[摘 要]随着我国水利事业的发展，高坝项目日益增多，大量的高边坡工程随之产生。大多高边坡工程施工环境复杂，在施工过程中受水文、地质条件及人为因素影响，风险存在于整个施工过程中，对风险进行分析并提出合理对策对整个工程的安全、投资及效益起着至关重要的作用。本文结合湖北省恩施市青龙水电站坝肩开挖工程，对影响高边坡开挖的风险因素逐一分析，并提出具体应对措施，为类似高边坡开挖施工提高参考。
　　[关键词]高边坡 风险 对策 开挖
　　中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0325-01
　　一、工程概况
　　青龙水电站工程位于湖北省恩施市境内的马尾沟流域新塘乡，是一个以发电为主的水电枢纽工程。枢纽建筑物主要包括碾压混凝土双曲拱坝、发电引水系统和地面厂房三部分。大坝布置在田家河汇入口上游约1.3km的峡谷中，采用碾压砼双曲拱坝，坝顶高程737.7m，河床建基面高程607.0m，最大坝高130.7m。坝肩槽上、下游边坡坡比1∶0.03～1∶0.28，坝肩槽部位边坡坡比1∶0.05～1∶0.55。
　　坝址区两岸山体陡峭，河谷呈“U”型，谷底宽度15～30m。坝址区基岩为三叠系下统大冶组薄～中厚层微晶灰岩及中厚～厚层状微晶灰岩。区内断层长度多为数十至数百米，构造带宽一般小于0.5m，与建坝工程密切相关的断层有左岸蓼叶潭危岩体上游10～60m范围内双河桥向斜核部断层密集带。裂隙主要为垂直层面的顺河向卸荷裂隙，裂隙多充填方解石脉，延伸不长，岩体完整性中等，具有中等强度。
　　由现场地形及地质条件分析，边坡开挖具有高度大、坡度陡、施工场地狭窄等特点，并有直接影响开挖施工的危岩体存在，工程难度大。
　　二、地质风险及对策
　　1 地质风险分析
　　工程地质勘测资料对于整个工程的施工起着重要指导作用，但勘测设计阶段所获取的地质资料十分有限，不可能准确的测定坝区岩体力学参数，也不可能完全揭露深部的地质条件，施工时对岩体特性及结构的影响更是难以预测。这就意味着施工单位面临着不可预见的地质风险，对施工安全及成本投入有直接影响。
　　2 地质风险的对策
　　随着施工进行，深层地质结构面揭露，施工及设计单位应及时对新出露地质层面进行勘察分析，及时发现不利结构面，研究处理措施，并对地质资料进行收集整理，为下步施工及类似工程提供参考。
　　三、降雨、洪水风险及对策
　　1 降雨及洪水风险分析
　　青龙水电站坝址地处温带湿润季风气候区，气候温暖、湿润，雨量充沛。根据坝址附近恩施气象站实测水文资料统计分析：多年平均降水量1558.7mm，多年平均蒸发量1075mm。雨、洪对应关系较好，说明洪水主要由暴雨产生，发生的时间也与暴雨相对应，多为6～9月，其中7月份居多，最早可发生在4月，最迟可发生在10月。洪水过程历时不长，陡涨陡落，具有山溪河流涨落差大、汇流时间短的特点。
　　坝肩边坡开挖的度汛标准采用全年10年一遇洪水，对应洪峰流量832m？/s，河道防洪风险较小。但是坝区山势陡峭，植被较为稀疏，并有多条冲沟分布，发生暴雨时短时间内将有大量雨水由冲沟流下，对工程各个系统造成危害，威胁较大。2010年10月由于暴雨，将坝基河床段施工道路冲毁，造成了一定的经济损失。另外降雨对边坡稳定及道路运输都有一定影响。
　　2 降雨及洪水风险的对策
　　（1）根据历年水文资料，选择10年一遇洪水标准设计土石过水围堰，配合导流洞导流。挡水流量为226 m？/s，上游围堰堰顶高程628.7m，下游堰顶高程618.4m，采用粘土心墙防渗，围堰自施工完成已成功通过三个汛期的考验。
　　（2）为防止暴雨时河水及冲沟落水对岸坡和施工道路的冲刷，对河床沿岸道路砌筑浆砌石护坡，并在坡脚处堆码大块石进行防护；冲沟处埋设涵管，将山体水流直接引入河道。有效的预防突发降水对工程的威胁。
　　（3）坝区裂隙、断层等分布较多，降雨时渗水量增大，对已开挖成型边坡产生冲刷及溶蚀作用，易造成边坡失稳，对边坡排水设施的布置尤为重要。本工程在坝肩槽上、下游设排水孔，孔深4m，插Φ80PVC排水管，按间排距5m布置。对于地下水出露处、裂隙发育及渗水严重的部位应优先设置排水孔并适当加密。
　　四、开挖、支护施工风险及对策
　　1 开挖、支护施工风险分析
　　（1）青龙水电站坝肩边坡最大开挖高度130.7m，边坡采用预裂爆破成形，梯段微差爆破自上而下分层进行，每一梯段高度9～12m，弃渣直接抛至河床后统一转运，施工按开挖一层支护一层的原则进行。施工过程中主要存在爆破及高边坡作业的安全风险，具体为以下几个方面：
