浅析某开关站基坑开挖及支护施工技术
——以广西龙滩开关站为例

赵亮

（中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000）

1 工程概况

广西龙滩水电站地面开关站、出线平台及中控楼土石方开挖工程由基础土石方开挖和桩基石方开挖两部分组成，支护工程包括锚杆、喷混凝土、排水孔。开挖工作内容包括：准备工作、场地清理、施工期排水、钻孔爆破、石渣的运输和堆放、施工期边坡监测和防护、完工验收前的维护等工作。本标段土石方开挖工程总量约为6.794万m3，其中土方约29711m3，石方约 28585m3，原合同桩基（96 个）石方开挖 9644m3，新增桩基24个，土石方填筑主要为进场公路路基填筑，工程量1625m3；此外，EL340高程以下前期开挖遗留石渣约4～5万m3左右需清挖。主要工程量见表1。

主要设计参数：根据开关站施工图纸，开关站共设置平面4个，分别为 EL358.4m、EL353.4m（22～28轴线）、EL339.75m、EL337.5m。边坡设计坡比一般为1：0.75，开关站与③场内公路相接端边坡设计坡比为1：0.2～1：0.75。EL339.75m以上进行边坡开挖和支护表1只进行桩基部分开挖。

考虑各个试验因素之间的一级交互作用，为了确定各个因素对排种器影响的重要程度，以吸孔的直径、种箱相对于滚筒的角度、输送带的速度为试验因素，空穴率、单粒率、重播率为试验指标来进行正交试验。同时，为了简化试验，根据单因素试验结果，在正交试验时，只采用逐盘检测的播种方式在各个因素取3个水平的情况下进行正交试验，正交试验方案与试验结果如表2所示。

表1 主要工程量表

2 桩基土石方开挖

2.1 桩基土石方开挖工艺流程

基坑土石方开挖主要包括两个部分，分别是：桩基明挖与桩基井挖。桩基明挖：测量放线（开挖边线、布设孔位）→钻孔→装药→网络连接→爆破及危石处理→出碴→验收→支护作业→下一作业循环。桩基井挖：测量放线（开挖轮廓线、中心掏槽孔孔位）→钻孔→装药→网络连接→爆破及危石处理→出碴→验收→护壁作业→下一作业循环。

2.2 测量放线

施工前应首先复测好原始断面，然后按桩基设计位置在现场放出其中心位置，放出桩基开挖边线，并在基坑外侧设置延长控制点，以便在开挖过程中经常性的测量开挖的边边线和高程，以防超欠挖。在桩基口开挖完成后，先在桩孔口标注高程，按设计尺寸放出桩孔开挖边线，之后进行桩基井挖。井挖量测采用中心吊点、环向量测方式。

2.3 基坑开挖施工方法

桩基施工受施工道路和桩径限制，桩基土方明挖采用人工开挖，石方明挖考虑YT28手风钻开挖，桩孔采用YT28手风钻自上而下全断面正井开挖方式成型。

第四，质量检查：在锚杆施工过程中，按监理工程师指示的抽检范围和数量，对锚杆孔的钻孔规格（孔径，深度和斜度）进行抽查并作好记录。注浆密实度试验：选取与现场锚杆直径和长度、锚孔孔径及倾斜度相同的锚杆和塑料管，采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7d后剖管检查其密实度，其密实度必须满足设计和规范的要求。试验计划和成果均报监理工程师审批。拉拔力试验：边坡砂浆锚杆养护28d后进行抗拉拔力试验，按作业分区每300根锚杆中由监理工程师抽机检查3根并进行试验。试验时，首先安装张拉设备逐级加载拉拔，当拉拔力达到规定值时，立即停止加载，结束试验。

明确了构什么，有必要思考怎么构，点是线线相交所得，需要思考作怎样的两条线，就是思考点具有怎样的特征，假设点存在，追问与此点会有哪些相关定的量或定的关系.以本题为例，如图3，需要确定点B，分析点B特征，由AB=AC，即点B的轨迹就是以A为圆心，AC为半径的弧，即定长轨迹；∠ABD=30°，点A、D是两个定点，即点B的轨迹就是即定角轨迹.同时满足两个条件，即为两轨迹的交点.

