高边坡开挖（共12篇）
高边坡开挖 篇1
对于水利工程建设而言,高边坡开挖施工技术应用主要就是保证水利工程建设安全,避免水利工程建设完成在投入使用的过程中受到外界不良因素干扰,有渗漏、坍塌等严重事故发生,对水利工程运行成效造成不良影响。所以必须要严格的保证高边坡开挖施工技术应用成效,积极的找寻施工技术应用中存在的不良问题,应用有效措施的进行改善,将高边坡开发施工技术的优越性充分展现出来。所以对高边坡开挖施工技术应用进行深入探究式具有现实意义的,下面就对相关内容进行详细阐述。
一、高边坡开挖施工技术应用重要性
(一)水利工程建设影响因素分析
水利工程建设是我国基础设施建设中的重要内容,与人们生活、经济发展有着非常密切的联系。水利工程建设环境较为复杂,工程实际建设施工过程中容易受到外界因素的影响,致使工程建设施工质量不能达到预期的设想,导致水利工程运行安全程度较差。高边坡施工是水利工程建设中的重要环节,如果施工过程中管理力度较差,技术应用成效不能得到保障,水利工程整体建设质量必定会受到不良影响,还会间接导致工程建设成本投入增加,损害施工企业的经济效益。为了避免这些因素对施工企业发展造成的影响,施工技术人员需要对高边坡施工技术进行深入探讨,并且在实际施工过程中强化管理,保证水利工程运行的安全性,保证水利工程建设质量达到预期设想。
(二)水利工程结构布置
高边坡开挖施工技术的主要作用就是对水利工程的结构进行保护,提升水利工程结构的温度性,避免结构发生裂缝、变形、坍塌等严重问题,不能将水利工程建设的重要意义充分体现出来。从中也可以看出高边坡施工技术应用的重要性,如果施工技术应用成效不能良好保证,水利工程主体结构便不能得到有效保护,导致水利工程整体建设施工质量受到损害。对于现代水利工程建设施工而言,施工技术人员对于高边坡开挖施工技术应用必须要给予高度的重视,应用科学、合理的措施,将高边坡开挖施工技术的优越性充分体现出来。
二、高边坡开挖施工技术
(一)高边坡开挖施工技术流程
水利工程建设施工技术人员在高边坡开挖施工技术应用过程中,必须要严格的遵守以下施工流程,只有这样才能保证施工技术应用成效:施工技术人员首先需要对边坡表面植被进行清除,保证高边坡开挖施工区域清洁,没有障碍物存在。要依据施工区域的实际情况,对土方开挖或者石方开挖施工方案进行确定,明确边坡处理措施。在实际施工过程中施工技术人员出了需要保证开挖质量之外,还需要严格的保证开挖顺序,只有在土方或者石方开挖完成后,由质量审核人员进行质量检测达到相关标准,才可以进行后续施工工作开展。
(二)开挖注意事项分析
1.边坡表面植被处理。在边坡开挖施工工作开展前,施工技术人员需要对边坡覆盖的植被进行处理,将边坡表面所有的植被进行拔除,并且对边坡表面存在的障碍物、杂质进行整理,统一化进行处理,使得边坡具有良好清洁性。通常情况下,高边坡开挖施工场地的实际范围需要控制在开挖线的五米之外,具体的阐述就是施工场地范围的设定必须要大于高边坡实际开挖范围。这样做的主要目的是避免施工中,以为施工技术人员操作不当,或者受到其它因素的干扰,导致众多杂物落入到开挖场地中,增加高边坡开挖施工量,对工程建设施工进度造成不良影响。
2.土方开挖和石方开挖。土方开挖的施工顺序为由上至下,逐次的进行开挖工作开展。这样的施工顺序可以保证高边坡开挖施工中存在的水资源可以顺利排出,避免施工过程中遇到阴雨天气,导致土方受到雨水冲击,施工质量不能达到相关标准,对施工单位造成很多困扰。石方开挖与土方开挖施工程序一致,没有较大的差异性。高边坡土方开挖施工主要包括以下内容:左岸坝的肩石方开挖、河床的石方开挖和右岸的坝肩石方开挖三部分。首先,左岸坝的肩石方开挖。由于左岸坝肩石方开挖施工的特点决定该选用露天液压钻的CM351钻机与ZQ100D的潜孔钻钻孔式设备来作为主要施工的设备,并且还可根据工程实际的岩体结构来选择手风钻式作为辅助。在左岸石方挖掘的过程中,仍旧采用的是分层方式进行,避免因此开挖与爆破所导致岩体的结构破裂,从而所导致的工程安全问题。其次,右岸坝肩的石方开挖。同左岸坝肩石方开挖比较相似的是,在右岸坝肩的石方开挖过程中,仍然需要采用露天液压钻的CM351式钻机与ZQ100D的潜孔钻式设备为主,采用以手风钻式钻孔为辅原则。但是要注意的是,在石方的开挖过程中,应采用自卸车方式将挖掘出来的废料与岩碴依照相关指定线路运送至工程上游所制定弃碴的场地。再次,河床的石方开挖。大坝河床的基坑石方的开挖采用的是自上而下的全径向顺序来进行的施工。河床开挖地面的高程是94m,其相对的深度大约是4m,基坑的石方开挖,首先是从大坝中部的下游一侧开始,先在此部位开挖先锋槽,然后再向上下游的方向来进行扩挖,待径向的扩挖完成之后,再利用事先挖掘好的先锋槽作为临空面来向大坝左右侧来进行梯段爆破的开挖工作。
高边坡开挖是水利工程建设施工中的重要环节,与水利工程建设施工质量有着直接性的影响。在实际施工过程中,施工技术人员需要严格的高边坡施工技术应用要点,积极找寻施工技术应用中可能存在的不良问题,应用有效的措施进行改善。从而保证高边坡开挖施工技术应用成效,保证水利工程建设施工质量。相关工作人员还需要进一步加强研究力度,为促进我国水利工程建设发展奠定良好基础。
摘要：水利工程建设是我国基础设施建设中的重要内容,我国对于水利工程建设也非常重视,并且投入了大量的建设资金。高边坡开挖施工时水利工程建设施工中的重要环节,与水利工程建设施工质量有着很深的影响。施工企业对于高边坡开挖施工必须要给予高度的重视,强化施工管理力度,保证施工现场的安全性,提升高边坡开挖施工技术应用成效,保障水利工程建设质量。本文就是对高边坡开挖施工技术进行深入分析,希望对相关施工技术人员有所启示,使得我国水利工程建设可以发展到一个新的高度。
关键词：高边坡,开挖,施工技术
参考文献
[1]代登伟.浅谈高边坡开挖技术控制[J].现代物业(上旬刊).2011,(10).
[2]李慕雷,高治国.水电站高边坡开挖支护施工[J].水利建设与管理.2013,(05).
[3]樊鹏,王宁.长河坝电站右岸高边坡开挖线外安全防护设计与施工[J].东北水利水电.2010,(03).
高边坡开挖 篇2
安康车站高边坡开挖支护分析
襄渝增建Ⅱ线安康车站属深挖方车站,最大挖深达45 m,其中表层膨胀土最大厚度约20 m,属于膨胀土深挖方路堑.由于边坡挖方高,且具有膨胀性,边坡支护措施的合理选择对边坡稳定及工程成本具有较大影响.分析结果表明在边坡坡脚设路堑挡土墙,第一、二级边坡设锚杆框架梁,第三级平台设桩间挡土墙,上部膨胀土边坡坡面设支撑渗沟和骨架护坡,边坡满足稳定要求及工程造价较低.
