吉音水库岸坡支护工程施工技术应用分析

赵平

【摘 要】岸坡支护工程施工是水利水电工程的主体建设项目，对施工技术的要求非常高。通常，水库坝体岸坡的地质环境比较复杂，地质灾害、建筑质量等原因影响坝体岸坡的牢固性。对此，水库坝体岸坡的建设必须按照图纸设计的要求施工。新疆吉音水库作为新疆和田地区的大型水电工程项目，水库的坝肩、岸坡均属高陡、薄层顺向坡，岸坡开挖的稳定性问题十分突出。文章通过对吉音水库岸坡水文地质状况进行现场勘查，掌握工程建设的详细概况，考虑施工现场的地质因素，提出相应的施工方案和施工方法，保证了水库施工的质量，为新疆水利水电工程的建设树立标杆。

【关键词】岸坡支护;施工技术;吉音水库

【中图分类号】TV5 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2022）02-0081-03

0 引言

岸坡的施工建设是坝体建设中重要的施工项目，而且坝体岸坡的地质环境比较复杂，导致坝体滑坡的因素很多，除了地质灾害，还与工程质量有很大的关系。因此，必须按照水库岸坡建设的图纸设计和地质条件，选择合适的支护结构并根据建设标准设计施工方案和科学施工。现以新疆和田地区吉音水库岸坡支护工程为例，阐述多种支护施工技术在水库岸坡项目建设中的具体落实措施。

1 工程概述

吉音水库是新疆和田地区于田县境内规模比较大的水利水电工程，水库位于克里雅河流域的上游，水库所在地的河谷呈“U”形，正常蓄水时谷宽500 m;两岸山顶海拔为2 400～3 100 m，相对阶地面高差为200～400 m，岸坡自然坡度为30°～40°，局部达45°。两岸岸坡大部分为风积粉土覆盖，其厚度为5～25 m。现代河流靠右岸，为一深切河槽，河槽岸坡陡立（60°～80°），基岩裸露;河槽顶部的宽度为60～90 m，阶地面宽度为350～500 m，左岸有宽阔的Ⅲ级阶地，阶地面高程为2 500～

2 600 m。复杂的地质条件成为制约水库正常施工建设的主要因素，也是导致施工中事故频繁发生的主要原因，从而造成水库建设成本过高。针对吉音水库岸坡支护工程施工中存在的困难，提出了具体的施工方案和措施。

2 施工项目的基本情况

根据施工现场情况，坝体沿坝轴线基本分3个大的区段进行施工，即左岸坡段、河道段和右岸坡段。

2.1 左岸坡段

左岸段桩号0-045～0+370.883长约416 m，针对坝基地质岩层的不同又分为左岸坡基岩段（桩号0-045～0+107.669长152.669 m）和左岸槽孔混凝土防渗墙（桩号0+107.699～0+370.883长263.214 m）两段，地形相对平缓，作业面宽阔，不受河水的影响，目前左岸临山和临河处有现成的环形施工道路，有利于大型土石方机械设备进场和分区段开挖作业，在开挖的同时为尽可能早地开展趾板和混凝土防渗墙的施工，保证施工质量，减少后期坝体填筑的压力，按自上而下、先上游后下游的开挖方式进行作业，确保趾板和防渗墙部位的开挖成型。

2.2 河道段

主河道段桩号0+0 370.883～0+444.702长73.891 m，也为高趾墙段，截流后进行开挖、浇筑高趾墙混凝土，并进行基础处理和坝体天然砂砾石料、堆石料的填筑。该区段位于主河道，河道狭窄，两岸基岩出露，岸坡陡峭，施工作业面较小，受渗水的影响较大，在做好上游围堰的防渗的同时，必须加强坝基作业面的抽排水。该段高趾墙混凝土和天然砂砾石料、土料和回填料的施工在冬季进行，因此必须采取高趾墙混凝土的冬季施工措施和汛期前做好砂砾石料的开采和储备工作，保障河道段天然砂砾石料填筑到2 428.60 m高程，坝体具备度汛条件。