为满足各层桩基开挖道路的需要，ZHe排桩基施工道路由③号场内交通道路进入，沿EL358.4m高程进入施工作业面，桩基井挖按ZHe1～ZHe28方向间隔顺序进行。EL339.75m高程上布置的ZHd1～23、ZHc1～23可由③号场内交通道路经EL345m高程进入，同样按ZHd1～23、ZHc1～23顺序进行间隔开挖施工。ZHa1～ZHa23、ZHb1～ZHb23利用EL339.75m平面和通往EL330m高程的临时道路进入顺序施工。ZHa25～ZHa28、ZHb25～ZHb28、ZHc25～ZHc28、ZHd25～ZHd28 排施工利用由③号场内交通道路到达EL345m的道路进行施工。

桩基石方明挖主要采用浅孔梯段爆破开挖方式，并沿设计开挖轮廓线，采用预裂或光面爆破技术成型，开挖的土石方采用反铲直接挖装，配15t自卸汽车运至指定的弃渣场。桩孔采用正向开挖方式，开挖分层高度初拟1.2m，每循环进尺约1m，其中第一层开挖时，循环进尺为0.8m，采用中部“V”型掏槽、周边光面爆破的布孔方式，其中掏槽孔同周边孔之间崩落孔采用密孔，小药量、弱爆破的方式，以保证井口成型。为便于桩孔开挖出渣、方便作业人员和材料、设备运输，每个桩基井口布置一座三角提升架和一台电动葫芦。出渣时，由人工在井下装料，料斗提升至井口后，随明挖土石方运至渣场。桩基挖深大于5m时，采用空压机向井内压风，保证出渣人员不缺氧。石方井挖采用YT28型手风钻钻孔，爆破采用毫秒微差网络连接，周边孔间隔装药。为防止桩基开挖爆破施工对土石方明挖造成干扰，桩基爆破作业时，需统一协调安排。

2.5.7继续控温回潮后继续升温，温高到影响天麻外观质量枯燥，温度控制在40～50摄氏度至干品，约5天。

3 工程支护施工技术

3.1 锚杆支护工程施工

开关站基础开挖过程中，对要求喷护或锚固的坡面，随开挖分区分段分层进行。坡面开挖成型后，及时进行系统锚杆、随机锚杆的钻孔工作；或者在开挖边坡设计平台部位，采用φ50钢管搭设脚手架形成作业平台进行喷射混凝土施工。一般情况下，喷护施工应紧随开挖作业面及早进行。

施工方法：

混凝土喷射采用“潮喷法”，选用PZ-5A型混凝土喷射机施工。混合料经拌和机搅拌湿拌均匀后，采用5t自卸汽车或3m3混凝土搅拌运输车运至工作面后，卸入喷射机受料斗内。在喷射机旁由人工加入速凝剂。施工按照分片分层自下而上、先凹后凸的顺序进行。为了减少回弹量，提高喷射质量，要求喷头保持良好的工作状态，调好风压；保持喷头与受喷面垂直，喷距控制在0.6～1.2m范围，采取正确的螺旋形轨迹喷射施工工艺。喷射混凝土采用分层喷射，每层控制厚度不大于5cm，后一层在前一层混凝土终凝后立即进行，若终凝1h后再行喷射，须把喷层表面的乳膜，浮尘等杂物用高压风水枪冲洗干净，再二次喷射，以确保结合质量。喷射机作业严格执行喷射机的操作规程，连续完成向喷射机供料。不能连续完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清理干净。如果喷射混凝土出现蜂窝、叠层、脱空、松弛、砂穴或其它相关缺陷，或者质量检查不合格，均按监理人的批示予以清除后重新喷射。喷射完毕后，清除掉粘附在喷射表面上的喷射溅落物，混凝土终凝2h后开始洒水养护，养护时间不小于7昼夜。

