中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州45000
摘要：陡峭高边坡的开挖支护问题，是工程面临的一道世界性难题，如何使预裂爆破控制技术增强预留面边坡的稳定性、降低开挖施工难度、加快施工进度，以及边坡支护形式逐步多样性、综合性，成为复杂地质情况下陡峭边坡工程施工的难点。开展了对复杂地质情况陡峭高边坡开挖支护施工方法的施工技术研究与实践，关键技术达到国内先进水平。
关键词：支护施工边坡开挖施工方法
1.工程概况
黑河黄藏寺水利枢纽工程位于甘肃、青海祁连山腹地，坝址位于黑河峡谷进口下游约1km处，坝址区两岸山体雄厚，河谷狭窄，呈“V”型谷。右岸岸坡坡度一般为45°～60°，岸坡陡峭，坡度一般为60°～80°，两坝肩地形略显不对称。风化层水平埋深45~50m，边坡左岸257m，右岸256m，土方开挖总量146万方。
开发任务为：合理调配中下游生态和经济生活用水，提高黑河水资源利用效率，兼顾发电等综合利用。
该工程大坝设计为碾压混凝土重力坝，最大坝高123.00m，坝顶宽度10.0m，坝顶长度210.0m，坝顶高程2631.00m，共分9个坝段。
2.陡峭边坡开挖及支护施工
2.1道路规划
黑河黄藏寺水利枢纽工程，两岸坝肩地势陡峭边坡开挖高度达到257m，由于受地形及地质条件的制约将左岸边坡开挖道路分为上、中、下三大主开挖路线，三条主路确定后再进行每级边坡开挖路线的延伸及覆设。
上线路及下线路施工较为容易，道路宽度设计为7m，控制坡度不大于12%。施工难度就在于中线道路。中线路承担EL2646—EL2606（2级）边坡开挖及支护施工，中线路与大坝上游相接部位，处于堆积体顶部。堆积体顶部宽度约为2.5m，长度约为25m，高差约9m。受顶部宽度条件制约，堆积体顶部不能直接采用回填的方式施工，内侧山体垂直陡峭不能采取倒悬开挖的方式向内掘进。通过现场实际地形的测量和实际地形进行对比，最终采用锚杆内拉钢筋石笼的方式加宽道路的施工方式，确保道路施工。[1]
2.2边坡开挖施工工艺
边坡开挖
开挖范围：高程EL2696.00~EL2526以下边坡，共9级马道，每级马道高20m，坡比1：0.75，1：0.5。采用液压钻机进行造孔作业，预裂孔深度不大于15m，外侧采用梯段开挖方式，采用1次造孔分级预裂的方式。[2]出渣方式：采用1.6m3反铲挖装，20t自卸汽车出渣。
2.3边坡支护施工工艺
施工方法：
边坡植被绿化：土质边坡采用土工格室是一种蜂窝状三维限制系统，利用蜂窝状网格体系，减轻水流对坡面的冲蚀，达到对土体补强加固的目的，能够有效地防治强风化石质边坡和土石混合坡面的水土流失，而土工格室内有植物生长所需要的土壤条件，植被恢复效果显著。其次，格室的抗拉伸、抗冲刷效果好，具有较好的水土保持功能。[3]
在铺设土工格室之前先将现有的坡面进行清理，坡面的平整度关系到土工格室植草的成败。坡面凹凸不平时铺设土工格室易产生应力集中，使格室焊点开裂，造成格室垮塌等。因此，整平坡面至设计要求，并采用人工修坡，清除坡面浮石，危石等。[4]
格室铺设完成以后再进行营养土的回填，回填完成后人工将提前配置好的草种进行播撒，播散完成后，在进行洒水，塑料薄膜的覆盖。