2.3 右岸坡段

右岸段桩号0+444.702～0+620.521长175.819 m，坝肩为基岩，岸坡较陡，结合修建表孔溢洪洞进口的临时道路，在不影响和干扰其他标段施工的情况下，自上而下分层开挖。右岸岸坡较陡，表层覆盖层较薄，在形成开挖爆破平台前，施工机械和作业人员的安全应放到首位，同时在开挖爆破时易造成渣料沿山坡滚落堵塞原河道或减少河道过水断面，影响河道的行洪能力，因此在开挖过程中尤其在汛期，应避免开挖渣料向河道倾倒，岩石爆破采用控制爆破措施。右岸趾板及坝肩开挖边坡较陡，道路布置困难，不利于大型机械的开挖且开挖石渣容易滚落至河内，因此大坝开挖时道路布置和河道防堵将是右岸坝肩开挖的重点。

3 施工方案

岸坡支护的类型包括锚杆、锚（筋）桩、预应力锚索，喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆及各种喷射混凝土的组合[1]。为保证开挖边坡施工的安全、对开挖后的边坡及时进行支护，边坡分层开挖时，下层开挖施工在上一层开挖后的岩面支护完成后方可开始。岸坡支护施工流程：清理浮石→打孔→安装锚杆→挂钢筋网→冲洗岩面→喷射混凝土→养护。锚杆、锚筋桩采用液压钻、气腿式风钻凿孔，注浆采用20 m3/min空压机配合专用注浆器进行。预应力锚索采用钻机钻孔，钻孔结束后及时进行深孔固结灌浆，扩孔，锚索吊装，封孔灌浆。

4 施工方法

4.1 边坡喷錨支护

边坡喷锚支护是水库岸坡支护施工中常规的方法，通过喷浆（喷射混凝土）防护岩质较差的边坡。当边坡上的岩层风化、破碎比较严重时，岩土发生崩塌和碎块掉落，边坡的稳定性受到严重的影响，有效的方法就是采取边坡喷锚支护。喷锚支护使用的锚杆材质可分为树脂锚杆、塑料锚杆、水泥锚杆和缝管锚杆。锚杆施工质量对整个岸坡的安全和工程质量起到重要的作用，因此要严格把控水泥、砂子和钢筋等施工材料的质量，加入锚杆水泥砂浆中的各类添加剂不得含有对锚杆产生腐蚀性的化学成分。钻孔施工中要确保锚杆钻孔位正确，孔径、孔深要符合施工设计要求。施工结束后使用风机吹干净孔内杂物。孔较深且成孔困难时，可采用先插管后注浆的方法，将锚杆及灌浆设备放入孔中、居中。灌浆机通过进浆管注浆，当泥浆溢出排气管时应及时封闭进浆管和排气管。当锚杆孔内进水时，可采取比较简单的孔内注浆排水方法排除锚杆孔中的水，而且要保证泥浆不被水冲走或者稀释。如果边坡的平整度不太理想，可采用钢筋网沿开挖面铺设，锚杆与钢筋网绑牢固，以免混凝土在喷射过程中产生颤动而影响到混凝土的凝结。混凝土喷射时要控制好水灰比在0.4～0.5，还要注意喷层厚度、平整度和均匀性，减少回弹率。边坡喷锚支护施工的工艺流程：边坡清理→锚杆→钻孔→注浆→安装锚杆→坡面清洗→喷射→挂网→拌浆等。

4.2 锚杆施工

应选用高强度的螺纹钢筋制作锚杆，采用标号不低于P.O32.5的水泥砂浆，使用最大粒径小于2.5 mm的中细砂，注浆锚杆水泥砂浆的强度不低于20 MPa[2]。必要时加入速凝剂，掺量为水泥砂浆的2%～3%，使用JZ-350型搅拌机搅拌。锚杆施工的主要流程包括钻孔、清孔、锚杆加工、灌浆等环节。①钻孔：锚杆孔位由测量人员根据设计图纸布孔。孔位偏差小于10 cm，系统锚杆孔轴方向垂直于开挖面或岩体结构面，锚杆束将严格按照设计要求的角度逐孔放样确定孔位。各施工部位按要求，分用采用液压钻机或手风钻造孔。②清孔：钻孔结束后，采用高压风清孔至验收合格。③锚杆加工：按照图纸设计的要求和建设标准使用φ28 mm的Ⅱ级钢筋且钢筋要求拉直、除掉锈迹和油迹。④灌浆：灌浆的水泥应使用强度等级不低于32.5 MPa的普通硅酸盐水泥，并且加入速凝剂或者不产生腐蚀成分的其他外加剂，水泥砂浆的强度等级不应低于20 MPa，水泥砂浆的稠度和添加剂的比例要符合水泥砂浆施工的要求。锚杆施工过程采取“先安装锚杆后注浆”的方法，打孔使用的钻头直径应大于锚杆直径25 mm以上[3]。在锚杆施工前按技术要求进行灌浆密实度试验，首先准备加工好的锚杆以及与锚杆孔同直径的塑料管，将塑料管放置在与设计锚杆相同倾角的坡面上，按现场的注浆工艺和砂浆配合比进行注浆，养护7 d后剖开塑料管道检查灌浆密实度，经实验可选用一组砂浆配合比和相应的注浆工艺指导现场施工，确保注浆饱满、密实。

