高陡邊坡快速開挖支護技術(shù)研究與應(yīng)用

高陡邊坡快速開挖支護技術(shù)研究與應(yīng)用第一頁，共22頁。目錄一、項目簡介

二、項目詳細(xì)內(nèi)容第二頁，共22頁。一、項目簡介

本項目屬于水利建筑工程施工技術(shù)領(lǐng)域。

大型水電站樞紐區(qū)人工邊坡施工具有范圍廣、工程量大、工期緊、任務(wù)重，干擾因素多、安全風(fēng)險大等特點，一直是制約開挖及支護高效施工的重大技術(shù)難題。尤其是所處關(guān)鍵線路上的工程邊坡施工（如大壩壩肩、基坑施工）進度，將會對后期大壩混凝土澆筑甚至是發(fā)電節(jié)點工期產(chǎn)生重大影響。本項目歷時2年，結(jié)合人工邊坡的結(jié)構(gòu)特點，通過“合理調(diào)整工序、持續(xù)改進設(shè)備、優(yōu)化設(shè)計參數(shù)”，形成了成熟的針對大范圍人工邊坡開挖支護施工的完整技術(shù)體系，實現(xiàn)了人工邊坡開挖支護施工效率的顯著提升。烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

第三頁，共22頁。

（1）合理調(diào)整工序

對15m高的人工邊坡，現(xiàn)場按照“一次預(yù)裂、二次爆破（前區(qū)兩次爆破每次爆破高度7.5m，后區(qū)一次預(yù)裂高度15m）、分層出渣、鎖口支護、速噴封閉、隨層支護、系統(tǒng)跟進”的程序組織施工。開挖支護施工過程中縮短了各工序之間的銜接時間，并與業(yè)主、設(shè)計、地質(zhì)、監(jiān)理積極溝通配合，及時發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定塊體、明確處理方案，減少支護對開挖的影響。烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

第四頁，共22頁。

（2）持續(xù)改進設(shè)備CM358鉆機鉆孔孔徑105mm，鉆孔有效高度約2.5～3m，系統(tǒng)錨桿間排距2m×2m，15m高梯段需分8～9層出渣，通過研發(fā)新型JBY458G、JBY150-A鉆機鉆孔孔徑76mm，出渣分層高度增加為7.5m，出渣分層降至2層?，F(xiàn)場通過JBY458G、JBY150-A鉆機與CM358鉆機高低配合進行錨桿、排水孔造孔，吊車配合錨桿、排水孔安裝及網(wǎng)片加固，濕噴臺車進行坡面噴混凝土施工，開挖支護效率均得到顯著提高。烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

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（3）優(yōu)化設(shè)計參數(shù)

通過與業(yè)主、設(shè)計溝通，將坡面掛鋼筋網(wǎng)優(yōu)化為掛機編鍍鋅網(wǎng)，方便現(xiàn)場操作，減少相應(yīng)資源投入，做到快速掛網(wǎng)、噴混封閉；將設(shè)計圖紙中的錨索優(yōu)化至馬道上方約2m的位置，僅通過搭設(shè)小作業(yè)平臺便可進行錨索施工，邊坡支護不需再搭設(shè)覆蓋坡面的排架。

本次快速開挖支護施工技術(shù)方法在烏東德水電站左岸纜機平臺以上邊坡開挖支護中成功應(yīng)用，確保了施工期安全及總體工程形象進度，節(jié)約施工成本約50萬元。該項施工技術(shù)的成功運用，得到了監(jiān)理、業(yè)主及社會各界的好評，為葛洲壩集團贏得了良好社會效益。烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

第六頁，共22頁。1、立項背景：

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，對能源需求持續(xù)增長，水電的快速發(fā)展為保障能源供應(yīng)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對氣候變化，以及促進可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻。鑒于資源分布特點、開發(fā)利用水平、樞紐布置條件、生態(tài)環(huán)境保護等新的客觀要求，今后的水電站大壩結(jié)構(gòu)采用雙曲拱壩結(jié)構(gòu)且基本布置于“V”型峽谷中將會成為一種主流。這種類型的邊坡開挖支護具有體型復(fù)雜、范圍廣、坡道陡峭、施工條件差等環(huán)境特點，已成為大型水電站人工邊坡烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