土夹石边坡采用高次团粒客土喷播技术，从而使边坡达到绿化的效果。主要依靠锚杆，高镀锌铁丝网、人造绿化基盘（即土壤培养基，是用专业的客土喷播设备，由专业人员在被破坏植被的高陡裸露边坡上，使用富含有机质和黏粒的客土材料，在喷播瞬间与团粒剂混合并在空气的作用下诱发团粒反应，形成与自然界表土具有相同高次团粒结构的植生基质材，即瞬间使边坡快速形成和制造出具有最优异性能理想的植物群落植生基础“土壤培养基”）和植被的共同作用以达到对边坡进行防护绿化。[5]其组成材料一般有锚杆、镀锌铁丝网、土壤培养基（种植土、有机肥料、种子等）。
3.施工过程中的创新点的应用
3.1低温条件的锚喷支护施工
工程所处高寒地区（年平均气温0.7℃，年最低气温―31.1℃），每年的9月至次年5月为冰冻期，冰冻时间较长。根据《水利水电工程锚喷支护技术规范SL377-2007》，在寒冬地区或冬季锚喷施工气温不得低于±5℃。[6]受边坡地质条件的制约，如果已开挖后边坡如不进行喷锚支护，给边坡的稳定带来一定安全隐患。为了解决长时间的冬季支护施工受低温条件的影响，经过项目和监理单位多方面的研究在喷锚施工中配合比的优化、保温材料的选取、施工时间的选用等诸多方面的试验，最终选取了适合项目施工的最佳方案来进行锚喷支护施工。
(1)低温条件下锚杆注浆施工
锚杆支护施工保温特点：确保砂浆锚杆中砂浆在0℃到-15℃的负温环境中正常水化，降低冰点，提高砂浆在负温下的抗冻性能，使砂浆的早期强度提高80%以上，后期强度不降低，洞口外侧使用橡塑海绵进行包裹进行二次保温，从而保证在负温条件和正常温度条件下强度相同。
A、室外温度的测量，确定防冻剂的掺量
施工前先用温度计对现场温度进行测量，确定好室外温度后再根据防冻剂的参数，高效防冻剂掺量：当天室外温度–2.6℃，确定防冻剂掺量水泥量的3%。
B、锚杆注浆施工
锚杆安装完成后开始进行锚杆注浆施工，注浆时，按照施工所配置的配合比和防冻剂的掺量并放水注浆机内进行拌合，注浆机搅拌均匀后，注浆机压力达到1.5MPa后打开注浆机阀门后连接注浆软管将掺有防冻剂的水泥砂浆注入锚杆孔内。注浆时，注浆管先插入孔底，然后按照50cm~100cm开始注入水泥砂浆，注浆管随着砂浆的注入缓慢均匀拔出，使孔内填满砂浆，最后再用高标号的砂浆将锚杆孔封住。
锚杆注浆压力：锚杆注浆压力初步定为1.50Mpa，根据注浆管的上升高度和注浆管的输送距离进行调整。
到温度低于零下时，拌合站进行喷锚时，首先对原材料和拌合站进保温和加热处理，确保喷锚所需的混凝土干料达到30度以上，自卸汽车在运输过程中采用保温处理，确保骨料在运输过程中的混凝土温度损失减少到2~3度。[7]
由于冬季施工早晚温差较大，当日温度在零下时，按照气温高度达到零上后在进行施工，一般按照中午11：00~15：30进行边坡喷锚施工，喷锚完成后立即铺设橡塑海绵进行覆盖保温。橡塑海绵保温根据温度下降的不同一般铺设2~3层进行保温，橡塑海绵保温时间一般在4月份在进行拆除。
4.总结
黑河黄藏寺水利枢纽工程是国家172项重点水利项目，工程所在地属于甘肃、青海祁连山国家级自然保护区，在地质条件复杂多变的环境下，面对257m级高边坡进行开挖支护施工，在施工道路设计及优化给开挖支护提供了有利保障，在开挖施工中采用高空喷淋设施进行湿法作业降低了扬尘对周边环境的污染及破环，施工中土质及土夹石边坡采用高次团粒及土工格室多种植物套种的方式，保护了高寒高海拔区域内生态恢复系统的建设，土石方式中才用电子监控计量法，大大提高了工作效率，降低了人为风险。由于施工策划到位施工组织合理在工程施工得到了很好的应用，在类似的工程施工中进行推广施工。