水利工程施工中边坡开挖支护技术研究

唐国良 湖南毛俊水库工程建设有限责任公司

一、边坡开挖支护技术要义

水利工程现场情况相对复杂，需要克制地质、水文、材料等多方面的问题，边坡开挖主要是为了契合施工需求，在施工空间位置上创造对应造型，或者排除相应的风险，由此为后续水利工程主体施工奠定基础，例如基坑开挖、边坡开挖等。而边坡支护则主要是为了降低边坡开挖后的风险，用于稳固边坡、防治边坡坍塌和滑移等问题。边坡开挖支护是连续的施工项目，开挖与支护的施工质量相互影响。从施工顺序来看，边坡开挖即定点、定规格，根据开挖之后的效果，可以对支护方案进行微调，无论开挖还是后续的支护都是建立在前期对现场的调查研究基础上，因此开挖支护相较于其他环节的施工同样是非独立的。从施工作用来看，边坡开挖与支护，核心是为了确保水利工程的整体质量和工程价值，是施工单位在进行工程建设时的必经流程，标志着施工单位的建设水平，同时对工程效益也有着直接影响。

二、边坡开挖与支护技术要点

（一）前期准备

现场调查是开挖前期必须经过的环节。依靠现场目测、设备监测等方法，结合工程设计对现场的地质条件、施工定位等进行确认，根据现场情况对施工计划、施工方案和施工应急措施等进行完善。其中的重点内容包括：①对现场环境进行确定和分析，讨论施工的困难和风险，并制定应对方案，包括物资调配、自然环境克服、技术衔接、施工细节等。②结合工程设计，对施工的标准尺寸进行确定后，在现场定位并进行标高，需要爆破的应标注爆破点位，对爆破风险进行预估。③测定边坡边际线时，考虑开挖误差，应适度预留宽度，一般有效预留范围不超过20cm。④划定进场路线和开挖土方运离路线，对场地进行平整和清理，分批次将所需的物资设备等运抵现场，检查各种物资和设备的数量和性能。⑤开展开挖施工前动员和培训工作，检查相关人员的准入凭证。

（二）边坡开挖技术

土质边坡是最为常见的类型，土质边坡一般较为松散，开挖时容易出现大面积的土体松动，伴随局部坍塌风险，且干燥土、湿土、软土、黏土等在开挖时的风险不尽相同，需要结合具体情况进行开挖处理。土质开挖时，需要采取从上往下的分层开挖方式，必要情况下需要用台阶法或临时加固法辅助进行开挖施工，而针对含水量大或伴随地下水、严重软土等位置的挖掘，尤其是基坑等区域的挖掘，应当采取排水固结等方法提高挖掘位置土质的强度，便于土方挖出运离。挖掘时需要控制削坡的厚度，避免局部不可控，厚度上限不得超过3m，并适当对削坡处进行修整，尤其是反铲挖掘机施工时，应对土质毛面进行复位稳固。对于坡度较长的边坡，在开挖时还可以采用“之”字形开挖方法，降低垂直作业难度，且能够保障土方集中堆放。土方运离与开挖基本同步，空间不允许的情况下采取间插施工，及时将土方运离到500m 外的开阔区域集中堆放，可再利用的按照要求运至指定地点堆置备用或直接运往使用区域。

岩质边坡开挖时，需要根据岩层情况决定施工技术，在部分岩层结构性较差、工程量较小的工程中，采用大型破碎锤施工也可以，但在其他条件下则需要运用到爆破施工技术。常用的爆破技术有：逐层爆破、台阶式分层爆破、整体爆破等，根据方法分类则有预裂爆破、光面爆破和毫秒爆破等，不同的技术在使用细节和效果上存在差异，但整体的流程大致为钻孔-填装-引爆三个步骤，钻孔深度控制在0.5m 内，钻孔间距根据岩层强度控制在0.4-0.6m。逐层爆破开挖主要是有针对性的利用梯段式爆破法相对应 的施工，在这个过程中，相关人员要确保厚度和高度符合既定的标准，同时针对边坡的切角进行科学合理的控制，在最大程度上杜绝因坡面较薄和开挖切角问题导致开挖质量受到严重影响。分层爆破法可以使施工器械得到更有效的利用，确保施工质量和施工效率有显著的提升，确保边坡更安全稳定。爆破完毕后，岩层残渣及时清除运离。

（三）边坡支护技术

浅层支护主要包含：①混凝土喷射。主要作用是防止风力、雨水等对边坡产生侵蚀，使用浆砌石在边坡坡面上进行砌筑，砌筑后表面应当与边坡斜面坡度一致，采用放线或设备切线控制坡度与平整度，确认准确度之后加装坡面模板，再使用混凝土喷射机进行施工，喷射厚度要求为15-25cm，如果斜度过大，则需要调整混凝土的水湿比，或者采用分层喷射的办法。②锚杆支护技术。综合分析现场情况，根据岩层结构、地质走向等选定钻孔点，控制斜面角度为25-35度。安装时需要减少锚杆与孔壁摩擦，且保证锚杆位于中心位置，注浆需要控制压力，并观测钻孔内基本无陷落和气泡后确认注浆完毕，锚杆应当被浆料完全包裹。支护过程中，可以采用脚手架进行辅助，系统锚杆加设垫块，间隔距离为2-3m，锚杆钢筋位于垫块正中央，与垫块一同插入。③在边坡处设置排水孔，排水孔直径取值为3-5cm，倾斜度为10-15 度，分布间隔根据岩土层含水量确定，一般不超过3m。

深层支护主要采用钻孔灌注桩技术，通过在基底形成连续强度的桩体群，实现对底层的加固，同时有效分散上部载荷，改善局部受力不均状况。选用锚固钻机进行钻孔，并配合底层探测仪、GPS 导向仪等辅助确定深度、斜度等，钻孔过程中如果发现出现方向偏差，需要及时停止并纠正。灌注环节选用高压型灌注泵，将保锚墩混凝土加压注入孔内，测定混凝土凝结度达到一定程度后，进行锚索张拉。张拉力度应按照设计要求控制，偏离值不得大于预设值的10%，张拉完毕后进行封锚处理，特殊条件下需要对相关扣件和部件进行再次加固处理。施工过程中，需要持续进行应力和结构变化监测，避免中途发生意外，同时增设防护措施，提高生产安全性。

三、总结

水利工程开挖支护技术的选择与使用，需要根据现场实际情况进行确认，依据水利工程建设的经验总结可知，选择具体的施工方案需要考虑原始施工环境的限制，以及施工后的环境情况变化，因此除了技术方面要加强控制之外，还应当重视现场检测与管理，保障水利工程边坡施工项目的质量、安全和效益。