哈薩克斯坦圖爾古松水電站右岸壩肩土石方開挖支護施工技術

(中國水利電力對外有限公司，北京市，101100) 孫 鵬 田雪晨

我國企業對外承包工程業務在“一帶一路”、“走出去”戰略的指引下逐年走高，其中水電工程占據極大份額，這些工程創造了巨大的經濟與社會效益[1]。然而，由于水利水電工程面臨復雜的施工環境，再加上施工技術要求極高，施工作業中經常出現質量安全問題，尤其是邊坡開挖和支護施工難度較大[2]。由于每一項水利水電工程都有其特殊性，為減少邊坡開挖支護的質量問題，需要有關人員根據實際情況，選擇開挖支護方式，確保作業規范。

1 工程概況

哈薩克斯坦圖爾古松水電站工程位于阿勒泰市北偏西方向，距離市區約30km的圖爾古松河畔。項目位置到中國阿黑吐別克口岸直線距離為230km、到俄羅斯邊境直線距離約40km。電站總裝機容量24.9MW，由兩臺11.5MW機組和一臺1.9MW機組組成，多年平均發電量79.8GWH。河床式直列式布置，全長286.25m。土石方開挖220 639m3，土石方填筑112 068m3，混凝土工程75 687m3。

在開挖右壩肩時，開挖線路最高點高程約591.00m，建基面高程約531.00m，共設置5 級馬道，高差8～10m，邊坡坡比在1∶1～1∶0.5 之間。右壩肩覆蓋層為含碎石粉質粘土，覆蓋層下部最大開挖厚度約10m，為強風化花崗閃長巖，右壩肩開挖總工程量約3.8 萬m3。采用隨機錨桿加網方式對邊坡支護，混凝土進行噴涂。隨機錨桿直徑為φ25，長4m，露出0.1m。C25 掛網采用100mm 厚的混凝土噴涂而成，掛網為尺寸為φ8@200x200mm。

2 表層土清理

哈薩克斯坦圖爾古松水電站右岸壩肩土石方開挖前，需要對表層土進行清理，清理挖除的范圍為施工圖紙所示的最大開挖邊線外3m，清理開挖區域內的樹根、雜草、廢渣等障礙物。先利用1.0m3反鏟開挖地層，再將掘進物料用反鏟翻渣到坡下臨時堆放，再利用20t 自卸車配合1.2m3反鏟掘進，最后挖運至渣場堆放。如果挖開的邊坡經檢查有不安全因素，需要立即補挖，并做好防護措施。

3 石方開挖

3.1 右壩肩開挖方法

石方開挖難度較大，工程采用梯段分層爆破的方式，由上往下依次展開。采用坡面預裂，梯段高度按8.0～10.0m 控制。施工用風由空壓站供給，QZJ-100D快鉆用于預裂造孔爆破。用液壓打孔鉆爆破孔，保護層打孔采用Y28手鉆。2#巖石乳化炸藥或硝銨炸藥松動爆破，分段起爆采用非電秒雷管。渣土先用1.0m3反鏟翻渣到坡下臨時堆放，再用20t自卸車從坡下用1.2m3反鏟挖運到渣場堆放。

3.2 爆破施工

石方明挖采取梯段爆破的方式進行，對斜面進行預裂爆破，對小孔徑淺層進行保護層開挖爆破。本工程選用乳化炸藥，選用了專門用于傳爆的導爆管和導爆索的非電雷管系列，具有毫秒延時作用。爆炸網是非電爆炸網。鉆機選用YQ100D 潛孔鉆、液壓鉆及YT-28手風鉆(氣腿)?？變妊b藥結構設計參數在梯段爆破之初就已經擬定，設計參數如表1所示；預裂爆破線密度取250～420g/m，預裂爆破參數如表2所示；保護層爆破的參數如表3所示。

表2 預裂爆破參數

表3 保護層爆破參數

4 邊坡支護

4.1 普通錨桿支護

4.1.1 施工主材和機具

主要材料：具有出廠合格證、質量檢驗報告等資料的鋼筋作為錨桿體使用，其性能指標必須符合國家標準《熱軋螺紋鋼用于鋼筋混凝土結構(GB1499-2007)》的設計要求。注漿水泥符合國家標準《硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中關于普通硅酸鹽水泥的規定

