水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用汪文兵

水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用汪文兵

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1.湖北省水利水电规划勘测设计院湖北武汉430070；

2.湖北省水利水电规划勘测设计院湖北武汉430070；

3.湖北立顺怡勘测设计咨询有限公司湖北武汉430070

摘要：水利水电工程的建设施工，对于人们的生活来说具有非常大的影响。做好水利水电工程的施工工作能够提高人们的生活质量。水利水电工程的施工中，最重要的就是边坡的开挖和支护，这也是保证水利水电工程安全顺利施工的重点，同时也是影响水利水电工程使用寿命的重要内容。加强开挖支护技术的了解，能够提高施工的质量。

关键词：水利水电；边坡开挖；支护技术

1影响边坡开挖及支护的关键因素

1.1地质条件

地质结构特点等关联性影响因素，不仅能够对边坡地形地貌形成直接作用，边坡力学性质也与其存在密切联系，是影响能效较强的地质环境，从细化层面上来说，地质构造能够对边坡支护效能及稳定性带来决定性影响，一旦施工前没有对其进行重点考量，后续施工流程的推进速率将会直接发生改变，其稳定性也将失去基本保障，这就为施工过程埋下了安全隐患，后期施工很有可能会发生危岩崩塌等一系列不良问题。

水文地质及地表水等因素也会对边坡土体强度产生弱化及破坏性影响，一旦土体结构难以达到支护强度标准，支护施工就会缺少稳定性，支护失效问题的发生频率也会随之上升。因此，确定支护框架应当与排水措施进行有机结合，确保边坡稳定性能够达到预期标准。

1.2变形失稳机理的因素

地质因素虽然是影响边坡特性的重要因素，为了从根本上提升边坡支护的整体效能，就需要将其中涵盖的多样因素纳入重点考量范畴中，例如：边坡本身高度及使用寿命；边坡开挖形式；边坡上方承载等等，以上细化因素都能够对支护稳定性产生决定性影响，因此在确定支护方案时，也应当针对以上因素做出综合考量，只有对边坡支护中存在的各项因素都做出系统分析及考量，才能确保施工流程顺利推进。除此之外，还需要进行重点研究的就是，边坡支护方案的确定及选择与导致边坡变形的关联因素是相互依托的。从细化层面入手进行研究不难发现，边坡支护方案的确定需要以理论依据及参考数据为基础，在对其中涵盖的细化内容进行设计及分析时，就需要以边坡应用效果及周边坏境特点为切入点，对边坡做出等级划分，最后才能设计出与针对性的边坡支护方案。但是实际上由于地质特点不同，导致边坡出现变形问题的主导因素也就存在较大差异，无论是间接因素还是直接因素，影响能效都大不相同。

2边坡开挖技术分析

2.1土质边坡

水利水电施工中会进行土质边坡的开挖，而开挖作业需要结合土质特点选择适宜的施工技术、流程，以保证边坡稳定，目前施工单位进行土质边坡开挖时大多采用自上而下的方式。边坡开挖作业人员必须具备相应的专业素养及丰富的施工经验，面对突发事件能够及时正确处理，并保证开挖作业过程中，操作符合规范要求。土质边坡由于质地松软，开挖时作业人员应当对削层厚度进行适当控制。另外为了确保开挖质量，开挖人员根据需要可以使用反铲挖掘机设备，并同时进行削坡、修坡作业，这就要求作业人员必须具备较高的专业技术。

2.2岩质边坡

钻爆法是进行岩质边坡开挖最常见的开挖方式，岩质边坡特性决定开挖需要采用自上而下的方式，可进行分层爆破也可进行逐层爆破，这需要施工方结合实际需要选择。下面便针对两种爆破方式进行简要分析。