（4）质量控制

（2）系统锚杆、随机锚杆施工

第一，锚杆制作：锚杆在钢筋加工场加工制作成型，并按不同直径、不同长度分类编号、堆放，施工时采用5t载重汽车拉运至现场。第二，钻孔、清孔：人工利用高压风枪或钢钎撬除开挖坡面上松动的浮石，按照设计图纸或监理工程师指示，使用全站仪测放孔位并用红漆标识，孔位偏差不大于5cm。孔深小于5.0m的锚杆孔采用YT28手风钻进行造孔，孔深大于5.0m的锚杆孔拟采用钻孔直径为56mm的电钻或MG50型钻机钻孔；钻孔倾角垂直岩面或按设计要求进行，钻孔深度偏差不大于5cm。钻孔完成后随即采用高压风水枪将孔内岩屑冲洗干净，并将孔口采用松软物填塞保护，防止在施工过程中杂物落入孔中。第三，锚杆安装：锚杆施工采用先注浆后安装锚杆及先安装锚杆后注浆两种施工方法，对于长度小于等于5m的锚杆采用先注浆后插锚杆的方式进行施工。首先采用注浆机在孔内注满砂浆，孔内注满砂浆后立即采用人工打（插）入锚杆，并用掺加速凝剂的砂浆将孔口封堵密实。先注浆后插锚杆施工程序：混凝土初喷→测量定孔位→钻孔→清洗钻孔→注浆→锚杆插入→孔口固定→孔口处理→检测。

五、加强物流基础设施网络协同，科学规划物流枢纽规划，加大重点产业集群的枢纽配套，促进物流园区的互联互通。

（2）工作面清理

根据施工总体安排，桩基施工安排如下：ZHe排桩基在EL358.4m高程马道全部完成后开始进行，ZHd1～23和、ZHc1～23排桩基在EL339.75m～EL358.4m边坡开挖成型之后进行；ZHd25～28排桩基在EL358.4～EL353.4m 边坡开挖成型之后进行；ZHc25～28、ZHb25～28、ZHa25～28排桩基在EL353.4～EL337.5m边坡开挖成型（包括EL337.5m平面）时进行；ZHa1～23、ZHb1～23排桩基原则上在表面弃渣清理之后，间隔进行桩基明挖和井挖。

3.2 喷射混凝土支护施工

3.2.1 喷射混凝土的施工工艺

喷射混凝土施工前，向监理工程师递交喷射混凝土施工的材料试验报告、配合比试验报告、施工设备类型、施工实施质量措施计划等。并采用拟用的外加剂制作2～3块试验板，试验板测定的喷射混凝土质量和抗压强度达到设计要求并经监理工程师批准后才能进行混凝土喷射施工。采用钢管搭设施工脚手架，充分利用锚杆外露部分进行脚手架加固，将竹架板铺设并固定于脚手架上形成作业平台。接通风、水、电路，喷射机、材料、人员就位。

图1 “潮喷法”喷射混凝土工艺流程图

3.2.2 施工工序说明及控制

（1）施工准备

职业核心能力视域下大学生创新创业教育实施路径优化…………………………………………陈文亮，杜丽娟（103）

对于长度大于5m的锚杆采用自带注浆管、先插锚杆后注浆的方式进行施工。将排气管用扎丝绑扎，同锚杆一同插入孔内，先进行灌浆，待排气管外泄水泥浓浆时，继续灌注直至孔内砂浆饱满为止。先插锚杆后注浆施工程序：混凝土初喷→测量定孔位→钻孔→清洗钻孔→安装锚杆（附带进浆管和排气管）→孔口处理→注浆→检测。注浆所用砂浆在现场拌制，其配合比控制在水泥：水：砂为 1：0.38：1～1：0.45：2 范围内，拌制时严格按确定的配合比执行，注浆采用100/15型注浆机灌注。

喷射混凝土在砂浆锚杆完成并验收合格后进行。施工时先将喷射面用高压风、水枪联合冲洗干净，并在出露的锚筋上安设混凝土厚度标志。

（3）喷射混凝土施工

（1）原材料检验

混凝土喷护工程使用的原材料主要包括：锚杆所使用钢材；注浆、喷射混凝土所使用的砂石骨料及水泥、外加剂等原材料。材料进场前必须有生产厂家质量证明、出厂检验合格证，对用于工程实体的原材料必须严格按相关规范的要求进行抽样检、试验，由监理人现场随机指定，将上述的各项材料试件由送样员送至监理人指定的地点检测，并将材料抽检报告报送监理人。对未经检验或检验不合格的原材料不得用于工程实体。