作 者：刘辉 作者单位：中铁十一局集团有限公司,湖北武汉,430071刊 名：四川建筑英文刊名：SICHUAN ARCHITECTURE年，卷(期)：29(3)分类号：U416.1+63关键词：膨胀土 高边坡 支护
高边坡开挖 篇3
1 理论模型
1.1 基本假设
(1) 处于塑性区(极限平衡区)内任何节点的的正应力与剪应力满足莫尔-库仑强度准则：
其中，为斜面上的抗剪强度；，分别为岩体的粘聚力和内摩擦角；为斜面上的正应力，其值；，为方向余弦。
(2) 分析过程中不考虑体积力的影响。
(3) 岩体是弹塑性材料，且各向同性。
1.2 基本方程
在处于塑性区(极限平衡状态)的岩体，应力满足平衡微分方程：
1.3 本构模型
本研究采用ansys有限元法求解边坡稳定问题时，采用了理想弹塑性模型，其本构模型采Drucker-Prager 准则：
式中：,分别表示应力张量的第一不变量和应力偏张量的第二不变量。、为与岩土材料内摩擦角和粘聚力有关的常数，，。屈服面在平面上为不等角度的六边形的外接圆。
2 高边坡开挖应力场
为了解边坡开挖的力学效应,对K88+680断面边坡进行了二维弹塑性有限元计算分析。计算模型边界为：底部为173m,高为112m,分别为开挖宽度和深度的4倍多，基本可以消除边界对应力的影响。底部取x、y方向
位移约束，侧面施加x方向位移约束。模型网格的稀密对二维弹塑性有限元计算有着一定的影响，为了提高计算精度，所以在开挖区域及周边敏感部位对网格采取加密措施。模型是由5544个节点组成的5688个单元。用“杀死”单元法开挖掉3710个单元。
2.1 计算参数的选取
本次模拟考虑到了地层岩性的差异，计算区域中所涉及的岩体主要有坡积土(Q4dl+el) 和强风化泥灰岩(T2b)，通过岩体物理力学试验和工程地质类比，最后确定了各岩体的计算参数(表1)
摘 要：边坡开挖过程的力学性状变化是一个复杂的过程，同时其塑性区演变趋势也是一个复杂的过程。文章通过假设边坡完全处于理想弹塑性状态，并以Drucker-Prager 准则为本构模型，运用ANSYS有限元软件对巫山至巫溪（巫溪段）公路K88段高边坡开挖过程应力调整过程及塑性区变化过程进行了模拟，得出了开挖过程中应力最大处为坡脚。边坡塑性区是一个动态调整过程，最终位于强风化泥灰岩与弱风化泥灰岩交界处。
关键词：开挖岩体边坡；力学性状；塑性区演变特征
巫山至巫溪(巫溪段)二级公路位于重庆市巫溪县南部地区。起点位于龙溪金家沟，里程K86+000，终点在花栗路口，里程K109+875.993，全长23.875km。路线路段主要跨越大泉山山脉，地形较复杂，沿线多高陡边坡，受岩性影响，有很多高边坡在开挖过程中出现失稳现象。研究路段位于柚子树境内，起止里程桩号K88+840～K88+950，全长110m。该段内边坡为路堑边坡，切坡最高为32m，最低为21m。场地内出露地层主要为第四系全新统残坡积碎石土（Q4el+dl），厚度0.4~1.5m；以及三叠系中统巴东组（T2b3）泥灰岩，厚度大于30m。
1 理论模型
1.1 基本假设
(1) 处于塑性区(极限平衡区)内任何节点的的正应力与剪应力满足莫尔-库仑强度准则：
其中，为斜面上的抗剪强度；，分别为岩体的粘聚力和内摩擦角；为斜面上的正应力，其值；，为方向余弦。
(2) 分析过程中不考虑体积力的影响。
(3) 岩体是弹塑性材料，且各向同性。
1.2 基本方程
在处于塑性区(极限平衡状态)的岩体，应力满足平衡微分方程：
式中：,分别表示应力张量的第一不变量和应力偏张量的第二不变量。、为与岩土材料内摩擦角和粘聚力有关的常数，，。屈服面在平面上为不等角度的六边形的外接圆。
2 高边坡开挖应力场
为了解边坡开挖的力学效应,对K88+680断面边坡进行了二维弹塑性有限元计算分析。计算模型边界为：底部为173m,高为112m,分别为开挖宽度和深度的4倍多，基本可以消除边界对应力的影响。底部取x、y方向
位移约束，侧面施加x方向位移约束。模型网格的稀密对二维弹塑性有限元计算有着一定的影响，为了提高计算精度，所以在开挖区域及周边敏感部位对网格采取加密措施。模型是由5544个节点组成的5688个单元。用“杀死”单元法开挖掉3710个单元。
2.1 计算参数的选取
本次模拟考虑到了地层岩性的差异，计算区域中所涉及的岩体主要有坡积土(Q4dl+el) 和强风化泥灰岩(T2b)，通过岩体物理力学试验和工程地质类比，最后确定了各岩体的计算参数(表1)
岩 体 (kg/m3)(MPa)(KPa)
坡积土21001500.382521
强风化泥灰岩230018000.326023
弱风化泥灰岩240026000.2613024
灰岩(基岩)240045000.1840035
2.2 初始应力场
岩体的初始应力场, 取正应力以压为正（在ansys中数值上表示为负）, 其大主应力方向在近地表呈不规则的锯齿型，深部接近水平，深部应力值为2.6MPa左右(图1)；小主应力方向在近地表处基本上与坡面轮廓线平行, 深部接近水平，深部应力值为0.57MPa左右(图2)。
2.3 开挖应力场
经计算, 在开挖过程中, 初始应力场不断受到扰动与调整, 开挖区左右及下部的扰动范围在1倍开口宽度以内, 开挖面附近大主应力方向接近垂直开挖面方向, 坡面局部地区由压应力变为拉应力,小主应力方向接近于平行开挖面方向,路基近表面是处于受拉状态。在左右坡脚处存在不同程度的应力集中现象,右边坡脚处最大压应力值为0.17MPa，左边坡脚处最大压应力0.98MPa。
2.4 受拉区域
边坡切削完成后，由于卸荷回弹，整个路基近表面及左切坡的第一台阶中部出现了拉应力区，并受地质构造等因素的影响而呈现出不同的分布形式。在路基上出现呈矩形状拉应力区，其大主应力值为30～75kPa，左切坡上有一个呈等边三角形状的拉应力区，其大主应力值为5～27kPa。
3 塑性区演变特征
根据计算区内的地层结构，在建模的时候分成四层不同岩性的岩体，该边坡分四个阶段开挖来分析其塑性区的演变情况。随开挖深度的增加, 塑性区范围不断增大。当开采深度达到一定深度, 边坡的稳定性就会受到很大威胁。
3.1 第一次开挖
第一次开挖主要是把近地表的坡积土挖除，兼挖强风化泥灰岩层上部，因为原地表斜坡比较陡峭，且开挖坡比高大(1∶0.5~1∶0.3)。此部分开挖后，观察有限元计算结果，可以看出在坡脚除出现了应力集中，并有小范围的塑性变形，其等效塑性应变区的值为：0.395×10-5～0.673×10-4 。
3.2 第二次开挖
第二次开挖是将强风化泥灰岩层切掉，坡脚已达到强风化泥灰岩与弱风化泥灰岩交界处，坡脚虽然有应力集中现象，但是塑性区是出现在层间，与第一次开挖的塑性区是相连接的。塑性区外的弹性区应力有增加的趋势，这是因为此处岩体发生塑性变形，将应力释放转移到弹性区岩体内。塑性应变出现在坡面临空面，其等效塑性区内的值为：0.163×10-4～0.277×10-3 。
3.3 第三次开挖
第三次开挖是沿第二次开挖的基础上往下开挖5m左右，坡角处出现应力集中现场，并出现小范围的塑性区，在强风化泥灰岩与弱风化泥灰岩的交界处的塑性区范围进一步扩大，并出现滑移变形。层间塑性区的等效塑性应变为：0.124×10-4～0.210×10-3；开挖坡脚塑性区的等效塑性应变为：0.124×10-4～0.111×10-3。
3.4 第四次开挖
此次开挖是将边坡切削到路基设计标高，整个路基是处在弱风化泥灰岩层中。强风化泥灰岩和弱风化泥灰岩交界处出现大面积的塑性区，坡脚排水沟处出现应力集中，有塑性区分布，并在路肩上了出现塑性变形。第三阶段的开挖坡脚塑性区消失，这是因为随着开挖的深入，此处的应力集中消失。层间塑性区的等效塑性应变为0.208×10-4～0.187×10-3 ，其值较第三阶段小，这是由于开挖卸荷后应力调整，使得部分变形反弹；坡脚塑性区的等效塑性应变为0.208×10-4～0.229×10-3 。
4 结论
（1）随着自上而下开挖推进, 应力不断调整，位移、塑性区范围也不断增大。开挖结束后, 左边坡脚处最大压应力0.98MPa 。虽然坡体总体上处于稳定状态, 但通过对应力、位移及塑性区计算结果分析知道,坡面出现了拉应力区,有局部破坏的危险，应力集中区坡脚处。