2.2.1逐层爆破

水利水电施工过程中常常会进行岩质边坡的开挖，施工单位需要结合施工现场的实际情况确定开挖方式。其中逐层爆破是现场开挖方式最常见的，除此之外开挖高度的控制对于岩质边坡开挖作业影响较大，有些岩质边坡的破面相对较薄且开挖角度相对较大，因而施工难度较高。因此开挖作业人员应当选择边坡切角作为开挖初始位置，从而控制开挖质量。此外，由于该种开挖方式工期较长，且施工环境相对复杂，因而必须由经验丰富、专业技术过硬的施工人员进行施工。

2.2.2台阶爆破

该方式也是岩质边坡开挖过程中常见的方式，这种开挖方式安全性较高，因而在水利水电施工中应用也相对广泛，可以有效确保施工安全。由于岩质边坡的开挖施工范围相对较大，因而边坡稳定性保证始终是开挖作业的重点难点，若施工人员违规操作，极易影响边坡的整体质量，甚至出现边坡滑移等问题，而采用台阶爆破的方式可以有效提高施工安全性，降低边坡滑移等事故的产生。

2.3槽挖

槽挖在边坡开挖施工中需要依照施工场地、地貌等条件予以确定，施工单位进行槽挖前需要检测现场地形、地貌，分析地质条件，并确定施工方案合理可行。除此之外施工设计人员还应当将槽挖工序、流程以书面的方式确定，并予以审查、优化。目前常用的擦挖方法主要有两种，一是拉槽分层爆破，二是保护层开挖。

槽挖的施工方式：对于水利水电这种岩质边坡来讲，边坡开挖的钻爆设计是尤为重要的关键环节，对保证开挖质量、加快施工进度及提高施工效率具有非常重要的意义。技术部人员必须严格考察施工现场的实际情况及岩石结构去选择一套科学、合理的施工方法，并必须进行爆破性试验后来检验爆破参数的合理性。倘若发现不合理之处，应当及时对其进行调整和修整，直至满足技术措施的相关要求。在钻爆方式设计过程中，应当注意单响爆破药量及起爆顺序安排，还要采取一定的措施减少爆破振动对周围边坡岩体的损坏程度。2.3.1拉槽分层爆破

若槽挖岩体不会对边坡稳定性造成影响，那么可以采用拉槽分层爆破的方式进行开挖，通过扩挖的方式对岩体进行开挖，但是需要注意对层厚进行适当控制，保证层厚为6m上下。通过实践可以看出，拉槽分层爆破有效利用了现代化机械，因而施工效率相对较高。

2.3.2保护层开挖

超挖是边坡开挖中最为常见的问题，因而必须予以严格控制，从而确定基面爆破效果，避免由于开挖过度造成边坡裂缝的出现。因此，开挖过程中针对临近建基面保护层开挖，需要采用密集、少药量、浅孔的钻爆方式。

2.4钻爆设计

岩质边坡开挖的钻爆设计是很关键的环节，其对于改善开挖质量、加快施工、提高效率等有着重要的意义。设计钻爆时必须根据实际情况进行，在掌握岩石情况时必须做好岩石结构勘察，采取生产性爆破试验及对爆破参数准确调整。此次工程中，岩质边坡的钻爆施工积极采取了微差起爆技术、预裂爆破一次开挖成型技术，有效控制了爆破振动给边坡岩体造成的损坏，维持导流洞工程的合理性。

3、边坡开挖和支护的施工程序

3.1边坡开挖的施工程序

使用由上而下分层的方式进行边坡开挖，在开挖每一层的过程中，沿上、下游的方向分成了三个施工区，每个施工区都是由外向里分块推进，每块的面积约为30m×20m，每个区块都是根据开挖施工工序进行平行流水作业。

3.2边坡支护的施工程序

随边坡下挖由上自下分层进行支护施工，紧跟着开挖工作面进行浅层支护，相对浅层支护，深层支护滞后一级马道（15m）。施工程序是：喷混凝土，锚杆束，排水孔，锚素

4、水利水电施工工程中边坡开挖的施工流程及工序

4.1技术交底

在施工准备阶段，建筑单位技术部人员必须对相关管理人员及施工作业管理人员进行技术交底，而现场管理人员及施工作业人员必须熟悉设计图纸、相关技术措施及规程规范的要求。倘若对技术交底内容怀有合理化的建议，应当向技术部申请，经核实同意后方可采纳并进行实施。