　　①现场火工材料的管理、运输及施工不当对施工人员或设备造成伤害。
　　②爆破药量过大对山体造成破坏，发生垮塌、滑坡等地质灾害现象。
　　③爆破完成后新鲜岩层出露，地质情况不明，易发生落石掉块现象。
　　④坝肩出渣时临边作业，施工人员及设备易发生坠落事故。
　　⑤支护施工时施工人员高空作业易发生坠落或者高空坠物伤人事故。
　　（2）左、右岸坝肩上下游开口线以外均有不同程度的危岩体存在，距离大坝施工区较近，受爆破震动及雨水侵蚀作用极易发生失稳变形，存在极大的安全隐患。
　　2 开挖、支护施工风险的对策
　　（1）做好火工材料的管理工作，严格规范炸材的出库和入库程序，施工过程中的装药、连线等施工人员均需持证上岗，爆破时做好安全警戒工作。
　　（2）每一梯段开挖前均由技术人员编制爆破方案，严格控制单响药量，减小爆破震动对山体稳定性的扰动及对建基面的破坏。
　　（3）爆破后对开挖边坡进行地质检查，是否有边坡失稳现象，尤其对开挖出露的渗水、软弱夹层、剪切破碎带等地质缺陷部位进行重点观察，一旦出现裂缝或失稳现象，立即停止施工，研究下步处理方案。2010年8月，左坝肩720m～710m梯段爆破完成后，下游坡面岩体沿竖向裂隙发生滑动并垮塌，垮塌方量约800m？，因我方人员已提早对该部位进行检查并及时疏散现场施工人员，并未造成人员伤亡及设备损失。 　　（4）对边坡碎石清理完成后立即进行边坡支护施工，本工程对上、下游边坡采用灌注4.5m、6m砂浆锚杆，钢筋挂网并喷12cm混凝土的支护措施，层层相接，为下部施工安全提供有利保障。
　　（5）支护施工前对脚手架进行严格检查，扣件牢固，竹夹板满铺，并在临空侧挂安全
　　网，检查合格后方可进行施工。作业时派专业安全员进行监督，防止安全事故的发生。
　　（6）对于坝肩开挖边线以外影响大坝施工安全的危岩体，应在施工前进行排查，确定处理方案，通过总结本工程危岩体处理施工的经验及教训，危岩体处理必须一次清除到位，不给下部施工留下安全隐患，处理施工最好紧跟坝肩开挖进行，避免二次处理增加施工难度及施工费用。
　　五、交通运输风险及对策
　　1 交通运输风险分析
　　（1）青龙水电站工程坝区施工道路受地形条件限制，布置较为困难，施工道路的布置直接关系整个开挖阶段的设备进场、材料运输及弃渣转运，影响施工效率。可见，整个施工道路系统的布置，存在增加成本的风险。
　　（2）由于坝区山势陡峭，场地狭小，施工完成后的道路存在边坡高、道路窄的特点，存在一定的安全风险。
　　2 交通运输风险对策
　　（1）结合现场地质情况及施工需要，新建一条从坝址至右坝肩的上坝公路，长度约2100m，通过导流洞出口下游约150m处的贝雷桥与原进场道路连接，道路呈“之”字形布置，以降低路面坡度。进河床坝基的施工道路经贝雷桥沿右岸修至坝基处，线路长约300m。
　　（2）派专人对施工道路进行养护，道路沿线设置混凝土防护墩，狭窄处采用砌筑浆砌石挡土墙后回填石渣扩宽的处理方式，对于道路边坡地质松散的位置进行挂格宾网施工，防止掉块落石，提高车辆通行的安全系数。
　　（3）坝肩边坡坡度陡，开挖时存在机械设备及施工材料无法直接由施工道路运至工作面的问题。根据成本风险分析，放弃施工道路水平运输方式，改用垂直运输，沿左右岸坝轴线布置5吨缆机一台，负责机械设备及材料的上坝。在整个坝肩开挖过程中，缆机垂直运输起到了重大左右。
　　六、结论
　　青龙水电站大坝工程作为高边坡开挖施工的案例，施工过程中的经验与教训，对于开挖风险的分析与对策，都将为类似工程的施工提供参考。
　　（1）施工前做好地质勘查工作，并对已取得的地质资料进行分析，对开挖施工过程中可能出现的地质问题提前做好应对措施。施工过程中做好地质资料的收集整理工作，不断总结优化不同地质条件下的施工方法。
　　（2）施工道路的布置是整个开挖施工的保障。在有限的场地内对道路进行合理布置，多种运输方式相结合，将有效规避施工过程中成本增加的风险。
　　（3）对于开挖过程中不可预见的地质风险，需加强平时的安全监测工作，并做好边坡支护工作，地质缺陷部位重点处理。
　　（4）重视开挖边线外影响施工安全的危岩体处理。对于存在的危岩体需提前确定处理方案，并做到一次处理到位，层层跟进，不留后患，避免反复处理的情况发生。
　　作者简介
　　杜鹏程（1987-），男，助理工程师。