（2）随着开挖的进行，在强风化泥灰岩与弱风化泥灰岩交界处塑性区范围逐渐扩大，从云图中可以看出有向下滑移的趋势；坡脚处塑性区随着开挖的深入而位置也发生移动。
路基高边坡开挖施工技术 篇4
关键词：公路,路基工程,高边坡开挖
1 路基高边坡施工前的准备工作
施工前要组织安排好工作人员;要把机械设备准备好, 并且进行调试, 确定能够正常运转后才能投入施工;施工所需的材料以及场地也要提前准备好, 只有当各种条件都准备好后才能正式开展边坡施工。
2 深挖路段高边坡施工工艺
1) 开挖中如发现有较大地质变化时, 停止施工, 重新进行工程地质补充勘探工作, 并根据新的地质资料修正施工方案, 报监理工程师审批后实施。因深挖路堑工程量大、施工环境复杂, 技术要求高, 施工难度大, 是控制工程进度的关键工程, 必须精心组织, 科学施工。
2) 石方开挖根据岩石类别、风化程度和节理发育程度, 确定开挖方法。对于软石和强风化岩石能用机械开挖的采用机械开挖, 不能用机械直接开挖的石方, 采用爆破作业开挖。在石方爆破作业前, 根据地形地质, 开挖断面及施工机械配备等情况, 编制实施性爆破设计施工方案, 报请监理工程师批准, 并严格按照监理工程师的指令执行。
3) 石质部分要采取深孔多排微差的爆破方法进行开挖。由于爆破施工非常危险, 因而一定要选派专业爆破技术人员开展爆破工作。对于一些又长又深的路堑施工时要采取纵向分层分段的办法进行开挖, 每层开挖时要先挖一道通道, 然后在对两边进行开挖, 这样就能保证每层都能有单独的出土道路以及临时的排水系统;风化破碎岩体路段施工时, 一定要以边坡的稳定性为前提来开展边坡防护工程的施工作业, 在开挖时做好选择阶梯式的方法进行, 然后根据施工设计所需高度来设置一个平台, 使得阶梯边坡形成。此外还要在边坡预留2～3 m的位置以便光面爆破和预裂爆破的施工作业, 然后人工进行刷坡。
3 高边坡开挖常见病害及防治措施
3.1 常见病害分类
通常公路路基的高边坡施工区域的地形、地质以及水文条件都比较复杂, 加上部分施工作业人员的素质比较低, 所以它被归于风险高且极易引发安全事故的一类工程中。从人员、机械设备、施工原料、施工方法以及施工环境等多个方面进行综合分析可知, 容易引发高边坡开挖病害问题的因素有以下几个方面。
1) 机械设备使用不当。
机械设备在运转过程中, 很可能因其自身的意外故障或者施工操作不当而给施工人员带来人身伤害, 进而给工程带来损失。
2) 爆破方法不当。
由于爆破工作人员没有按照施工规范规定的爆破方法进行爆破, 以至于给施工人员的生命财产安全造成危害。
3) 不小心触电所致。
工程施工时, 没有使其外侧边缘位置与沿途的高压线路保持一定的安全距离, 加上没有对电设备采取接零或者接地等保护措施, 以至于设备的保护性能未能充分发挥出来, 加上移动或者照明工具使用高压, 有的甚至违规进行操作, 使得触电现象发生, 给施工单位造成了损失。
4) 坍塌和滑坡现象的出现。
施工人员没有按照施工规范合理开挖路基高边坡, 加上操作机械的方法不正确, 便使得坍塌和滑坡事故时有发生, 以致于给机械设备本身和施工人员带来伤害。
3.2 防治措施
对于一些潜在危害比较大的病害要采取“两个控制”的措施, 也就是做好前期控制以及施工过程中的控制工作。前期控制是指在高边坡开挖前做好施工工艺以及专项施工的方案, 并根据具体病害的实际情况, 有针对性地采取必要的预防措施;所谓施工过程中的控制则是指施工时一定要严格按照施工规范条例以及施工工艺进行施工, 并且做好工程的监理验收工作, 发现问题要及时采取措施解决。
4 高边坡施工安全注意事项
1) 一些工程路段处于公路、街道以及交通比较繁华的地方, 因而施工时要设置警示牌来提醒过往车辆和行人绕道行驶。比如可以在车流量比较大的便道或者弯道半径小于15 m以及一些特殊地段小于10 m的地方挂上明显的红黄绿旗来作提醒。
2) 一些施工人员或者外来人员如果穿着硬底、带钉、高跟鞋或者光着脚, 坚决不允许进入施工场地。
3) 施工现场要安排专门的地方来储存原料和施工设备, 并且做好防潮避雨措施;设备一定要摆放整齐, 以免损坏。
4) 施工人员在现场施工时一定要戴上安全帽以及防尘口罩, 不然容易造成安全事故。
5) 施工时采用的翻斗车不可以行车载人, 也不能超载或者超速行驶, 其他的施工设备也是如此, 都不能违规进行操作。机械设备施工时如果两种机械同时开工彼此之间必须保持10 m以上的间距。
6) 在开挖路堑时不允许采用掏底开挖的措施, 以免出现坍塌事故。
7) 一些松动危石或者正在运转的大型机械设备周围禁止施工操作或者休息。
8) 在选择弃土场时要避开泥石流沟区域, 并且不应在山坡上的同一路段同时开展施工作业。
9) 进行人工挖掘时, 施工操作人员之间的横向间距不得<2 m, 纵向间距则不能<3 m。
10) 在开挖滑坡地段时, 要按照从上往下、由中间到两边的顺序进行, 不允许全面拉槽开挖。
参考文献
[1]曹洪洲.浅谈高边坡压力分散型预应力锚索防护工程施工技术[J].工程质量, 2008 (10) .
[2]孔宪斌, 李文鑫, 孙河山, 等.预应力锚索在高边坡防护中的应用[J].东北公路, 2002 (2) .
高边坡开挖 篇5
近些年来，水轮机被广泛的应用到水力发电站中，其中水轮机调速器的多调节模式、控制技术等更是为水电站的发展带来极大的推动作用，本文主要对水轮机调速器的技术及选型进行研究。
2 水轮机调速器的技术研究
2.1 多调节模式
多调节模式是水轮机调速器的重要技术之一，尤其是在当前水电站结构发生改变的过程中， 整机组的负荷也会发生改变，在这个过程中多调节模式将会发挥出巨大的作用。 从实际中分析，多调节模式的运行并不是针对频率的调节，主要是针对整机组负荷的调节， 在调速器增加负荷方面做出正确的调节。 水轮机调速器在正常运行的情况下，主要分为手动和自动两种控制方式，手动控制方式主要是在系统故障的情况下而使用的，一般情况下都会采用自动的运行方式，而在自动运行方式之下为了满足不同的运行要求，也分为开度模式、频率模式、功率模式等三种模式，开度模式，主要是水轮机组按照给定的开度运行，而且，开度模式下一般没有人工死区，这样主要是为了机组在很小的频率范围内波动，这样才能确保机组的稳定运行;频率模式，水路级轮机组主要是按照给定的频率运行，而且在该模式下也无人工死区，同时在水轮机组并网前，调速器应以频率模式运行;功率模式，主要以给定的功率运行，而在该运行模式下，是有人工死区的。 以上所提到的三种模式是水轮机调速器技术的重要组成部分， 具体的应用要结合实际情况来定，这样才能充分体现出各个运行模式的优势。
2.2 控制技术研究
控制技术是水轮机调速器技术的重要组成部分，主要分为开机控制、导叶控制等两方面。 开机控制主要是设置两个启动开度，①为相应水龙头下的空载开度值，②为相应水龙头下的空载开度的 150%,在水轮机调速器接收到开机命令的情况下，将会从第二个启动开度，并逐渐提升水轮机组的转速，直到转速接近额定转速 90%Nr 的情况下，将会开启第一启动开度，从而实现对频率的跟踪功能，使水轮机组的转速逐渐接近系统的频率，将准备并网发电。 当然，开机控制运行的过程中，需要注意应根据运行工况来整定导叶开启的拐点、斜率、启动开度等联值。 另外，在导叶关闭的过程中，应根据水轮机组的负荷以及紧急停机时间的水压特性等进行分析，全面满足调保的计算要求，避免或降低水轮机转速上升过高的现象。 在机组低水头运行的情况下，甩负荷或紧急停机时间来关闭导叶的时间可能会长，带动的最大限制负荷开度较大，而在这个过程中的水轮机组的转速就会提升的较高，为了避免转速提升过高对水轮机的使用寿命带来影响，应适当的调整导叶的关闭时间，这样才能将分段关闭点进行滞后投入，从而有效的保障水轮机组调速器的运行效率。
3 水轮机调速器的选型研究
3.1 人机界面
