高边坡免排架开挖支护快速跟进施工琳.pdf

No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145高边坡免排架开挖支护快速跟进施工琳王晨彪中国葛洲坝集团建设工程有限公司摘 要：在水利水电建设中，高边坡开挖工程日益增多，为解决安全快速高质量的开挖支 护的问题，创新优化传统开挖支护施工方法，提出以CM351钻机快速钻孔为核心，按照“一 次预裂（高度15m）、逐步爆破（每次爆破高度78m）、分层出渣（34m 层）、预留平 台、取消排架、支护跟进”原则，执行的高边坡免排架开挖支护快速跟进，在不搭设排 架，钻机可在开挖后平台（或爆破石渣）上完成锚杆及排水孔造孔作业，满足水利水电高边 坡开挖支护在安全质量前提下的快速施工需要。关键词：高边坡；取消排架；安全施工；快速跟进1概述本技术以安徽金寨抽水蓄能电站下水库石料场 及进出水口高边坡开挖支护工程为依托开展技术研 究。金寨抽水蓄能电站位于安徽省金寨县张冲乡境 内，距金寨县城公路里程约53k m,距合肥市、六安 市的公路里程分别为205k m、134k m。电站主要由上 水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下 水库等建筑物组成。其中下水库石料场根据库岸周 边地形地质条件，结合下库进/出水口布置，石料 场及进出水口边坡为超百米高边坡，从最高处马道 337.7m到最低处平台208.7m,边坡高差达到129m,边坡坡比为1：0.5或1:0.75等。面对下库大坝工程工期紧张、填筑施工强度 高，要求石料场及进出水口开挖满足填筑要求的挑 战，然而因前期标段滞后影响本部坝基开挖等关键 线路直线工期约5个月，从而制约后续填筑及料场 开挖施工，造成工期压力大的不利局面，如何加快 石料场及进出水口超百米高边坡的开挖支护进度，是工程能否按期或提前实现各项关键项目的控制性 工期目标，满足按期蓄水和工程竣工的关键。2地质据地面地质测绘、钻探和物探资料揭示，石料 场场区内覆盖层多分布于宽缓冲沟及小河湾沟两侧 的缓坡地带，厚度一般0.33.3m,为碎块石土，结构松散。下伏基岩为英山沟组混合片麻岩、二长 片麻岩夹角闪斜长片麻岩，片麻岩抗风化能力强，全强风化岩总体较薄，全风化层下限埋深一般为 0.0m5.7m,山脊局部达11.0m；进/出水口部位覆 盖层多分布于宽缓冲沟及小河湾沟两侧的缓坡地 带，厚度一般0.53.3m,为碎块石土，结构松 散。基岩为英山沟组（Ar2y）混合片麻岩、二长片麻 岩夹角闪斜长片麻岩，北侧边坡坡顶一带为角闪 岩。总体呈次块状结构，岩体完整性差，局部较破 碎。片麻理总体产状N4060 W,NEZ2030,缓倾下游。3与国内外同类成果的比较传统开挖支护施工方法中，采用一级边坡直接 开挖到底，在人工搭设高边坡排架，虽然开挖一次 到位，速度较快，但每级边坡开挖必须等上级边坡 支护结束，则存在人员设备窝工的风险，对成本管 理来说极其不利；支护的进度要求紧，但因人工搭 设排架、拆除排架、100B钻机造孔慢移动不便等因 素，必然导致支护速度严重滞后整体的开挖支护施 工进度，对进度管理不利。同时工期紧施工难度 大,且存在高边坡排架的安全隐患，必然从根源上 导致管理的风险极大，对安全管理造成极大挑战。面对复杂多变的施工环境，超百米的高边坡，为确保工程施工安全、高标准的质量要求、不耽误 施工工期、不增加成本造价，提出以CM-351钻机快 速打孔为核心，预留工作平台，取消排架搭设，采 182023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期用边开挖边支护的施工方法。