研究水利工程土石方开挖稳定支护施工技术

研究水利工程土石方开挖稳定支护施工技术

唐术斌

湖南盛义建设有限公司 湖南省湘潭市 411100

摘要：水利工程中，土石方开挖是确保工程顺利进行的关键环节，为了维护开挖过程的稳定性与安全性，稳定支护施工技术显得尤为重要。本文将对土石方开挖稳定支护施工技术进行深入研究，分析各类技术的特点、优缺点及其在实际工程中的应用。

关键词：水利工程；土石方开挖；稳定支护；施工技术

随着我国水利建设的蓬勃推进，土石方开挖工程在水利工程中的重要性日益显现。这一工程环节不仅关乎整个项目的安全性和稳定性，更对工程的进度和质量产生深远影响。因此，深入探究土石方开挖的稳定支护施工技术，对于提升水利工程的整体品质至关重要，不仅能提高项目的安全性，也能推动水利行业的持续发展。

一、土石方开挖概述

土石方开挖，作为水利工程施工中的核心环节，涵盖了土方和石方的挖掘工作。这一过程的复杂性在于，要求施工团队必须全面考虑多种因素，如地质构造、土壤和岩石的性质、开挖的深度和广度，以及边坡的稳定性等。地质条件是决定开挖方式的重要因素。不同的土壤类型、岩石硬度和地层结构会对开挖过程产生不同的影响。例如，软土和粘土可能需要特殊的支护措施来防止边坡失稳，而坚硬的岩石则需要更强大的挖掘设备。开挖深度也是一个关键因素。随着挖掘的深入，土壤和岩石的应力状态会发生变化，可能会对边坡的稳定性产生负面影响。因此，随着开挖的进行，必须不断调整支护措施，以确保边坡的安全。边坡的稳定性是土石方开挖中最需要关注的问题之一。不稳定的边坡可能导致滑坡、崩塌等地质灾害，不仅影响施工进度，还可能对周边环境和居民造成威胁。因此，在开挖过程中，必须采取适当的稳定支护措施，如设置挡土墙、打设锚杆或采用钢支撑等，以增强边坡的稳定性。

二、稳定支护施工技术分析

1.锚杆支护技术

锚杆支护，作为一种关键的边坡稳定技术，其工作原理是通过锚杆这一结构将不稳定的岩土体与更为稳定的岩体紧密地连接在一起。这种连接方式能够有效地传递和分散边坡岩土体中的应力，从而显著增强边坡的整体稳定性。锚杆支护之所以在水利工程土石方开挖中受到广泛应用，主要得益于其多方面的优势。首先，锚杆支护的受力特性十分合理。由于锚杆深入到稳定的岩土层中，因此可以承受来自边坡岩土体的拉力，并通过锚固体将这部分力传递到稳定岩土体中，从而有效地防止边坡的滑动和崩塌。其次，锚杆支护的施工过程相对简便。相较于其他支护技术，锚杆支护的施工周期较短，所需的设备和人力也相对较少。此外，锚杆支护的施工对现场环境的影响也较小，有利于保护施工区域的生态环境。再者，锚杆支护的成本相对较低。虽然锚杆支护的材料和施工成本可能因工程规模和地质条件的不同而有所差异，但总体而言，相较于其他支护技术，锚杆支护通常具有更为经济合理的成本。然而，尽管锚杆支护具有诸多优点，但在实际应用中也存在一些问题。其中最为突出的是施工质量控制难度较大。锚杆支护的效果很大程度上取决于锚杆的选材、施工工艺以及锚固效果等因素。如果这些因素控制不当，就可能导致锚杆支护的效果大打折扣。当然，锚杆支护对地质条件的敏感性也是其潜在的问题之一。不同的地质条件可能需要不同类型的锚杆和支护方案。如果地质条件判断不准确或支护方案设计不合理，就可能导致锚杆支护的效果不佳甚至失效。

2.钢支撑支护技术

钢支撑支护是一种非常重要的边坡稳定技术，通过在边坡上设置钢支撑结构来抵抗来自岩土体的侧压力，从而确保边坡的稳定性。这种支护技术以其明确的受力特性、出色的稳定性和强大的适应性在水利工程土石方开挖中占据了重要地位。首先，钢支撑支护的受力状态十分明确。钢支撑结构的设计基于力学原理，可以精确地计算和预测其承受的侧压力大小和分布。这使得工程师能够更准确地评估边坡的稳定性，并采取相应的措施来确保安全。其次，钢支撑支护具有优异的稳定性。钢支撑结构通常采用高强度钢材制成，具有较高的承载能力和刚度。这使得钢支撑支护能够有效地分散和抵抗来自边坡岩土体的侧压力，保持边坡的稳定状态。最后，钢支撑支护还具有较强的适应性。无论是软土、粘土还是坚硬的岩石，钢支撑支护都能通过调整支撑结构的形式和尺寸来适应不同的地质条件。这使得钢支撑支护能够广泛应用于各种地质环境和开挖深度。