对于水轮机的应用极为广泛，尤其是在水利发电中占有着举足轻重的地位，而调速器的设置将会对机组的正常运行效率带来直接的影响，同时也能够有效的对参数进行调节以及故障的显示等。 人机界面作为水轮机调速器的重要组成部分，在对水轮机调速器进行选型的过程中，应将其作为选型的重要参考因素， 由于水轮机调速器各个厂家设计的操作显示模板的不同，而如果选择不合理的话，就会造成主机外的连接，产生的显示模板故障率会偏高，不利于水轮机调速器的正常运行，因此，为了提高水轮机调速器的使用标准化、可靠性，应结合水轮机调速器的实际使用情况，适当的选用人机界面，尽量减少微机辅助电路以及复杂的连线方式，这样才能有效的提升水轮机组调速器的运行效率。
3.2 系统结构
系统结构是水轮机组调速器的重要组成部分，水轮机组调速器的选型应将其列入到选型参考标准中。 具体的选择相关人员应结合水轮机组调速器的实际使用情况来分析，就电站的发展特点来看， 主要选择为微机调节器和电液随动系统结构，或是选择电机伺服装置+微机调节器+机械液压随动系统结构等两种选择方式。 通过大量的实践证明，这两种选择方式非常适用于电站的水轮机调速器的使用和运行系统结构的选型，对确保系统运行的安全性以及提高水轮机调速器运行的可靠性、效率性等给予一定的帮助。
3.3 技术指标
在水轮机调速器选型的过程中， 需要做好技术指标的控制，如，转速死区指标应小于 0.08%;机组自动空载频率的摆动值应<士 0.25%;导叶接力器的实践应<0.3s;备用电源的切换，以及手动运行模式和自动运行模式切换时的导水叶开度变化应<±1%;在水轮机组稳定运行的情况下，导叶波动应<±5%等。
因此，水轮机调速器的选型非常关键，选型过程中必须要结合实际的使用情况以及各个技术指标等进行选择，这样才能确保水轮机调速器使用的适宜性。
4 结语
总之，在水轮机调速器使用的过程中，需要结合实际的使用要求来选取适宜的型号， 同时在科技不断发展的过程中，应对水轮机调速器技术展开更深层次的研究和开发，这样才能推动水轮机调速器技术迈向新的阶段，从而为水电站等方面提供高效的运行功效。 通过本文对水轮机调速器的技术及选型的研究分析，作者结合自身多年的工作经验，以及自身对水轮机组调速器的了解，主要从多调节模式和控制技术，以及人机界面、系统结构、技术指标等选型进行分析，希望通过本文的分析，能够进一步提高水轮机调速器选型的优化，确保运行效率。
参考文献：
[1]王 忠强，孔 德铭，石 月春，李 国怀。浅 析小浪底水电站水轮机调速器的频率调整功能[J].水力发电，2014(08)。
[2]高振华，张治宇，张建时，王彩森。在水轮机调速器开发中应重视标准液压件的应用[J].液压与气动，2013(02)。
[3]魏 守平，伍 永刚，林 静怀。水轮 机调速器与电网负荷频率控制(一)水轮机控制系 统的建模及仿真 [J].水 电自动化与大坝监测，2014(06)。
高边坡开挖 篇6
【关键词】高边坡；开挖与支护工程；施工技术
一、引言
多数水利工程的建址具有地形复杂、易受外力或环境因素影响的特点，因此以控制工程施工质量来保障水利工程施工安全非常必要。高边坡开挖与支护工程是水利工程的重要施工内容，且任意施工不当均会对水利工程施工质量、施工安全、施工成本、施工工期造成影响。與此同时，高边坡开挖与支护工程是以保护水利工程结构的工事。可见，重视对水利工程高边坡开挖与支护工程施工技术的研究具有现实意义。为此，本文笔者结合实际案例，浅析水利工程高边坡开挖与支护工程施工技术。某水利工程装机总容量设计为80万kW，年发电总量为30.26亿kW.h。此水利工程的放空洞出口边坡、厂房及右坝肩后边坡具有弱应力、薄夹层、陡倾角、高顺向的特点。例如，此水利工程右坝肩边坡开挖高差的最大值为209m，厂房及放空洞出口边坡开挖的高差分别为125m、95m，因此此水利工程边坡属高陡倾角顺向边坡。此水利工程具有施工工期紧、工程量大、施工影响因素多、施工难度大的特点。因此，施工方务必从工程的客观实际及施工要求出发，全方位把控此水利工程高边坡开挖与支护工程的施工。
二、水利工程高边坡开挖施工技术
据实践案例可知，当前国内的多数水利工程高边坡开挖均采取由上至下的挖掘顺序及挖掘原则，且从挖掘流程来看，多依次按下列顺序进行挖掘：清除表面植被、土方开挖、石方开挖，注意高边坡挖掘过程务必遵循先上后下的原则，即上一步挖掘项目完成后再开始下一步挖掘项目。
（一）清除表面植被。高边坡施工前，务必对施工现场进行清理，且清理的范围为开挖线外约5m的位置，以免杂物的存在影响正常的施工。此水利工程覆盖层普遍，因此务必清除干净水利工程建址表面的植被，以便准备把握施工现场的地形分布状况。
（二）土方开挖。水利工程土方开挖多采取由上至下的顺序掘进，以合理排除地表水及免除雨水冲刷对边坡施工质量的影响。此水利工程土方开挖采取由上至下逐层削坡的方式掘进，且单次削坡厚约3m，具体选用CAT320B反铲挖掘机及辅以人工修坡的方式进行土方开挖。实践证实，此种作业方式具有缩减集渣作业环节、降低施工成本、提高施工效率的优点，但此作业过程务必加强测量检查，以严格控制开挖坡度。
（三）石方开挖。高边坡施工过程，石方开挖施工具体分为三部分，即河床开挖及左右坝肩石方开挖。1.左坝肩石方开挖。根据此水利工程左坝肩的施工特点，施工方决定选用ZQ100D潜孔钻钻孔设备及露天液压钻CM351钻机进行左坝肩石方开挖，同时根据实际岩体的结构特点，施工方决定辅以YT-28手风钻。左坝肩的石方开挖仍采取分层方式掘进，以免开挖及爆破作业引起岩体结构破裂，从而保障施工安全。2.右坝肩石方开挖。与左坝肩石方开挖相比，右坝肩石方开挖仍旧选用ZQ100D潜孔钻钻孔设备及露天液压钻CM351钻机掘进，同时辅以YT-28手风钻钻孔，但此掘进过程，挖掘出的岩渣及废料应用自卸车按预设的线路运送至上游指定的弃渣场。3.河床石方开挖。大坝河床基坑石方开挖以由上至下全径向的顺序掘进。河床开挖地面高程、相对深度分别为94m、4m。基坑石方开挖应按下列步骤掘进：在大坝中下游某侧开挖出先锋槽→朝上下游方向扩挖→借助先锋槽朝大坝左右侧实施梯段爆破开挖。
三、水利工程高边坡支护施工技术
高边坡支护工程是保障水利工程边坡施工安全的重要工事，务必给予足够的重视，但支护前务必做好下列准备工作：根据岩体暴露时间、地质条件及结构形式等制定施工方案，同时组织施工人员进行技术交底；根据作业指导书的规定进行支护；检查施工区内边坡的稳定性，同时对需要处理的地方进行安全处理；根据永久支护的要求对不良地段进行临时支护。此水利工程高边坡支护采用锚喷支护+预应力锚索相结合的施工方法。
（一）锚喷支护施工技术。锚喷支护施工过程，务必落实好下列工作，即：1.以工程类比法或现场试验法确定锚喷支护参数。2.锚喷作业所需的机械设备布置在相对安全的地段。3.检查好喷射机等设备的安全性后，再投入使用。4.采取综合防尘的方法降低喷射作业面的粉尘浓度，如湿喷混凝土。5.岩石强渗水地段应先把渗水集中排出后，再喷射混凝土，注意喷后应钻排水孔，以防喷层脱落。6.若锚杆孔的直径比设计规定的数值大，则不予安装锚杆。7.砂浆锚杆灌注浆液过程，务必注意下列事项：a.检查注浆罐、注浆管、输料管的完好性；b.注浆罐的有效容积及耐力分别应≥0.02m3、≥0.8MPa，且应先做耐压试验，再投入使用；c.用水灰比为0.5～0.6的纯水泥浆或水润滑注浆罐及注浆管。
（二）预应力锚索施工技术。预应力锚索施工过程，务必落实好下列工作，即：1.设置专业的安全检查人员，以检查及解决发现的安全隐患；2.若以潜孔锤进行锚索造孔，则需进行必要的除尘处理，且开孔前，应清楚孔口松动的岩块，以免岩体掉块；3.钢绞线经特制的放料支架下料，同时由专人指挥完成孔内锚索的安装，以防钢绞线弹伤作业人员；4.锚索张拉过程，千斤顶伸长端应设警戒线，以防锚索张拉过程出现伤人事件；5.锚索施工过程，高压风管及高压油管的接头务必连接牢固，且造孔及张拉机械的转动与传动部位均应设防护罩。
四、结束语
