淺談水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術

【摘要】邊坡開挖支護施工的好壞直接影響到水利水電工程施工建設質量與工程進度，邊坡支護工程是水利水電工程建設施工過程中重要一環。本文討論了水利水電工程施工過程中影響邊坡開挖支護效果的相關因素，闡述了水利水電工程中常規的開挖支護技術及其應用。

【關鍵詞】水利水電工程；邊坡開挖支護技術；工程地質；應用

引言：

隨著水利工程建設的發展，坡開挖支護技術被各施工單位廣泛應用。但在該項技術的實際應用中，由于影響邊坡開挖與支護效果的相關因素眾多，所以無論是勘察設計咨詢單位還是施工單位必須要對施工現場的實際情況進行現場考察踏勘，并根據考察所得數據，選擇合適的開挖支護方式，保證邊坡開挖及支護的質量，為工程施工其他環節提供良好的施工條件，從而保障水電水利工程高質量高水平完工。

1、影響水利水電工程邊坡開挖和支護的相關因素

1.1在水利水電工程施工過程中如何選擇恰當的邊坡開挖和支護方式，其關鍵點在于對施工現場工程地質條件的準確掌握。合理的開挖與支護方案往往也包含對現場工程地質條件的詳細描述，參考真實的工程地質參數的基礎上結合相關工程規范標準進行方案選擇和設計，只有這樣才能保證此方案施工的可行性，完工后能發揮其應有的效果。工程地質數據也是最為主要的參考因素，因為開挖方法的選擇、支護措施能否發揮效力均與其緊密關聯，在對開挖及支護方案進行比選時要著重綜合參考工程地質條件的影響。

1.2邊坡支護主要是為了防止邊坡失穩，即巖石土方邊坡在一定范圍內整體沿某一滑動面向下或向外移動而喪失其穩定性。就土體而言，主要原因是土體下滑力超過抗滑力，此時邊坡就會失去穩定而發生滑動。邊坡發生滑坡其滑坡面與土質與土層結構有關。如果邊坡土層中有軟弱黏土夾層，遇水后將沿夾層發生滑動。而均質粘性土邊坡發生破壞的的滑坡面為圓柱形，說明土體的破壞是由剪切而破壞的，土體重剪應力大于土體的抗剪強度，邊坡就會失穩。土體抗剪能力的大小與土體的內摩擦系數與內聚力有直接關系。內聚力基本由兩部分組成，包括土中水的水膜和土粒之間的分子引力和化合物的膠結作用。因此在考慮邊坡支護方案時，除了要考慮實驗得到的內摩擦系數和內聚力的參數之外，還應該考慮施工現場排水及振動對邊坡支護的影響。

1.3查明現場工程地質條件，包括施工現場所處環境中的巖土類型、構造產狀、水文地質、地形地貌等。在巖體中開挖，由于開挖卸荷，在近邊坡面一定范圍內的巖體中，發生應力重新分布，邊坡巖體處于應力重新分布狀態下，此時巖體會發生變形和破壞作用，因此對于巖體邊坡來說更要查明其結構面的發育情況。這些地質特征直接對邊坡支護的穩定性產生重要影響，具有十分重要的參考價值。根據以往經驗往往在很多支護施工過程中出現的相關問題也都是由于工程地質條件復雜對施工不利而導致的。在水利水電工程邊坡開挖與支護工程中除去工程地質條件這一重要影響因素外，還應將其他多種因素納入進來作重點考量，以全方面提升邊坡支護的整體效能，包括邊坡本身高度、邊坡開挖的形式、邊坡上方承載力等其他外在因素，這些外在因素都可以對支護穩定性產生決定性的影響，因此在選擇支護方案的同時，也必須對以上各因素做出綜合考察。

2、水利水電工程中基本的邊坡開挖與支護方式

2.1 土質邊坡開挖方式。質邊坡開挖主要遵循自上而下原則。為了保證開挖質量，一定要嚴格按施工要求及標準操作，控制好削坡層厚度。邊坡的減退削坡可根據需要合理使用反鏟挖掘機，這樣可大大提高邊坡開挖效率。除此之外，為了保障工程質量，要選擇專業的技術及施工人員進行操作，還要運用先進的施工技術管理手段進行現場監理。

2.2 巖質邊坡開挖方式。基于巖質邊坡中可能存在巖石材質的邊層，所以要根據巖石的硬度、分布情況及性質等科學合理的選擇適合的爆破方式及開挖方式。巖質邊坡開挖同樣要遵循自上而下原則，這樣更利于開挖質量及施工效率的提高，高效的完成水利水電工程邊坡開挖施工。在實際的工程施工過程中，爆破點要根據實情嚴格選擇，盡可能縮小爆破范圍減小其對邊坡的影響。臺階式爆破法在目前較為常見，其穩定性更高，不會對邊坡構成太大影響。