根据现场情况边施 工、边勘察、边调整，了解边坡的工程地质和水文 地质情况，及时快速跟进支护施工。进度管理这块因为取消排架，所以排架材料购 买、进场验收、排架搭设、排架整改及使用验收、排架拆除及材料回收，节省了多道工序，从而节约 了大量人力和时间，虽然留置平台相对比常规开挖 直接出渣到底时间相对延迟部分开挖时间，但对比 后续支护搭设排架及人工钻孔所花费的大量时间，该方法具有相当的进度优势，同时延迟的部分开挖 时间，可以通过现场施工精细化管理，采用分段分 区，增加人员设备，避开开挖支护相互影响，减少 开挖支护工序转序人员设备窝工的情况，实现资源 的充分使用，该方法尤其对于大方量土石方开挖高 边坡具有极大的时间优势。在金寨抽蓄电站中，面对前期标段工期滞后多 个月的情况下，我部积极调整，采用该施工方法，配置人员设备，加强现场管理调度，本着“履约为 本、效益为根、品质为基、品牌为先的原则，进 行精细化管理施工，让石料场及进出水口等部位，顺利完成开挖要求，满足大坝填筑的关键线路节点 工期要求。4施工工序高边坡免排架开挖支护快速跟进施工方法，包 括以下步骤：步骤1:对于高边坡开挖支护施工，在技术上 保持超前意识：率先熟悉施工图和技术要求，对施 工现场进行反复踏勘测量，确定开挖支护施工方 法，做好风水电布置，提前规划施工道路及渣场，做好人员、设备的准备工作。步骤2：进行原始地形测绘，根据设计开挖图 纸测放出开挖范围、边坡坡比、高程及桩号，孔位 上喷红色喷漆，并向现场人员交底，砍除开挖区内 一切树木、灌丛等植被。步骤3：开挖前及时完成坡顶截水沟施工，结 合施工临时道路布置将覆盖层分层剥离，采用反铲 将每层覆盖层一次性剥离至基岩面。步骤4：石方爆破开挖：为保证边坡完整稳定 及大规模开挖的需要，采用预裂爆破结合深孔梯段 微差挤压爆破。按照一次预裂，高度1015m、分 步爆破，每次爆破高度78m的原则进行。步骤5：为适应快速开挖需要，以CM-351高风 压钻机为核心设备，全站仪测量放样，吊锤角度尺 控制钻孔角度，实现精确快速打孔；现场边坡预裂 孔人工装32mm乳化炸药，主爆孔由人工装70mm乳化 炸药，根据需要调整连续或耦合等装药方式，联网 时注意控制单响，实现微差起爆。步骤6：次梯段爆破78m后，分层出渣 3m,合理规划出渣路线，采用反铲和装载机装车，自卸汽车运送。注意出渣一层后，按照图纸或设计 要求进行支护施工，支护施工同时，为衔接开挖支 护工序，可从远离边坡侧合适位置开始出渣下一 层，出渣除确保为支护造孔预留4m宽的工作平台，其他都可先行出渣，直到初步支护施工结束，即可 将下一层全部出渣。瓣、觴桩及排水購图1钻孔等支护工序与开挖关系示意图19No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145图2锚杆锚筋桩安装注浆等支护工序与开挖关系示意图图3支护施工与开挖关系示意图步骤7：为快速支护施工，按照3m层出渣，支护高程差仅3m,避免排架搭设，消除安全隐患，降低支护施工难度；下一层出渣预留4m宽工作平 台，为支护又提供充足时间和场地；支护的排水 孔、锚杆、锚筋桩在允许范围内全部采用CM-351高 风压钻机打孔(更换钻杆实现孔径要求)，极大程度 缩短支护时间，之后配置足够资源及时安装锚杆(锚筋桩)、注浆实现支护施工快速跟进，通过缩短 工序间的衔接时间，大大加快支护施工进度，解除 支护进度对快速开挖的制约，从而实现边坡开挖支 护快速跟进。见图1、图2。步骤&初步支护结束后，即可安排下一层开 挖出渣，4m宽工作平台清运出渣后，紧接着开始下 一层支护施工。挂网喷混凝土、框格梁等支护可滞 后整体开挖不大于一个大台阶:1015m,即可。见 图3。