此水利工程边坡具有弱应力、薄夹层、陡倾角、高顺向的特点，且复杂的地质地形条件对工程边坡的施工进度、施工安全、施工成本造成严重的制约。为此，施工方务必根据工程的客观实际及施工要求，采取适宜的高边坡开挖与支护施工技术，以加快施工进度及保障施工安全。此外，岩石开挖过程，务必重视对爆破开挖的把控，以保障施工质量及施工进度的同时，保障施工的安全性。
参考文献
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高边坡开挖 篇7
渝黔铁路重庆枢纽货车线牟家线路所位于重庆市九龙坡区铜罐驿镇, 其起讫里程为LTXDK0+970~LTXDK1+106.97, 长136.97m。紧邻既有成渝铁路。为高路堑土石方开挖, 最高为边坡高度超过40m, 设4级边坡, 采用抗滑桩、桩间墙、锚杆框架梁、锚索框架梁支挡。
2 施工防护
总体施工工艺流程:坡顶钢管排架施工→坡脚钢轨排架施工→坡面主动防护网施工→三、四级边坡挖除→二级边坡挖除→施做坡面防护→一级边坡挖除→施做坡面防护→抗滑桩施工→土石方开挖至设计高程→桩间墙施工。
在边坡顶外缘设置2层2m高单层防护排架, 沟底靠铁路侧设置2m高钢轨排架, 坡面采用主动防护网封闭, 封闭范围:上至坡顶, 下距坡底2m (伸入钢轨排架顶以下即可) 。
2.1 钢管排架
直立钢管排架的搭设方法:先将搭设排架位置的地表清除杂物和整平, 再按排架纵横向立杆间距钻孔, 孔径36~42mm, 植入长度1.5m的HRB335Φ22螺纹钢筋, 埋深0.8m, 外露长度0.7m。采用Φ50普管搭设排架, 排架位置置于挡土坎外侧, 排架纵横向立杆间距均为1m。斜撑采用Φ50普管, 间距1m。
2.2 钢轨排架
直立钢轨排架的搭设方法:先将搭设排架位置的地表清除杂物和整平, 再按排架纵向立杆间距钻孔 (水磨钻成孔) , 采用43kg钢轨, 钢轨长3m, 埋入1m, 外露2m, 单层排架见图4、5。钢轨靠坡面侧设置枕木, 枕木高2m, 每根枕木2.5m, 设2根钢轨, 钢轨边缘距枕木端头30cm;靠边坡开挖线侧, 每根钢轨处设1.5m长Φ20钢筋锚杆。
2.3 防护网
主动防护网, 先坡面施做固定锚杆, 锚杆长3m, 每孔设2Φ16钢丝绳锚杆, 注M30水泥浆锚固, 间距4.5*4.5m。纵横向支撑绳采用Φ16钢丝绳, 在钢丝绳形成的4.5*4.5框格中间铺设一张钢丝绳网。为阻止小尺寸岩块的坍落, 在钢丝绳网下铺设格栅网 (采用一般用途低碳钢丝格栅网) 。铺设时从上向下铺设格栅网, 相邻两幅之间的重叠宽度不小于5cm。
2.4 接触网杆塔防护
接触网杆塔是电气化铁路的重要设备, 为确保既有铁路运营安全必须对接触网杆塔采取特殊保护措施, 保护措施为钢轨加轮胎排架防护。
3 施工开挖
3.1 拉槽开挖
在钢管、钢轨、主动网等防护措施施工完成后, 进行土石方开挖。沿远离既有线侧先采用破碎锤逐层拉槽开挖, 每层开挖高度2m, 开挖时形成一个倒坡, 随时保持内侧标高低于外侧大于0.5m。从上至下分级逐层拉槽开挖, 采用破碎锤进行开挖作业。
3.2 倒边施工
内侧拉槽后, 开始倒边。倒边分块进行;施工时先破除主动网节点之间位置, 然后再进行节点位置破除, 同步逐层拆除主动网。施工先采用一台挖掘机伸出挖斗从外侧护住土石, 然后内侧采用破碎锤小块破除, 辅以人工局部进行清理。
3.3 危石处理
遇局部悬挑危石, 首先采用在下方设碗扣架进行临时支撑;再采用挖机外侧护住后, 从内侧采用破碎锤进行倒边清除。
3.4 开挖完成
逐层拉槽、倒边;重复进行直至土石方开挖完成。
3.5 开挖出碴
便道口接入位置平齐第二级边坡坡顶, 第三、四边坡顶出碴, 按正常方式出碴即可, 第二级边坡采用在第二边坡开槽形成出碴通道。第一边坡采用长臂挖机转碴至二级边坡后, 运用碴车至指定弃碴场。
4 应急救援及预案
本局域主要为高边坡土石方施工, 可能出现的应急情况主要为:接触网、信号设备被开挖的落石损坏或落实侵入成渝铁路轨道。
在既有成渝铁路靠河侧设置一应急房, 内配备钢管、电风镐、工字钢、铁锹、撬棍、抬筐等应急救援物资。
同时配备8名应急救援人员 (2班倒, 每班4人) , 施工期间24小时在施工影响范围内的既有铁路上巡逻, 出现个别落石时及时清理, 当问题较严重时及时将现场情况反馈给重庆工务段, 请求他们给予协助处理。现场负责人立即电话报告应急救援领导小组, 应急救援领导小组启动应急预案, 工地防护按现场负责人的安排通知驻站防护员, 驻站防护员按施工现场发出的指令向车站调度请求暂停车辆通行。应急小组立即联系相关设备管理单位至现场, 及时修复。
5 经验总结
太平料场开挖边坡稳定分析 篇8
太平料场及马延坡砂石加工系统, 主要承担向家坝水电站主体工程约1220万m3混凝土所需骨料的供应任务, 共需生产混凝土骨料约2680万t。料源为太平灰岩料场, 料场勘测有效储量约4050万m3, 规划开采储量1586万m3, 由于受地形条件限制, 太平料场灰岩采场在终采时将形成人工高边坡。该边坡呈“┎┒”形, 宽约500～700m, 进深约300m, 最大坡高约216m。
二、料场边坡地质条件
1、地质构造
太平灰岩料场在区域构造上位于五角堡——楼东背斜SW倾伏端的NW翼, 具顺向坡结构。料场山脉走向呈NE向, 与五角堡——楼东背斜的轴向基本一致。场区及外围周边无区域性断裂通过, 区域构造稳定性好。在料场范围内仅发现一条走向80°～85°、倾向SE、倾角70°～82°, 推测长度大于1500m, 宽约2.5m的小断层。
2、岩石物理力学性质
边坡区结构面的力学参数建议值如下表。
备注:靠近原始地面的各类结构面参数应取下限值或适当降低使用。
三、边坡设计原则及稳定标准
1、边坡级别
边坡的级别, 根据它所影响的建筑物级别及边坡失事的危害程度按DL/T 5353-2006《水电水利工程边坡设计规范》规定确定:采场边坡的稳定不致危害建筑物或人身安全。基于以上情况, 将采场边坡确定为Ⅱ级。
2、地震烈度
据1977年中国地震基本烈度区划图, 边坡区的地震基本烈度为7度, 边坡设防烈度取7度。
3、稳定标准
四、料场开挖边坡稳定分析
边坡稳定计算采用刚体极限平衡法, 具体程序使用中国水利水电科学研究院岩土工程研究所研制开发的EMU计算分析程序进行。该程序的核心计算模块是经过改进的Sarma法, 其主要功能和特点为:
a) 采用多块体破坏机制, 自动计算由折线或曲线组成的临界滑裂面及最小安全系数;
b) 在应用最优化方法确定临界滑裂面时, 引入随机搜索, 以提高计算效率, 避免丢失安全系数整体极值的可能性。
c) 具备多种处理功能, 满足设计工作的需要: (1) 在坡外有水时, 采用土石坝规范建议的等效处理方法; (2) 孔隙水压力处理采用等势线铅直和输入孔隙水压力系数两种简化方法; (3) 具有自动输入Hoek-Brown参数的功能; (4) 可以分析具有锚索、抗滑桩、表面荷载的边坡稳定问题。
d) 计算和图形显示同步进行, 用户可以随时了解分析计算进展情况, 并通过各种功能键进行自动设置比例、检查输入数据、调看输出成果、屏幕拷贝等工作。
e) 可进行边坡倾倒破坏的分析功能。
1、岩体力学参数的确定
(1) 灰岩强度较高, 边坡岩体完整性较好, 宜采用刚体极限平衡方法。
(2) 计算边界应以层间的软弱结构面作为潜在滑动面, 卸荷带内宜以破碎夹泥层和夹泥层面作为控制滑面, 卸荷带以外可采用破碎夹层和结合较好的层面作为控制滑面;以NNW向和NNE向的陡倾裂隙作为后缘拉裂面;采用自动搜索最不利滑出点。重点应关注中等风化弱溶蚀带以上部分的稳定。
(3) 高程1400m以上的层面倾角按10°～15°分析, 高程1400m以下的层面倾角可按20°～25°计算。
(4) 计算工况要考虑在暴雨条件下, 浅表部的后缘张裂隙充水的情况, 水柱高度10～30m。
(5) 计算参数:结构面参数可参照前面的建议值表, 岩体的抗剪断强度参数, 卸荷带内岩体可类比Ⅲ1类岩体, 取其中值, f′=1.1, c′=1.3MPa;卸荷带以外岩体可类比Ⅱ类岩体, 取其下限值, f′=1.2, c′=1.5MPa。计算时须考虑节理连通率的影响。
2、稳定分析成果
结论
边坡上部基坑开挖数值模拟分析 篇9
