施工步骤包括以下3点：

1 ）确定基本施工方案。在施工方案的选择上，本项目严格遵照现场施工要求，通过左右开挖面构建环形路线，之后设置齿槽斜坡路，连同到下游路面以及右岸路面。

2） 布置排水设施。在开挖面上设置1条宽度为1m，在开挖深度的设置上需要根据开挖层次随时调整，一般每层的深度要比开挖面低约2m；在上游以及下游位置各开挖1条排水沟，并在建筑物外侧设置1个深5m、宽4m的集水井。该集水井的主要功能是放泵抽水，可有效降低现场的水位。

3）开挖施工的步骤。该项目的土石方量较大，并且整个项目要求在规定时间内施工，存在施工周期短、施工量大的问题，所以决定采用24h连续施工，要求每天土石方的开挖量最少为1 600m3。该项目中选择液压反铲机施工，该反铲机斗的容量为1.8m3，配合若干辆运输车，从上游向下游一次施工。结合现场的施工能力，该项目的每层开挖进度约为4m，为保证施工精度，则随时用水准仪找平。结合土石方开挖的施工进度，整个项目可在整个规定时间内完成施工。施工环节需要结合路况，随时用石头等物品做垫层填充，确保道路的行驶条件良好，满足施工要求。

4 支护施工方案

4.1 支护施工的基本思路

在边坡支护期间，需要根据设计图纸的数据要求，采用穿插、平行的锚杆以及混凝土喷注施工，最终构建完整的支护结构。支护期间，经砂浆锚杆支护中的规格为4m，间距分布2.0m×2.0m，交错布置后，设置锚杆拉力180kN；每层边坡开挖中穿插进行锚杆以及混凝土喷注支护施工。

4.2 锚杆支护施工

4.2.1 锚杆孔布置

按照施工图布置钻孔位置，将孔位偏差控制在±10mm内；在锚杆孔孔轴方向设置中，应严格遵照施工图的布置要求，使加固锚杆的孔轴方向与滑动倾向是相反的，且滑动面的交角度应≥45°。

在锚杆孔径的选择上，应确保孔径大于锚杆直径，并经“先注浆后安装锚杆”的施工方案，使钻头直径大于锚杆直径。

4.2.2 锚杆的锚固

整个工程项目中，锚杆的施工需要在监理人员监督的情况下进行，在所有锚杆孔清洗干净后注浆。该项目中锚杆支护注浆的比例为：水泥∶砂浆=1∶1～1∶2、水泥∶泥=1∶0.38～1∶0.45。在确定钻孔内完全充满泥浆后即可插杆，并经螺栓固定。最后，在砂浆凝固前严禁碰撞、拉拔等。

4.2.3 锚杆支护施工

该项目中锚杆支护施工的基本流程为：（1）初喷混凝土。该项目的主要目的是封闭开裂的岩石缝隙，避免围岩松动，最终使岩石面形成特定的围护强度，保证锚杆钻孔施工顺利进行。（2）测量定位孔。在钻孔人员以及技术人员相互配合的情况下，用油漆进行标记。（3）清洗钻孔。钻孔后，经压力风枪彻底清理钻孔，并在监理人员确定钻孔规格达标后进入下一道工序。（4）注浆中，使用WJMB型砂浆泵施工，在确定注浆管完全插至孔底后即可注浆。期间根据孔的浆液深度变化逐渐向外抽出管道，直至注浆符合施工规范后，停止注浆设备并由人工施工法插入锚杆，最后经钢锲固定锚杆孔。

4.3 喷射混凝土支护施工

该项目喷射混凝土施工中选择了“湿喷法”的工艺。其基本流程如图1所示。

图1 喷射混凝土施工的基本流程

4.3.1 喷射面准备

在喷射混凝土前，彻底清理表面的所有松动石块，在确定表面无崩裂、开裂的岩土后，经高压冲毛机处理表面，并按照图纸的施工要求做支护。在分层喷射中，可对先喷射的混凝土表面用风水枪清理，使施工面的表面状况更理想。

4.3.2 喷射混凝土

喷射混凝土期间，用φ6mm钢筋在施工部位搭设钢筋网后，该钢筋网的间距数据为150mm×150mm，采用人工施工法，用销钉将钢筋网固定在坡面上；确保钢筋沿岩石表面分布，遵照“随弯就弯”的施工原则，对局部位置用重锤打击，直至彻底固定。

在喷射混凝土中采用分层施工法，在确定施工面干净整洁后做喷射施工；选择PH-30混凝土喷射机，配合人工作业，遵照自上而下的施工方法完成施工；若所有湿拌混凝土在60min内用不完时，则需要废弃。一次喷射的混凝土厚度应该彻底覆盖钢筋网，且喷射后的混凝土无滑移、坠落情况，所以喷射厚度为5cm，在终凝前做第二次喷射；若喷射的间隔时间＞60min，可先用高压风水枪清理表面的杂物。

4.3.3 养护

在喷射混凝土终凝2h后做养护处理，采用喷水养护方法，保证混凝土支护层表面的养护时间＞14d；所有新喷的混凝土表面在养护期间严禁遭受雨淋[2]。

5 结语

在水利水电工程施工中，边坡开挖支护技术已经成为提高整个工程项目质量的关键。本文案例所采用的边坡开挖支护技术具有可行性，施工后边坡支护结构的稳定性良好，是一种科学的施工方案，值得其他工程项目借鉴学习。