4.3 预应力锚索施工

（1）锚索施工。预应力锚索施工的具体方法：钻孔机械宜采用轻便灵活的钻机，便于在交通条件困难的边坡上使用。孔径为φ120+3-0 mm，要求孔深大于设计孔深的0.5 m，全孔要求孔斜误差角度不大于2°。锚孔要求均匀光滑，内锚固段则要粗糙，内锚固段必须设置在岩体内且保证留有一定的安全深度。造孔完成后将孔内的杂质或积水处理干净，测量和记录孔径、孔深、孔斜，作为验收穿束依据，如遇到岩石破碎或断层带时，应延长孔深至基岩内，延伸长度应大于锚固段长度0.5 m。

（2）锚索施工。采购的钢绞线应有产品说明，并对采购的每批钢绞线盘数的3%抽样检查，对抽样的钢绞线进行头部与尾端的材质检验，检验性能是否达到使用指标。凡检测出强度、延伸率、伸直性和松弛性能中任何一项不达标，钢绞线表面出现锈蚀、碰伤、腐蚀、散股等问题，均不能使用，同时抽样检测锚具、夹片、锚垫板是否达到产品的性能指标或设计要求[4]，高压电动油泵、配套压力表、钻机、浆泵、空压机、千斤顶、观测仪器和量测仪器等应具有合格证和使用说明书。

（3）锚索制造。根据每个孔的深度和千斤顶的长度确定并截取钢绞线的长度，图纸规定的钢绞线长度为孔深+张拉千斤顶长度+外锚头混凝土墩高度+锚垫板厚+工作锚具高+工具锚具高+外余量（200 mm）。使用砂轮切割机截断钢绞线。对钢绞线要保护良好，防止受潮锈蚀、腐蚀或碰砸伤损。

（4）内锚固段灌浆。内锚固段灌浆要求有压灌浆。采用早强型525#抗酸水泥，水泥砂浆标号不能低于450#，水泥砂浆水灰比为0.45～0.5，灰砂比为1∶1。锚孔灌浆时，从灌浆管灌浆，灌浆管边灌边抽，至内锚固段灌满后，将灌浆管抽到外部0.5 m左右为止，再用风机吹净灌浆管内的残留物。

（5）外锚头混凝土垫座制作。采用早强型525#抗酸水泥，混凝土标号为C30#，混凝土垫座内布有受力钢筋。在混凝土垫座锚孔内，予埋渐变管一个，长度从墩面插入岩石孔口内即可。外锚头混凝土垫座高度不小于0.9 m。

（6）锚索张拉。锚索张拉要求外锚头混凝土垫座强度应达到C30#，张拉前安装好千斤顶、锚索和垫板均。可采用YCW150型油压千斤顶进行整束张拉。张拉荷载等级，初次稳压5 min，初始荷载20 min，之后每增加5 min，荷载增加至40 t、80 t，7 d后再次张拉，110 t（稳压20 min）锁定→抽查补偿张拉至110 t（稳压10 min）锁定。

（7）灌浆。浆液采用早强型525#抗酸水泥，水泥砂浆标号为R28300#，水泥砂浆∶灰砂比为1∶1，水灰比为0.4～0.45。当排气管内出现的回浆呈浓浆时，可在30 min后封浆，从锚具夹片缝隙中观测、分析灌满程度。截外留多余部分钢绞线。留作长期观测锚索的外锚头（安装测力计的锚索）用铁皮罩保护。