步骤9：爆破石方全部挖装后，安排下一次梯 段爆破，按照上述步骤48开挖支护到马道。一个 大台阶1015m结束后，根据步骤4爆破开挖原则开 始下一个台阶预裂爆破，再按照步骤48的开挖支 护工序，直至高边坡开挖支护全部结束，测量放样 确认达到指定高程后，安排组织人员进行验收。见 图4、图5。5主要优点(1)安全为先一一釆取34m层的快速开挖 支护施工，取消常规排架搭设，消除安全隐患，极力避免了工程行业频发的高空坠落、边坡垮 塌、泥石流及排架倒塌等安全事故，将安全隐患 从源头上降低到很低；开挖后及时支护，避免边 坡垮塌的隐患。(2)质量保障一按照34m分层开挖出渣，及202023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期否是分层 岀渣打孔 装药联网快速 支护跟进一次预裂 两次爆筱3-4m层测量 定位砍青、原始 地形测量石方爆破开挖覆盖层剥离施工 准备验收图4高边坡开挖支护快速跟进工序示意图边坡胡g与玄揑关垂丞意图 ll H.hti 1 ll：马道 支护就IX:老孑壬転支护就X 护恚去 支护立成区 弓拦S彩支护完成区rS 讐齋 煙怒-开挖区岩石-_.：-开挖区岩石1 _?9石._ _、|钻孔等支护工序与开挖关系示意图排水孔述挣喷混凝土田锚筋桩框格梁支护施工与开挖关系示意图湃水孔等锚杆锚筋桩安装注浆等支护宓与开挖关系示意图圈石渣说鑒敲嗷快速开挖支护技术具有（炉351钻机怏速打孔，3m层出渣，预留支护平台，避免常规排 癖设，开挖后支护的特点2、石方爆破开挖按照一次勰（高度l（M5cm）、二次爆破侮次爆破高度7喊1）的原则进行。锚杆、锚筋馭排水孔等殲注浆等支护uw3、一次梯段爆破（7湎后，分层出渣（3讪，每层初步支护完成后，方可开始下一层开挖出渣，为 衔接工序，可在妗鸚时，先行对下一层除预留 4m宽工作平台以外其余石渣挖运。1.WK锚筋桩、銅:二 二二二 序需在如工作平台出渣前完成；挂网喷射混凝土、框格梁支护可一个大台阶（1呃施工一次，但不得滞4、:孔的造孔、安装支护工后針臊平台f大台阶（迪。图5高边坡开挖与支护关系示意图时跟进支护，便于设计方及时了解现场情况，做好 设计变更与调整工作；有效防范边坡岩体的顺层滑 塌，保证边坡开挖的轮廓尺寸的科学性；为业主方 与监理方的现场监督管理提供好的工作条件；便于 随时对开挖支护的质量进行监督管理。（3）进度管理一一取消高边坡排架，采用石渣 平台，改善了施工环境，创造CM351高速钻机造孔 的条件，确保了工程高效快速施工，提高了施工技 术，更好加强了现场施工和管理；促进水利水电开 挖支护施工技术的提升。（4）其他效益一一按照34m分层开挖出渣，及 时跟进支护，便于设计方及时了解现场情况，做好 设计变更与调整工作；为业主方与监理方的现场监 督管理提供好的工作条件；为施工单位施工，改善 了施工环境，提高了施工技术，更好加强了现场施 工和管理。6结语高边坡免排架开挖支护快速跟进施工技术，取 消常规排架搭设，减低安全隐患，改变支护造孔方 式，采用CM351高速钻机，加快支护进度，使四方 现场查勘常规化，同时也为完成节点工期和目标提 供了保障。该方法在安徽金寨下库石料场及进出水 口等超百米高边坡开挖过程中得到业主设计监理认 同，在金寨抽水蓄能电站工程中得到全面推广，该 施工方法在类似工程施工中有较高的推广应用价值 和前景，对企业管理开挖支护施工项目的进度、成 本和质量极其有利。参考文献1张红兵，孙华艳.乌东德水电站缆机平台快速开挖施 工技术J.科学技术创新,2017（20）:136-137.陈笑霖等.土石方工程施工M.水利电力出版社，1995:59-6&作者简介王晨彪男中国葛洲坝集团金寨抽水蓄能电站葛洲坝项目部工程师安徽金寨23730021