在岩土与水利建设中, 边坡工程是十分重要的, 边坡的稳定性会严重影响工程的施工和运营安全。边坡上部进行一定深度的基坑开挖既破坏了原有边坡的稳定性能, 同时也是一种上部结构的卸载过程, 因此边坡上部的基坑开挖对于边坡的稳定性有一定的影响。
本文通过有限元模型对于边坡进行不同深度的基坑开挖数值模拟, 可以得到不同开挖深度的基坑对于边坡x方向的变位以及塑性开展区。
1 计算模型
本文采用大型通用有限元计算软件ansys建立边坡平面模型, 由于边坡可以认为是纵向较长的实体, 因此将几何模型简化为平面问题进行简化是合理的。模型单元采用材料库中常见的Plane82单元, 此平面单元由于具有8个节点, 具有较大的精准度, 可以很好的适应不规则网格。定义边坡截面中边坡的高度为90 m, 边坡坡率为1.5。
本次边坡模型选用D-P (Drucker-Prager) 模型作为土体的本构模型, ansys中的D-P模型是使用Von Mises屈服作为相应判断条件。在D-P模型中, 其等效应力σe以及Von Mises屈服法则的计算公式如式 (1) ~式 (3) 所示[1]。
式中:σm———静水压力;
β———材料参数;
{s}———偏差应力矩阵;
C———粘聚力;
ф———土体的剪胀角。
本例中, 土体采用的粘聚力为123.13 k Pa, 内摩擦角为14.96°, 剪胀角设置为0。
建立相关几何模型以后对模型进行网格划分并施加约束, 对有限元模型的下部土体进行完全约束, 并对边坡左右两边进行横向膨胀约束, 对模型进行自重荷载加载, 通过杀死一定单元的方式模拟边坡上部的基坑开挖进行计算。其有限元模型示意如图1所示。
2 计算结果分析
对边坡上部进行不同深度的基坑开挖, 其中所开挖的基坑距离斜坡为20 m, 基坑宽度为20 m, 所开挖的边坡基坑深度分别为5 m, 10 m, 15 m, 20 m。经过计算后进入通用后处理可以查看得到边坡的x方向以及y方向的位移变形云图、塑性应变云图等。如果边坡的x变形较大, 塑性区持续开展形成贯通区域时, 就容易发生边坡塌陷等灾害, 因此通过边坡的x变形以及边坡塑性变形可以综合判断边坡稳定性。
通过边坡上部不同深度的基坑开挖进行求解得到边坡x方向的位移云图以及塑性云图, 与未开挖的边坡模型计算进行对比, 其中x方向随着基坑开挖深度的不断增大边坡上部位移最大值变化如图2所示, 未开挖时的边坡x方向位移云图与上部基坑开挖20 m时的x方向位移云图如图3所示。
通过图2以及图3可以看出, 基坑开挖前后, 边坡在-x方向的位移值要远大于在x方向的位移值, 且-x方向位移最大值以及x方向位移最大值的出现位置均相同, -x方向位移最大值均出现在坡脚处, 而x方向位移最大值均出现在坡顶处。随着边坡开挖深度的不断增大, -x方向的位移值呈现四次抛物线的形式下滑, 这是由于基坑开挖对于边坡而言是一个卸载的过程, 此时对于边坡稳定性是有利的。随着边坡开挖深度的不断增大, x方向的位移值呈现四次抛物线的形式上升, 这是由于出现x方向的位移最大值在坡顶处, 而在坡顶处进行基坑开挖则会破坏局部结构的稳定性, 使得基坑附近的土体更容易塌陷。
通过有限元计算所得到的塑性区开展的塑性应变最大值如图4所示, 基坑开挖前后的边坡塑性应变云图如图5所示。
通过图4以及图5可以看出, 无论基坑开挖前后, 边坡的塑性区开展都是从坡脚处开始, 其塑性应变最大值都在坡脚处。随着开挖深度的不断增大, 其塑性应变最大值出现了先降再升再降的双波谷式变化, 这是由于最开始的基坑开挖对于边坡土体是一个卸载作用, 使得坡脚的塑性应变减小, 从图5b) 中可以看出, 当基坑深度达到20 m时, 此时的基坑附近也出现了较大的塑性区, 如基坑深度不断增大, 其塑性区开展容易形成贯穿区域, 不利于边坡的稳定性。
3 结语
通过有限元计算软件ansys对不同深度的边坡上部基坑进行开挖的数值模拟, 可以得到以下几点结论:
1) 不同深度的基坑开挖对边坡的稳定性有一定的影响。
基坑开挖前后, 边坡x方向最大值出现的位置是一定的, 均出现在坡脚处。但是随着边坡开挖深度的不断增大, -x方向的位移值呈现四次抛物线的形式下滑, 而x方向的位移值呈现四次抛物线的形式上升, 因此在边坡上部进行开挖时, 尽量采用相应的支挡结构。
2) 随着边坡开挖深度的不断增大, 边坡的塑性应变最大值出现了先降再升再降的双波谷式变化, 当基坑深度达到20 m时, 此时的基坑附近也出现了较大的塑性区, 因此较大的基坑开挖不利于边坡的稳定性。
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基坑土方开挖施工及边坡坍塌防治 篇10
关键词：基坑,土方开挖,施工,质量控制
一施工准备
首先对工程的地质勘察报告进行认真的分析, 并对现场情况进行深入了解, 制定科学、可行、经济的土方及桩基施工方案, 确保基坑开挖施工达到土方开挖安全、质量要求。根据本工程的设计图纸和规划测绘部门提供的坐标控制点, 将基础底板边线放出, 同时根据土方开挖放坡坡度及基础结构施工作业面宽度放出土方开挖边线。
二土方开挖施工工艺
根据基坑土方开挖边坡坡度为1:1.5—1.0和保证800mm施工作业面设计尺寸要求降坡平台的尺寸, 放出基坑开挖坡顶上口线、坡底下口线, 经复测及验收合格后, 方可进行土方开挖灰线。
地下室基坑分两步进行, 第一步开挖5.0m, 第二步开挖5.0m至地下室底板底标高, 预留200mm土层在验槽后人工进行清槽。地下室基坑开挖完成后分一步开挖至塔楼基底, 预留200mm土层在桩基施工完成后验槽后人工进行清槽。
机械挖土的施工方法:机械挖土为防止挖掘过程中扰动老土层, 坑底预留独立基础及集水井整体厚的土层及筏板底垫层防水保护层整体厚土层, 用人工挖土清至设计标高。 (即机械挖至筏板底垫层、防水保护层预留土和基坑铺设建渣层、独立基础和集水井的基坑由人工挖土)
基坑边坡预留10cm人工修坡, 用坡度尺控制边坡坡度, 将松散的土方、土块、杂物进行清理。在离开挖距离基坑底50cm时, 测量人员抄出50cm水平线, 在基坑边坡槽帮上钉50cm水平标高控制桩, 在基坑内抄若干个基准点, 拉线找平。
机械挖土最后一步土方时, 测量人员放出预留20cm标高点, 清槽人员跟机清底, 土方开挖严禁超挖。地下室电梯井和集水坑处的超深处的土方由机械开挖, 人工配合清底修坡。人工挖土的土方人工挑土外运, 运到基础基坑外20～100m处堆放。 (即红线外沿河边堆放)
塔楼基坑开挖完成后, 测量人员随即放出管桩的定位, 开始进行桩基施工。地下室采用独立基础+防水底板, 因此在进行地下室施工时测量人员放出基底边坡线及基槽钎探点位置, 开始进行基槽钎探施工。
钎探排列方式为梅花型布置, 钎探间距为1.5m, 深度为1.5m。钎探施工使用轻便触探器, 触探器主要有尖锥头、触探杆、穿心锤组成。穿心锤重为10kg, 钎探杆直径为ф25, 净用长度为1.8m, 打钎时穿心锤落距为50cm, 使其自由落下, 每打入30cm, 记录一次锤击次数, 直至打入至1.5m为止。
桩基及钎探完成后, 报请勘察单位、设计单位、监理单位、建设单位、施工单位进行验桩、验槽, 桩基及钎探记录满足设计要求后, 进行下一工序施工。
三基坑开挖安全防护措施
土方开挖前要探明施工区段内的地下管网, 在施工前进行处理, 防止发生意外问题。基坑上口边1m范围之内不许停放施工机械、机具、设备和人和材料, 施工人员禁止跨越围护栏杆。基坑施工期间设警示牌, 夜间加设红灯警示标志。
基坑外人员不得向基坑内投掷工具、物料、垃圾等任何物品, 人员进入基坑施工应从专用的楼梯通道上下, 禁止从施工机械周边上下。工机械施工要听从指挥人员的指挥, 其他施工人员尽量远离施工机械, 禁止在反铲回转半径内进行施工作业。
四基坑土方开挖边坡坍塌应急预案
1.突发事故危害程度分析。
土方坍塌事故基坑、大型土方开挖施工中可能发生中毒或窒息、流沙、透水、坍塌、触电、高处坠落、物体打击等造成的人员伤害。深基坑支护结构在施工中或在使用过程中边坡可能产生坍塌、失稳及人员高处坠落、基坑支护施工及土方施工时机械作业造成的人员伤害等。基坑边坡在外力荷载作用下滑坡倒塌。
