水利工程高边坡开挖与支护施工要点分析

水利工程高边坡开挖与支护施工要点分析

陈善强

广宁县水利工程建设管理中心  广东 广宁 526300

摘 要：分析水利工程高边坡开挖与支护施工要点，需结合实际的工程案例展开，分析水利工程的基本结构、当前状况，做好准备工作，制定完整的开挖、支护施工方案，并须对整个施工流程加以监测，就可能出现的质量、安全问题及时作出反应，以此来维护工程的稳定推进，保障水利工程的长久使用。

关键词：水利工程；高边坡；开挖；支护；施工要点

基于社会层面的具体需求，开始出现更多的水利工程，一定程度上满足了社会发展所需，为保障水利工程的使用效果，需对其重要组成部分的施工步骤加以控制，比如高边坡开挖、支护，这两项分工程在施工时涉及较多的要点，必须按照相关规范对其加以把握，才可保证整体水利工程的质量。

1.工程概况分析

以某地水利工程为例，研究其高边坡开挖与支护施工要点，已知该水利工程兼具发电与航运、洪涝预防、农田灌溉等多项功能，但在定期检测中发现，水利枢纽防护工程的坝址区出现大量断层，很多断层有着明显的节理裂缝、错动现象，工程左侧是高陡边坡，出现较多施工安全、质量隐患，因受地质脆弱、层内错动等因素影响，使得断层结构强度、力学参数较低，在坝址区域发现多个临空面、错动面，致使荷载作用极端复杂，若是边坡岩层错动可能会引发大规模的滑移现象，给水利工程的正常使用带来较多的负面影响[1]。

2.水利工程高边坡开挖与支护施工要点分析

2.1做好准备工作

准备工作，主要涉及工程勘测、复核工作、道路设置等，以下进行详细分析：

（1）施工勘察。在施工前对水利工程建设区域进行全面勘察，掌握工程岩石硬度、风化程度、岩层分布情况，分析施工区域内的环境与气候，严禁在地震高发区域建设水利工程，在勘察后的数据分析中获悉，水利工程坝址边坡主应力在8-11MPa区间内，测量边坡倾角15°，边坡岩体各种力学参数，如下表1所示。

（2）复核工作。安排技术人员对施工图纸、施工方案、勘测结果等展开审核、检查，结合搜集的水利工程资料，判断高边坡开挖的可行性、有效性，就可能出现的质量、安全风险事故，提前制定应对策略，以此来保证后续各项施工操作的稳定展开，为高边坡工程加一层保障。

（3）布置与准备工作。道路布置。组织人员清理施工现场的各种杂质，结合勘察信息、施工图纸布置施工现场，通过测量仪器测量施工现场边坡倾角、水平度，设定施工标准线，为后续有序施工奠定基础；施工器械准备。施工器械是否充足，直接关系到工程能否稳定推进，所需器械主要包括挖掘机、液压钻等，需安排好各项机械设备的进场工作，并对其进行定期检修，确保其一直处于可用状态[2]。

表1 边坡岩体物理参数表

   2.2高边坡开挖

在进行高边坡开挖时，按照自上而下的顺序展开，清理干净开挖区植被，后续进行土方、石方开挖，以下进行详细分析：

（1）开挖区域植被清理。清理干净施工区域地表上覆盖物。挖除影响正常施工的植物，保证施工区域周边5m内不存在任何植物，若是施工区域内种植有树木，还需挖除植物根部，将作业范围覆盖到施工区域外围3m处，必要时对施工区域周边植物加以保护，比如装上防护罩，避免影响周边生态环境。

（2）土方开挖。土方开挖选择分层分段式，结合高边坡实际情况选择合适挖掘设备，将整个开挖作业项目分为若干个层次依次展开，注意煤层挖掘时的边坡稳定性、安全性，必须安排技术水平过关的人员操作机械设备，稳定展开土方开挖作业；在土方挖掘前还需布设好截水渠，排出施工区域内的积水，避免影响后续施工。

（3）石方开挖。石方开挖包括以下三部分内容：第一，左岸坝肩石方开挖，选用设备为：ZQ100D潜孔钻、露天液压钻CM351钻机，结合岩体结构、开挖所需选择辅助设备手凤钻，挖掘进程中选择分层方式，设定各层厚度，挖掘时注意安全，避免因开挖、爆破引发岩体结构破裂；第二，右岸坝肩石方开挖，与上述挖掘方式相似，仍然选用同种类型的设备，但在开挖时需要用自卸车将岩碴、废料等按照指定路线运输到统一存放处，避免对施工现场造成污染；第三，河床石方开挖，按照自上而下全径向流程施工，开挖高程、相对深度为100m、5m左右，基坑石方开挖需从大坝中部下游一侧开始，先挖出先锋槽，再朝上下游方向扩挖，待径向扩挖后，用先锋槽为临空面向大坝左右侧展开梯段爆破开挖[3]。