然而，尽管钢支撑支护具有诸多优点，但在实际应用中也存在一些挑战。首先，钢支撑支护的施工周期相对较长。由于需要进行精确的测量和定位，以及钢支撑结构的制作和安装，这使得钢支撑支护的施工过程相对复杂，耗时较长。其次，钢支撑支护的成本也相对较高。高品质的钢材和专业的施工团队使得钢支撑支护的造价较高。

3.喷射混凝土支护技术

喷射混凝土支护是一种高效而实用的边坡稳定技术，其核心在于利用专门的喷射机械，将混凝土混合物以高速喷射到边坡的岩土体表面。当混凝土与边坡表面接触后，会迅速凝固并形成一层坚固的混凝土护面。这层护面不仅增强了边坡的整体稳定性，还起到了防止水土流失和侵蚀的作用。喷射混凝土支护之所以受到广泛青睐，首先是因为其施工速度极快。相较于传统的混凝土施工方法，喷射混凝土支护无需进行模板搭建和拆除等繁琐步骤，从而大大缩短了施工周期。这对于那些需要快速完成土石方开挖的工程来说，无疑是一个巨大的优势。其次，喷射混凝土支护具有极强的适应性。无论边坡的岩性如何，无论边坡的高度有多大，喷射混凝土支护都能通过调整混凝土的配合比和喷射工艺来适应不同的工程需求。这使得喷射混凝土支护在各种复杂的地质条件下都能发挥出良好的稳定效果。最后，喷射混凝土支护还能形成一层连续而均匀的混凝土护面，这大大提高了边坡的整体性和稳定性。这层护面能够有效地分散和抵抗来自边坡岩土体的各种应力，从而防止边坡发生滑动、崩塌等失稳现象。

三、稳定支护施工技术在实际工程中的应用

以某大型水库工程为例，深入探讨其在土石方开挖过程中的稳定支护施工技术。这个工程面临了巨大的挑战，因为需要在复杂多变的地质条件下进行大规模的土石方开挖。为了确保工程的安全和稳定，施工团队采用了锚杆支护和钢支撑支护相结合的方案。在边坡岩土体相对稳定的区域，施工团队首先选择了锚杆支护。锚杆支护利用锚杆与岩土体的相互作用，通过深入稳定岩土层的锚杆提供额外的支撑力。这种支护方式不仅增强了边坡的整体稳定性，还有效地分散了开挖过程中产生的应力。锚杆支护的选材和施工工艺都经过了严格的控制，确保了支护效果的最大化。然而，在边坡高度较大、地质条件较差的区域，施工团队则采用了钢支撑支护。钢支撑支护通过预应力或后张拉方式施加支撑力，为边坡提供了强大的支撑作用。这种支护方式能够承受更大的侧压力，确保边坡在开挖过程中的稳定性。钢支撑的安装、调整和拆除都需要高度的技术要求和施工精度，施工团队在这方面也展现出了卓越的专业能力。除了选择合适的支护方式外，施工团队还注重支护方案的设计和施工质量的控制。他们根据地质勘察结果和开挖要求，制定了详细的支护方案，确保了支护结构的合理性和有效性。同时，他们还加强了对施工过程的监督和管理，确保施工质量符合设计要求。

土石方开挖的稳定支护施工技术是水利工程施工中的重要环节，有助于提高水利工程土石方开挖的稳定性和安全性。未来，随着新型支护技术和材料的不断发展，将迎来更加高效、经济、安全的土石方开挖稳定支护施工技术。

参考文献：

[1]徐力泽.水利工程中高边坡开挖与支护工程的施工要点分析[J].黑龙江水利科技,2022,50(10):73-75.

[2]姚红霞.水利工程施工中高边坡开挖与支护技术的应用[J].建材发展导向,2022,20(20):160-162.

[3]陈乃嘉,谢艾楠.水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究[J].东北水利水电,2022,40(07):57-58+62.