4.4 挂网钢筋施工

针对开挖断面的形状，确定场外或现场制作网片，若断面形状较规则平整，采用场外制作网片，然后现场拼接，若断面形状不规则，起伏较大，则采用现场制作网片，现场拼接，拼接时应注意与岩壁紧贴。施工技术措施：钢筋网的网格各对边的间距应保持在10 cm以上，使用前清除网上的锈蚀。钢筋通过焊接将钢筋网固定在边坡上，和岩石面之间衬垫混凝土块。使用直径为6～12 mm、强度为240 MPa的钢筋网架。在喷射中有大量回弹物架在钢筋网上时必须清除，防止包裹在喷层中。必须用喷射混凝土填满钢筋网与岩面之间的空隙，并且确保泥浆钢筋粘贴良好。挂网钢筋施工的流程包括施工准备、钢筋除锈、网片制作、挂网、焊联和喷砼等环节。

4.5 喷砼施工

施工的水泥选择使用具有抗硫酸盐侵蚀性、强度等级为P.O42.5的普通硅酸盐水泥，砂料选用含水率为5%～7%的粗、中砂，粗骨料选用粒径不应大于15 mm的卵石或碎石。速凝剂的添加应该按照骨料配比要求实施，凝固时间不能大于10 min。钢筋网采用直径为4～12 mm、屈服强度不低于210 N/mm2的光面钢筋，钢筋网间距为150～250 mm。本工程在施工中使用搅拌机和混凝土喷射机完成泥浆的拌机和喷射。①喷前准备：混凝土拌制利用本标的混凝土拌和站，或根据现场情况在洞口拌制。利用3 m3混凝土罐车运输至洞内施喷。喷射前对喷射面进行检查，及时清除喷射面黏着的污迹、脏物和石渣等杂物;搭建施工平台;清扫岩面;铺设控制喷射混凝土厚度的检验钢筋条;作业区应具备相关的通风与照明设备[5]。施工前检查和操作所有施工设备运行状况。②喷射砼施工：在喷射混凝土前对外加剂成分的泥浆做质量和抗压强度的测验，当结果符合图纸设计的要求后方可进行喷射混凝土施工。按照图纸要求的喷射厚度喷射，本次混凝土的喷射与下一次喷射的间隔不少于3 h。喷射作业必须按照相关规程操作，保持喷射的连续性和工作风压的稳定性，如果中断喷射作业，要及时清理喷射机和料管中的泥浆[6]。预埋的检验钢筋条在喷混凝土工程检验后将露出喷混凝土表面的部分割除，以便保持钢筋条的切割面与混凝土表面平整。③养护：喷射混凝土终凝2 h后为了防止混凝土面开裂，应该及時喷水养护，养护时间为7个昼夜左右，根据天气条件可以增加到14个昼夜，当空气湿度较大或者雨天时，可减少喷水养护的时间。钢筋网喷射混凝土的支护厚度应在80～200 mm。采用人工在岩面上铺设钢筋网，与锚杆焊接连接。钢筋网与岩面距离保持3 cm左右，钢筋网最小保护层厚度为2 cm。钢筋网的搭接长度及同截面的接头个数必须满足规范要求。

5 结语

总之，岸坡支护工程施工是水利水电项目建设中的主要内容之一，项目施工首先要结合现场实际情况采取不同的支护方式，选择比较适宜的施工方法，然后做好施工准备，科学合理地运用施工技术，严格按照图纸和技术方案进行施工，保证施工质量，为后续的工程建设提供坚实的基础。

参 考 文 献

[1]王平.水电站工程特陡高边坡开挖施工监测技术分析[J].山西水利科技，2019（2）：37-39.

[2]康江波.浅析落久水利枢纽工程大坝左岸下游施工技术与应用[J].建材与装饰期刊，2017（18）：285-286.

[3]汤庆丰.撒多水电站大坝左坝肩高边坡开挖采用的施工技术[J].四川水力发电，2017（5）：45-47.

[4]仵凌丰，李亮.胜利水电站新建取水口高边坡窑洞开挖施工技术[J].四川水力发电，2019（6）：77-80.

[5]李光华.黄角树水电站左岸溢洪洞工程施工[J].云南水力发电，2018（4）：65-72.

[6]曲胜辉，王嘉鹏.工作闸门竖井正井法开挖施工技术应用[J].吉林水利，2018（10）：47-50，53.