2.应急处置基本原则。
在施工期间土方坍塌应急防范工作是建筑安全管理工作的重要组成部分, 一旦发生土方坍塌事故不仅会给企业带来经济损失, 而且极易造成人员伤亡, 为预防施工中的突发事故, 要加强土方坍塌应急救援管理工作, 加强施工管理人员的安全意识, 坚持以“预防为主”防患于未然的方针。针对施工现场潜在事故和紧急情况, 编制应急准备及响应预案, 当事故或紧急情况发生时, 应保证能迅速做出响应, 最大限度的减少可能产生的事故后果。
3.坍塌应急救援的基本任务。
土方坍塌事故应急救援的目标, 是通过有效的应急救援行动控制事态发展, 防止事故扩大, 努力减少事故对周边环境和相关的影响, 避免救援人员伤害和二次伤害, 将事故损失降到最低, 尽力减轻事故对人和财产的影响。
4.基坑坍塌应急措施。
现场指挥人员利用扩音器指挥基坑内所有作业人员避开基坑边坡坍塌侧迅速撤离, 停止基坑所有作业活动。由应急领导组长组织抢险突击队对基坑坍塌区域进行封闭隔离, 禁止无关人员进入。组织现场所有挖掘机集中, 组织抢险突击队带着铁锹随时做好抢救加固准备。应急领导组长应向第一报告者和作业现场人员询问, 人员受伤情况和具体位置, 粗略估计伤害程度。组织医疗救护队就位。利用电话与医院联系急救医生和救护车开至工地现场随时准备抢救。边坡相对稳定后, 组织工地所有可用挖掘机迅速清除人员掩埋处坍塌土方, 由第一报告者和作业现场人员在大致判断人员掩埋位置, 在近人员掩埋处0.5m时停止挖掘机作业, 迅速组织抢险队员用铁锹进行撮土挖掘, 防止机械伤及被埋或被压人员, 造成二次人员伤害。多台挖掘机共同挖掘出土时, 应由专人指挥, 防止交叉作业发生二次机械伤害事故。
五雨季施工措施
编制施工组织计划时, 要根据雨期施工的特点, 需采取必要的防雨措施, 确保工程顺利进行。先按设计图施工截洪沟, 基坑四周设排水沟, 雨水通过排水沟、排洪沟, 排除到现场外。在土方施工过程如遇下雨, 应在下雨前用塑料布及时覆盖边坡, 防止雨水对土方的侵蚀, 所以要密切注意收听天气预报和注意天气变化, 以便能及时对现场采取措施。
六结语
高边坡开挖 篇11
摘要：在水利水电工程中，高边坡技术是一项非常重要的施工技术，高边坡一般指土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡。在我国的水利水电工程建设中，存在很多高边坡，这些高边坡的稳定程度决定着工程的安全，在很多的水利水电工程中，常常出现一些因为高边坡造成的事故，严重威胁到施工安全和人员安全。因此探讨高边坡开挖支护以及加固技术极为必要。
关键词：水利水电工程；高边坡开挖；加固技术；应用
一、高边坡失去稳定性的原因
在我国很多的水利水电工程建设中，设计工作是关系施工整体质量和稳定度的重要因素，如果工程中的设计人员不能提高对设计工作的重视度，采取不合理的设计方法进行设计，就会出现边坡不稳定的状况。此外，很多施工单位为了能够超前完成工程任务，会缩短工期，而缩短工期最有效的方法就是爆破和挖凿，这些方法也会带来一定的安全隐患。还有一方面，在工程建设中施工现场会出现积水渗透问题，这些渗透问题不解决也是非常严重的安全隐患。还有很多施工单位不能够合理地按照要求施工，施工材料和施工设备应用的不合理等问题长期存在，都容易引发安全事故。在水利水电施工中还常常出现高边坡下滑的状况。但是如果地下岩石非常坚固或者强度非常高的话，边坡的稳定系数就高。外在地貌优越，张应力就会大大减少，也会由此减少裂缝的产生。
二、水利水电工程施工中高边坡开挖技术研究
现以某抽水蓄能电站上水库库岸高边坡的开挖实际情况进行简述：
（一）对表土植被层进行清理
施工人员应对存在施工障碍的表层植物进行相应的清理，清理范围应扩展至施工地段的五米之外。同时在对树根等位置挖出过程中，应将其开挖范围扩展至距离开挖区的3m之外。在施工中，施工人员需要加强对开挖区域野生植物的保护，避免由于人为施工对自然环境等产生消极影响。
（二）开挖土方
先将覆盖层及土方开挖一个梯段高度，再采用1.8m?液压反铲按照测量放样开口线沿马道方向形成边坡开口，自上而下分层开挖，分层厚度3m，前期工作场面较小时，采用液压反铲削坡甩料，SD22推土机平整场面。开挖工作面大于10m后，由液压反铲直接装20t自卸车。同一层面开挖施工，按照“先土方开挖，后石方开挖，再边坡支护”的顺序进行，使开挖面同步下降。
（三）开挖石方
石方开挖在每个梯段土方开挖完成后进行。石方开挖采用自上而下分层钻爆开挖的施工方法，分层梯段高度为3.0～7.5m，根据边坡马道及建基面调整；底部预留1.5m保护层；永久石方边坡均采用预裂爆破；岩石开挖采用梯段微差爆破。
（四）边坡预裂施工
预裂随梯段爆破施工進行，在每层开挖前，先用推土机将边坡线附近的浮渣清理干净，测量根据开挖边坡准确放线，在已经开挖完成的岩石边坡用脚手架管搭设钻机机架，机架搭设倾角与边坡坡比相同，钻机紧靠机架安装，安装就位后用量角器测量钻杆斜度，确认与边坡斜度相同后再进行钻孔施工。为保证钻孔质量，钻孔深度随梯段高度计算，原则上尽量低于15m，以免孔底误差增大。
（五）保护层开挖方法
建基面及边坡马道采用预留保护层的开挖，保护层一般预留1.5m厚，爆破施工时间要滞后同施工段的下层边坡预裂。
建基面预留保护层采用分层开挖、火花起爆的施工方法。按照设计高程进行放样，并将每个钻孔的位置用油漆标明。同时根据作业指导书的要求，采用YT-28型手风钻造孔，孔径φ42mm，装药直径φ25mm；第一层钻孔深度0.7m，第二层钻孔深度0.6m，第三层0.2m采用人工撬挖。
三、水利水电工程高边坡支护加固施工技术分析
（一）锚喷支护施工的应用
在水力发电站的高边坡支护工程中应用非常普遍，尤其是利用边坡锚杆开展最早的支护工作。例如某水利水电工程，主要分成3个施工区间，按照河流上下游的方向，并且分区的特点都是从外向内推进的，每一分区的面积在600m2左右，在区域间的水利工程项目施工时，采用的都是水平流水作业的方式。在该工程中，在后边坡高477m之内的厂房的建设工程中、在右坝肩高530m的工程建设中、以及在放空洞出口高465m的建筑范围内，都可以采用锚杆支护的技术。通常锚杆依照梅花的形状来进行布置，倾角控制在30°上下，要选择符合标准的焊管和扣件，还要搭建好临时的脚手架施工平台，做好安全防护的措施，最好在脚手架上面铺设比较结实的竹胶板，还要在支架周围安装安全网，切实保证施工人员的人身安全。在进行锚杆钻孔时，通常使用的工具是手风钻和YQ—100B简易潜孔钻，采用孔径为48cm的焊管，搭设的脚手架高度在2.2m上下，在实施钻孔时，要依据岩石的纹理和走向以及具体的倾角情况，及时调整锚杆孔的角度大小，钻头的选择标准一般是要比锚杆本体的直径大些，程度控制在18cm上下。当钻孔的深度达到标准需要时就可以利用高压风将内部的杂质彻底清除，为下一步的施工提供便利条件。工程中采用的锚杆型号应为普通的螺纹钢筋，具有经济可靠性。
（二）做好喷混凝土和贴坡混凝土的支护工作
喷混凝土也是在早期的高边坡支护过程中经常使用到的方式，主要的实施内容就是强化和封闭已经开挖好的基建面层，有效降低水利水电工程基建面在阳光下曝晒的频率，并减少风吹雨淋的次数，保证基建面的质量。此种方式广泛应用于厂房高边坡的开挖工程中、防空洞出口的开挖过程中、右坝肩开挖的过程中，可以起到良好的支护效果。
（三）预应力锚索施工的实施
作为支护施工的一部分，预应力锚索施工在实施中，应做好以下几个方面工作：①在施工准备阶段，对施工现场进行全面、系统的考察，及时发现存在的问题，并采取相应的措施加以调整和优化，减少突发状况对施工进度等方面产生的消极影响。②如若采取潜孔锤进行钻孔，应进行合理的除尘防护处理，清除松动的岩块，避免设备钻孔产生的冲击力，引发岩块掉落伤人等危险情况。③针对钢绞线，应利用特制的支架下料，避免其弹出对施工人员人身安全构成威胁，同时，管理人员要到施工现场进行指挥。
（四）做好排水孔的施工工作