4.2测量放线

在开挖施工前，现场施工作业人员必须按照设计图纸及相关技术措施的要求对开挖轮廓线进行测量放线，保证测量放线点数满足施工质量及规格控制的要求。当开挖断面成型后，作业人员应当严格检测其是否满足设计及规范要求。倘若不满足应当及时进行处理，倘若满足相关要求则可进行下一环节的工作。

4.3洞室及竖井开挖

水利水电工程的边坡开挖主要采用钻爆发进行施工，并按照自上而下顺序分段、逐层进行。钻爆法的开挖方式主要包括逐层爆破开挖、台阶式分层爆破开挖及薄层爆破开挖。但是，无论是何种爆发方式都需要事先在边坡上钻出多个洞室和竖井，留做放置炸药。在洞室及竖井开挖过程中，施工作业人员必须根据技术措施要求进行开挖，超挖与欠挖必须严格控制在规范允许的范围之内，最重要的是控制洞室的造孔质量和装药参数。倘若遇到不良地质洞段，则应当严格按照“短进尺、弱爆破、强支护”的施工原则来进行。除此之外，还要严格依据开挖排炮进尺，尽量减少排炮错台，使排炮均匀分布在边坡表面。

5、边坡支护技术

5.1锚杆支护

锚杆支护可以说是当代最流行也最有效的边坡支护方法，在水利水电工程中更是备受青睐。基本原理是利用边坡内部的锚杆来改变边坡的力学状态，使得边坡周围出现一个稳定的岩石带，维护边坡的稳定。。在水利水电的边坡施工中，锚杆必须使用二级普通螺纹钢筋，在地表或周围墙壁钻好孔，将锚杆固定进去。一般需要搭建好手脚架，高度保持在2.2m到2.3m之间，采取焊管和扣件等方式来搭建。以达到支护的目的。锚杆在进行锚杆支护时，在进行边坡开挖工作时，要按照岩石走向调整好角度，以免影响其稳定性。锚杆支护法的主要优点就是成本低廉，容易操作且支护效果好。

5.2深层支护

另一种在水利水电工程师使用较为广泛的边坡支护，是深层支护技术，效果非常好。具体操作是，通过使用轻型的锚固钻机来锚索钻孔。在锚索钻孔的过程中不仅要选对钻机的型号，还要通过使用导向仪，按照设定的倾斜度进行操作，同时不断纠正偏差。在深层支护的施工中，还要确保高压灌浆泵和锚墩混凝土均满足强度要求，才能保证接下来的锚索张拉工序顺利进行。

5.3悬臂挡土桩

悬臂挡土桩支护，是通过将木质、钢质或混凝土等材料作为板桩打入地下，形成边坡的施工护墙。悬臂挡土墙的突出优点是构造和施工都比较简单方便，并且可以适应较松软的地基，达到良好的支护效果。悬臂挡土桩中的墙高度大概在6m至9m，如果大于该高度，则可以采取扶壁式的挡土墙。这个支护方法的核心是钢筋工程，对于钢筋的使用部位、断料尺寸和规格数量等都有严格的要求，需要实现进行调查核实，之后才能进行制作。并且在使用过程中也要保证绑扎的合理性和正确性，避免出现不必要的误差。另一个要点是钢筋的接头处，以及锚固与搭接，都要满足设计要求和有关施工规范的规定。

6、结语

在当前的社会发展中，人们的生活质量进一步提升，对社会发展中的各项基础设施的建设就有了更高的要求。而水利水电工程作为大型利民工程，在推动社会经济发展方面起到重要的作用。因此我们要重视工程的施工质量，在边坡开挖支护技术的应用过程中需要不断总结经验，从施工中的各个环节进行控制，为施工质量的提升奠定坚实的基础，从而促进社会经济的发展。

参考文献：

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