主要機具：錨桿孔洞采用YT-28 氣腿式手風鉆。漿料采用2SNS型注漿泵注漿[2]，采用JW400型漿料攪拌機攪拌而成。

4.1.2 施工方法

造孔：固定筋孔位采用全站儀放樣，隨機錨桿孔位按監理指示，孔位用紅油漆標示在巖石上。打孔采用了錨桿深度控制在5m以內的YT-28氣腿式手風鉆。并在施工中嚴格按照設計圖的要求控制錨桿鉆孔的角度、孔位、孔徑、深度，偏差必須在10cm 以下，孔深偏差必須在5cm 以下，鉆孔孔徑在桿身直徑20mm以上。

錨桿注漿：水泥砂漿采用機械混合，隨用隨兌，不存放。先對錨桿孔進行壓風式或壓水式的徹底清洗，然后用注漿泵進行注漿處理。

4.2 掛網噴混凝土施工

4.2.1 主要材料

主要材料：水泥強度等級不低于C42.5，進場水泥必須有生產廠家質量合格證。細骨料選用質地較硬且耐久的粗、中沙，沙的細度模數大于2.5～3.0；粗骨料選用經久耐用的卵石或砂石，其中砂石含水量一般在5%～7%，石子含水量在2%～3%；用水應符合《水泥混凝土施工規范》DL/T5144-2015 有關規定。速凝劑、早強劑、減水劑等符合《水泥混凝土外加劑施工規程》DL/T5100-2014 及施工圖規定的外加劑要求，并有生產廠家的質量合格證，但速凝劑不能含氯[3]。提前必須做混凝土外加劑噴施與水泥相容性試驗，混凝土凈漿凝結試驗。摻入速凝劑的噴涂混凝土，其初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min；鋼筋(絲)網采用光面鋼筋，屈服強度不低于240MPa，質量符合GB1499-2007《熱軋鋼筋用于鋼筋混凝土結構》的有關規定。

4.2.2 配合比

通過室內測試和現場測試，選擇噴涂混凝土配比。通過現場測試確定速凝劑的摻量，達到施工圖紙要求和現場噴涂工藝要求的噴涂混凝土初凝和終凝時間要求。

4.2.3 主要機具

采用TK-961 濕噴機噴涂混凝土，采用JS35 攪拌混凝土，采用手推車輸送混凝土。

4.2.4 噴射混凝土施工方法

施工準備：先檢查噴射面再噴混凝土。施工支架采用鋼管搭設，工作平臺安裝到位，確保作業區域作業環境良好；對噴射面浮石進行清除，對石渣、坡腳堆積物進行清除；對光滑的巖石表面進行處理；對噴面進行高壓風水槍沖洗，對遇水易潮解的泥化巖層進行壓風清掃；噴油作業前，全面檢查和試車工程機械設備，風水管道路及輸電線路。

混合料的制備：在攪拌過程中要嚴防雨淋、滴水以及大石塊等雜物混入混凝土噴涂混合物，在裝入噴霧器前要過篩，可與噴霧劑混合使用；在不摻雜速凝劑的情況下貯存不超過2h，摻雜速凝劑的物料貯存不超過20min。制備好后于2min 內進行噴涂，上色調勻即可[4]。

混凝土噴射方法：噴涂后一層混凝土時，前一層混凝土需要初凝，噴涂混凝土應采用從上到下、分段分塊的方式依次進行。如果前一層混凝土凝滯時間過長，超過1h，則應先對表面進行風水清理，以備噴淋時使用[5]。

5 結語

項目右岸壩肩開挖過程中所采用的施工道路，根據工程實際情況合理布局，優化爆破參數，選擇合適的施工機械，加快壩肩開挖進度并確保開挖質量，使哈薩克斯坦圖爾古松水電站項目的右岸壩肩邊坡開挖支護施工提前30d，并制定了有效解決施工干擾的辦法和安全措施，施工期間未出現安全事故，竣工驗收合格。