喷射混凝土的配合比设计通过室内和现场试验确定，并符合施工图纸要求。速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土初、终凝时间满足现场喷射工艺要求，喷射混凝土厚度及强度符合设计要求，喷射混凝土与岩石间的粘结力以及喷层之间的粘结力，按监理人指示钻取直径100mm的芯样作抗拉试验，试验成果资料报送监理工程师，对于有问题的部位及时予以处理，从而切实确保工程施工质量能够与相关设计要求相符。

3.3 排水孔施工

排水孔施工时，根据设计排水孔直径、深度选用合适的电动钻机或MG50型锚杆钻钻孔。钻孔前采用高压风枪进行工作面清理，按照设计图纸或监理工程师指示用红漆标识排水孔位置，孔位偏差小于5cm。钻孔成型后，采用高压风、水进行清孔并对孔口进行临时保护，防止喷射混凝土施工时堵孔或杂物落入孔中，坡面支护完成后，再清除孔口封堵材料，孔口安装的加筋盲管，按设计长度和要求进行安装。

4 质量控制措施

4.1 工程施工测量

①在开展工程测量施工前，相关工作者应该先了解工程图纸，并对图纸进行校核，确保图纸无问题之后才能够根据其进行工程施工放样操作。②进入施工现场之后，测量工作者应该在监理工程师的指导之下对测量基准点以及各种数据等进行相应的复核，建立起工程测量控制数据网络，保护工程中设置的预埋点，避免对其造成的破坏作用。③对于工程之中细部放样工作，应该用较为醒目的标志进行标定，并对其进行相应的复核。④为了切实确保土方工程的质量与坡度，避免超挖等问题，在进行开挖施工的时候，应该对边坡的坡度与高程进行适当的检测，从而保证其能够与工程施工相关要求相符。

功能设计对各级安全生产机构的综合应急预案、专项应急预案、现场处置方案进行采集，实现对应急预案的动态管理；制定预案模板，根据模板对采集的预案进行结构化处理，提高应急管理中预案的自动化处理能力。

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4.2 土石方开挖注意要点

①土石方明挖采用控制爆破技术。正式开挖前，根据工程地质情况及类似工程经验进行爆破试验设计，在指定的场地内进行爆破试验，选择合理的钻爆参数，并将爆破试验成果报监理人审批，作为现场爆破施工参数，并根据不同地质情况及时予以调整。②开挖时，严格按照爆破试验确定的爆破参数布孔、装药、连接爆破网络，经检查无误后，方可起爆。③边坡开挖前，先完成开挖线外的危石清理、排水等工作。不良地质地段的开挖过程中，及时与监理工程师联系，及时采取支护措施，确保开挖边坡稳定。④对已开挖的成型的边坡，及时进行检查处理与验收，并按设计要求进行支护。⑤岩石开挖轮廓面上，预裂孔残留炮孔应分布均匀，中硬岩保存率应达到80%以上，相邻两炮孔间岩面不平整度不应大于15cm，孔壁不应有明显的爆破裂隙。⑥水平建基面高程偏差不大于±20cm，并保证基岩完整性。⑦梯段爆破的最大单响药量不得大于350kg，邻近设计建基面和设计边坡时，不得大于100kg；爆破时进行适当的保护措施，如覆盖柔性材料，严格控制爆破飞石方向和距离。

根据烟气露点，分别取60℃、50℃、40℃三个不同的设计排烟温度，及安装冷凝式换热器之前的正常排烟温度180℃。查询在这些温度下的烟气的各成分的比热，并且按照上式计算烟气的定压比热容，计算结果如表6所示。

5 结束语

综上所述，开关站基坑开挖与支护施工的质量水平会对开关站的质量产生直接的影响。通过对龙滩水电站特点的分析，制订了相应的基坑开挖与支护措施，能够达到较好的效果。