2.3高边坡支护

（1）选择适宜支护技术。当前阶段水利工程高边坡支护所用技术包括以下三种：深层搅拌桩支护、锚索结构支护、锚固桩与土钉墙联合支护技术，在进行岩体勘探后，结合水利工程的实际特征，决定在左岸高边坡处选用锚固桩与土钉墙联合支护技术，其他施工位置高度较缓，选择锚索结构支护技术。以下进行细致分析：①预应力锚索支护技术。该项技术的应用原理是通过锚索结构向稳固岩层传导边坡土地滑动时产生的拉力，主要包括三部分结构：第一，锚头，用于固定锚杆；第二，锚杆，用于拉力传导，包括注浆体、钢绞线等；第三，固定端，是锚杆与岩土体间传递力的媒介，此外锚索结构支护要发挥作用，还需钢支架、注浆泵等辅助设备，在设置锚固结构时，可按照如下表2所示数据设定锚固钢材容许荷载，后续还需通过磁通量检测、超声检测检查锚固结构的应用质量，避免因材料不合格造成的质量、安全事故。②锚固桩与土钉墙联合支护技术。在陡峭、复杂的边坡支护时，若是采用单一支护结构，难以满足支护所需，这种情况下可引入锚固桩+土钉墙混合结构，通过锚固桩加固边坡开挖面，增加边坡自稳能力，后续再安排土钉墙作业，提升边坡稳定性；在联合支护时，若是遭遇不良地质，需控制各个阶段的额开挖速度、开挖深度，必要时选择混凝土喷射的方式封闭坡面，还可加入早凝剂等加速混凝土凝固。

表2 锚固钢材容许荷载表

（3）确定支护流程。以锚固桩与土钉墙联合支护为例，研究具体的支护流程，关注以下要点：①完整岩石锚杆下倾孔选择“先注浆、后插杆”方法，短于4m时选择手凤钻孔锚杆，若是存在地质缺陷引发卡钻现象，需要引入YQ-100B钻孔方法，具体流程如下施工准备→钻孔→清孔→泥浆制备→孔内注浆、安插锚杆→验收。② 易塌孔、上仰孔位置的锚杆束、下倾孔、预应力注浆锚杆选择“先插杆、后注浆”步骤施工，适用于超过6m的锚杆，引入YQ-100B潜孔钻造孔，设定孔径Φ90mm，锚杆绑注浆管下到孔内，具体流程如下所示：钻孔→清孔→锚杆加工、运输→安插锚杆→浆液制备→孔内注浆→验收。③材料准备。包括锚杆、Ⅱ级螺纹钢筋、普通硅酸盐水泥、水泥砂浆、中细砂、外加剂等。④锚杆孔钻孔。参考图纸设计孔位、孔向、孔深，孔深偏差≤50mm，孔位偏差≤100mm。⑤锚杆安装与注浆。钻孔后，将风管插入孔底，吹出孔底碎屑、杂物等；岩石下倾锚杆孔，先注浆、后插杆，后续随着砂浆注入缓缓拔出，等到孔内注满砂浆后迅速插入锚杆，如果孔内无砂浆溢出，需要补注一次；易塌孔、上仰锚杆孔处锚杆、排气管、注浆管同时安装，孔口装设止浆环，再向孔内注射水泥砂浆，直到排气管出浆。⑥土钉墙支护流程。按照以下步骤展开：结合施工方案划分开挖高度→开挖土方并修整边坡→除喷底层混凝土→钻设土钉孔→土钉安装→注浆→挂钢筋网并与土钉端部焊接→安装泄水孔→复喷表层混凝土到设计厚度。⑦需关注锚固桩施工、土钉墙施工的契合度，合理安排各道工序，避免两项施工间的相互冲突，以此来发挥其支护合力，提升支护效果[4]。

2.4施工监测

为保证高边坡开挖、支护施工的稳定推进，需加强施工监测，以便针对可能发生的问题进行及时解决，关注以下要点：

（1）边坡安全监测。在进行高边坡挖掘前，需在易发生坍塌、事故的位置布置相应数量的传感器、监测仪、高清摄像装置等，通过wifi技术关联管理中心，在监测到基坑内部出现不规律变形、异常数据或者影像时，及时提取相关信息，立即中止施工，安排技术人员 到现场进行查验，确定情况，制定加固措施，在解决隐患问题后再继续施工。

（2）爆破振动监测。在进行爆破施工时，利用专业设备监测爆破衰减规律，明确边坡在爆破各个阶段的稳定性，对提取的数据信息进行对比分析，结合实际情况调整开挖、支护方案，以此来保证水利工程高边坡开挖、支护的稳定展开。

3.结语

综上，文章就水利工程高边坡开挖与支护施工要点进行了综合论述，建议给予其足够的重视，分析边坡开挖、支护进程中的重要环节，制定针对性的保障措施，维护工程的稳定推进，为水利工程提供良好的发展环境。

参考文献：

[1]段卫娜.水利工程中高边坡开挖支护技术研究[J].中国新技术新产品,2022，(13):9.

[2]高映德.水利工程施工中高边坡开挖与支护技术的应用[J].农业科技与信息,2018，(1):35.

[3]黎桂林.高陡边坡开挖支护技术在水利工程边坡处理中的应用研究[J].水利技术监督, 2019，(3):44.

[4]方梁锋.水利工程建设中的边坡开挖支护施工及应用分析[J].建筑技术研究,2019,(3)：9.