二、項目詳細(xì)內(nèi)容第七頁，共22頁。

開挖支護施工的嚴(yán)峻技術(shù)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有施工技術(shù)手電受地形環(huán)境影響大、效率低、干擾因素多、安全風(fēng)險大，迫切需要開展針對大型水電站人工邊坡開挖支護高效施工新技術(shù)的研究。為此，本項目團隊兩年來持續(xù)進行大型水電站人工邊坡開挖支護施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。烏東德水電站廠房系統(tǒng)位于山體內(nèi)，廠房系統(tǒng)主要包括主廠房、主變室和尾調(diào)室。其中主廠房長333m，寬32.50m，高89.80m；主變室及副廠房長272.00m，寬18.80m，高35.00m；尾調(diào)室高113.5m，半徑為25.00m的半圓筒型洞室。因地質(zhì)原因，廠房系統(tǒng)三大洞室頂拱（包括尾調(diào)室穹頂）增加約1000束，單束長20m~49m的豎向深長預(yù)應(yīng)力錨索

第八頁，共22頁。2、詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容：

（1）設(shè)備選型及優(yōu)化配置

纜機標(biāo)段開工后，我局對一些主要鉆孔、噴護設(shè)備（多臂鉆、CM358鉆機及濕噴臺車）進行了現(xiàn)場試驗與選型。具體如下圖：多臂鉆造孔試驗孔深超過9m或較為破碎的巖體區(qū)域，無法成孔；孔深不超過9m但孔向下傾的錨桿孔，成孔困難且鉆孔效率太低（1.5m/h）。第九頁，共22頁。CM-358鉆機造孔試驗CM358鉆機在現(xiàn)場試驗中，人員操作熟練、鉆機行走方便，且實際造孔效率高（10m/h），但造孔直徑較大φ105mm第十頁，共22頁。JBY458-G型試驗鉆機JBY458-G型試驗鉆機雖然造孔高度可達(dá)7.5米，但是由于機身和自帶空壓機體積較大，現(xiàn)場施工平臺需預(yù)留較大部位，現(xiàn)場轉(zhuǎn)移不便，人工換鉆桿過程緩慢，鉆孔功效也不高（6m/h）。第十一頁，共22頁。JBY150-A型多功能液壓鉆機第十二頁，共22頁。濕噴臺車濕噴臺車進行邊坡素噴封閉效率約為25m3/h，噴砼效率高，可作為快速開挖支護的主要噴砼設(shè)備。第十三頁，共22頁。

（2）合理的工序安排

裝藥現(xiàn)場第十四頁，共22頁。后區(qū)預(yù)裂爆破完成后第十五頁，共22頁。反鏟完成第一層清理整平第十六頁，共22頁。鎖口錨桿放樣現(xiàn)場鎖口錨桿造孔現(xiàn)場鎖口錨桿插桿現(xiàn)場第十七頁，共22頁。系統(tǒng)錨桿插桿現(xiàn)場反鏟修整渣堆反鏟配合人工注漿濕噴臺車噴砼第十八頁，共22頁。噴砼完成后第十九頁，共22頁。

（3）取消常規(guī)支護排架搭設(shè)

通過采取該施工方法，坡面錨桿、排水孔及掛網(wǎng)、噴混凝土施工工序均不需進行排架搭設(shè)。與設(shè)計溝通，將圖紙中錨索優(yōu)化至馬道上方約2m的位置，不需再搭設(shè)覆蓋坡面的排架，僅通過搭設(shè)小作業(yè)平臺便可進行錨索施工。從而，減少了排架施工占壓工期，最終達(dá)到2個月完成3個梯段邊坡開挖支護的施工進度。第二