在水利水电工程的施工中，要充分考虑到高边坡的日常生产排水问题，如果排水工作没有做到位，山体中的水就会给水利水电工程的高边坡施工带来很大的影响，严重的时候会造成坍塌的事故。为了防止此类事故的发生，在进行施工防护时经常使用的支护方式就是在高边坡坡上开挖永久的排水孔，这样就可以有效降低山体内部的水压力，保证施工工程的稳定性。此种方法在喷混凝土和贴坡混凝土的范围内广泛使用，并取得了明显的效果。在该工程的施工中采用的是20m3/min的空压机，同时与YT—28型的手风钻以及相关设备相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔径大小通常为50mm，依照美化的形式进行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和锚杆保持一定的距离。
四、结语
在水利水电工程建设中要严把质量关，保证水利水电施工过程中的各环节井井有条的顺利进行，从而保证水利水电工程的质量。目前被广泛应用的加固技术有混凝土加固技术、锚固技术以及减载排水技术等，都有其自身的特点，并且适用于边坡的不同位置，具体选用何种加固方式需要结合工程项目的实际特点确定。
参考文献：
[1]王博.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用[J].新材料新装饰，2014，08
高边坡开挖 篇12
关键词：水利工程,边坡开挖支护,技术应用
随着社会发展以及经济建设的需要, 诸多基础设施建设在我国如火如荼的进行。作为基础设施建设中最为重要的组成, 水利工程施工更是受到国家的关注, 被列为重点发展对象。在这样的大环境中, 我国水利工程施工技术飞速发展, 由于水利工程的特殊性, 其项目施工质量不仅仅会关系整个工程质量, 还关系到人们的生命财产安全。 因此随着水利事业的发展, 施工技术的进步, 人们开始逐渐更新施工安全技术, 不断引入更加安全、高效、科学的施工技术。针对整个工程质量, 施工技术实施是基础, 尤其是施工加护, 更是水利工程施工的重点。合理科学的支护是对施工结构以及施工人员进行保护、护理的基础, 因此在水工建设中, 针对开挖施工, 必须进行必要的支护处理, 从而避免坍塌等问题的出现。在整个建设施工中, 边坡施工极易受到外界因素的影响, 因此具有一定危险性和复杂性, 文章就主要针对边坡开挖支护相关问题进行简要分析。
1边坡开挖问题概述
在边坡开挖中, 合理科学的使用支护结构是保证开挖作业安全的基础, 同时也是保障整个工程安全以及工程质量的基础, 因此在施工过程中是不可或缺的施工技术。
1.1边坡开挖监测
1.1.1边坡安全监测。通过永久与临时相结合的方式对内部变形监测进行断面布置的监测。经过分析监测资料, 高程Ml4多点位移计测量的是的14.27mm, 逐渐呈现收敛趋势。总体上锚索测力计呈现衰减的趋势, 变化较小, 边坡趋于收敛。
1.1.2爆破振动监测。按照衰减规律的经验公式和爆破振动速度的传播可以得知边坡爆破振动的衰减规律, 用来对边坡开挖施工的爆破振动控制进行指导。
1.2边坡开挖物探检测
开挖的过程中在左岸坝肩的边坡上布置了长观孔、变模孔及声波孔以用作物探检测分析。全部检测孔全孔段的声波都平均达到了4000~6000m/s, 建基面以下3m范围内是边坡爆破松弛破坏的主要集中地, 孔口段的岩体完整性较差、裂隙发育、岩体破碎、孔壁粗糙, 且波速较低, 其他孔段的岩体完整性较好、孔壁光滑。采用物探检测和分析, 可以使开挖技术参数得到不断的优化, 施工工艺得到改进, 边坡的开挖质量得到不断的提高。
2边坡支护施工
边坡支护是保证边坡施工质量、安全的基础, 但是边坡支护的施工质量则需要科学严谨的技术实施予以保障。边坡支护由于技术要求相对较高, 因此对施工人员具有一定的专业素养要求, 并且要求施工人员在施工过程中严格依照施工标准, 结合实际需要进行技术安排以及控制。相关施工控制技术主要可以从两方面分析。
2.1浅层
在水工建设中, 边坡开挖浅层支护是保证开挖部分表层稳定的基础, 浅层支护主要包括锚杆束、混凝土以及排水孔等结构。在浅层支护的施工中锚杆束的钻孔可以使用全液压钻机进行作业, 或者使用XZ-30钻机进行作业。二者相比较, 全液压钻机较为适用于施工平台已经完善的开挖作业, 其钻孔作业具有高效性、可靠性。而XZ-30钻机较为适用于边坡上部造孔作业。在安装锚杆束作业中, 若作业岩层相对较为完整, 那么注浆通常先于插杆;若岩层破碎或者极易发生坍孔, 那么插杆先于注浆, 从而保障施工质量。另外XZ-30钻机还适用于排水孔的钻孔作业, 完成排水孔钻孔后, 还应当由专业技术人员进行清孔以及安装作业。另外钻孔施工中应当注意, 若钻孔作业钻至富水层, 则需要安装滤管。
2.2深层
边坡开挖的深层支护失踪是水工建设中的技术重点, 同时也是无法避免的问题。在进行边坡深层支护施工过程中, 需要注意以下几点问题。首先锚固钻机应当选用轻型钻机进行钻孔作业, 并在锚索钻孔中利用导向仪控制钻孔斜度, 且作业中必须实施检查、测斜, 并对误差予以纠正。在深层支护的施工中, 若是使用的是3SNS型号的高压灌浆泵进行的灌浆施工, 使用的是溜槽来入仓锚墩混凝土的话, 要在锚墩混凝土在凝结后并达到了设计中要求的强度后在进行锚索张拉程序, 这个过程中要注意到, 初期要根据设计值的90%来对张拉力进行控制, 并且要使用专门的设备来对单根的钢绞线进行对称的循环张拉操作, 以此来测试是否还需要进行补偿张拉, 锚索的封锚要在最后才能进行。对于地质条件较差的深层支护施工需要注意的是, 在下锚时不要使锚索体或者是整体在扭动过程中受到损坏。
3支护施工技术重点
3.1喷混凝土
在水工建设中, 最常用的支护施工方式便是喷混凝土, 通过喷混凝土能够有效强化开挖位置, 并予以封闭。从而降低开挖面基岩受到外界环境影响而进一步风化。该种方式不但在水利工程施工的坝肩开挖中被广泛应用, 还在厂房边坡开挖以及防空洞建设中发挥了重要的作用。
3.2铺设钢筋网
在水工建设中, 施工质量不但会受到施工操作的影响, 还会受到施工地自然环境以及地质环境的影响。尤其在边坡施工中, 开挖后的岩体一旦遇水极易出现塌方以及塌滑等问题, 甚至成为灾害。因此针对这些区域, 即破碎区, 可以采用铺设钢筋网的方式予以稳定, 从而避免灾害性事故的发生, 保证项目的整体质量。
3.3贴坡混凝土
在边坡施工中, 贴坡混凝土是支护作业中最为常见的方式之一。 其中, 需要注意的是, 若水电站厂房后坡高程≥390m, 那么所使用的贴坡混凝土应当厚于40cm。另外贴坡混凝土施工中需要确保顺向边坡稳定, 因此在边坡陡峭区域, 可以采用增设钢筋的方式增加边坡支护的稳定性。另外持续性也是贴坡混凝土的重要特性之一, 因此在施工中施工人员必须严格把控施工标准, 确保施工的连续性。
3.4排水孔的施工
排水问题是边坡施工的重点也是技术难点, 通过排水设置可以有效降低水压对边坡的损害, 从而延长水利设施的使用寿命。而边坡支护同样需要考虑排水问题, 边坡永久排水孔的施工是目前边坡支护施工常用的布设方案。尤其在贴坡混凝土以及喷混凝土支护中被广泛应用, 并且对保证水利设施施工质量发挥了巨大的作用。
4结束语
在水工建设中, 边坡施工具有重要的地位, 而边坡支护作为保证边坡施工的重要环节也开始受到广泛的关注。通过实际的施工分析, 边坡施工容易受到外界因素影响, 因此在施工过程中, 需要依照实际的施工情况对边坡支护方案进行确定, 而不能随意使用。不合理的支护方案不但不会提高施工质量, 还会对施工安全造成威胁。除此之外, 支护作业还应当考虑到技术适度问题, 支护过度不但不会令工程质量更佳, 还会造成资源浪费, 所以边坡支护施工必不但要令支护技术措施具有技术适用性, 还应当具有技术实用性。
参考文献
[1]王朋辉, 韩晓燕, 孙建新.水利水电施工工程中边坡开挖支护技术分析[J].科技资讯, 2012 (4) :196.
[2]黄虎.关于水利水电工程施工中边坡开挖及边坡支护技术的应用[J].建筑·建材·装饰, 2015.