2.3 錨桿支護。錨桿技術在水利水電工程邊坡開挖支護中有著非常廣泛應用，是應用頻率最高的技術之一。錨桿可分為拉力型、壓力型、荷載拉力分散型和荷載壓力分散型，主要用于巖質基坑工程及邊坡工程中。錨桿桿體可為普通鋼筋、螺紋鋼、鋼絞線。錨桿技術的優勢在于施工占地面積較小，可以較大程度提升工程項目建設施工現場的安全性。錨桿技術在水利水電邊坡開挖支護施工中的應用也存在著一定不足，實際施工中施工技術人員需要選用綜合性能較強的材料，施工工作開展也需要進行全面化、精細化的管理。通常情況下施工技術人員在錨桿技術應用中會選用人工注漿的施工方法，施工中還會應用到手風鉆施工機械設備。施工前施工現場管理人員與技術人員需要分析施工區域巖石的實際走向和傾斜角度，結合現場實際情況確定手工鉆頭的直徑。要對鉆探深度進行嚴格控制，鉆探達到指定位置后技術人員需要及時清除鉆探孔洞內部的眾多雜質，避免后續灌漿施工階段出現不良問題。

2.4輔助掛鋼筋網。為了進一步強化水利水電工程項目邊坡巖體結構的穩定性、安全性，避免邊坡開挖支護階段出現塌方問題，施工現場技術人員和管理人員需要做好邊坡巖體結構的安全防護工作。具體施工中技術人員需要在破碎區域進行鋼筋網鋪設，特別是重點開挖區域需要加強保護力度。鋼筋網要與巖面緊密的貼合起來，鋼筋網要與錨桿頭采用焊接方式進行連接，使得鋼筋網與錨桿頭連接成一個完整體系，發揮出防護體系建設作用，更為良好的保障水利水電工程邊坡結構的安全性、穩定性。

2.5混凝土噴射支護。混凝土噴涂是指將水泥、砂、石和速凝劑等材料，安一定的配合比攪拌后，裝入噴射機，用壓縮空氣將混合料壓送到噴頭處與水混合高速噴上作業面上，形成一種輕型支護結構。在水利水電工程邊坡開挖支護施工中也有著較為廣泛應用，混凝土噴涂施工技術應用可以加強邊坡防護結構對風雨侵蝕的抵抗力，能夠延長水利水電工程項目的使用年限。主要施工方法包括干噴法、濕噴發及裹砂法。

3、水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術的具體應用

中莊水庫工程是寧夏固原地區（寧夏中南部）城鄉飲水安全水源工程新建主調水水庫。施工單位對輸水塔基坑挖至設計底高程并按照設計要求采用掛網、錨噴初期支護方式后，基坑北側面部分出現了部分坍塌現象。輸水塔主要工程地質條件，輸水塔豎井地層巖性為第三系漸新統清水營組（E3q）砂質泥巖，棕黃色，泥質膠結，厚層狀構造，層理近水平。豎井中上部圍巖強風化，呈粉質壤土狀，稍濕～濕，靠山體一側（北側面）很濕，硬塑狀，層間見陡傾微小裂隙，具弱膨脹潛勢。 豎井下部圍巖臨時自穩尚好，但上部土質強度低，自排水性能差；由于土體內部發育一些細小卸荷結構面此處，并受到凍融影響后邊坡容易發生剝落式坍塌。設計單位在原設計的基礎上，結合以上施工地質評價，結合相關工程規范標準，對支護方案進行了優化設計。根據工程地質條件判斷，基坑穩定性較差，且深度較大，由于淺層砂質泥巖已遭受嚴重風化且滑塌現象發生，故基坑北側邊坡選用預應力錨桿加固。加固支護主要采用型鋼內支撐+張拉錨復合進行支護。基坑周壁采用[36型鋼支護，基坑北側坍塌面，外延1m修坡，初噴射30-40mm厚的面層，之后做6m長直徑25mm的普通注漿錨桿，掛網，補噴砼面層，按現場塌落尺寸延伸[36c型鋼，與面層頂牢，然后施工預應力錨桿，再次噴補槽鋼背面砼，5-7日后進行張拉。從上至下，每層深度不應大于5m。其他基坑面只實施預應力錨索。錨桿及錨索系統施工中，應及時進行水平支撐頂進施工，施工完畢后可進行底部新增水平支撐施工和側壁豎向型鋼嵌壁施工。所有槽鋼側壁縫隙應噴射C30砼。加固后效果良好。通過該支護工程得出， 支護施工過程中要禁止外來水進入支護面，同時做好工作面排水工作，注意邊坡頂部荷載對開挖支護過程的影響，施工中要嚴格遵循超前支護、分層分段、逐層施工、限時封閉、禁止超挖的要求。在水利水電工程的邊坡支護與開挖施工中，要善于運用多種技術相結合的處理方法，這對克服施工中遇到的相關問題有很大幫助。

結束語：

綜上所述，開挖與支護工程作為水利水電工程施工的關鍵一環，直接影響著整個水利水電工程項目的質量、進度、乃至投資。只有充分考慮施工場區各個細化的影響因素，選擇適宜的方案才能順利完成為開挖及支護涉及的工程建設內容，為工程其他工序提供有利的施工條件，保證整個水利工程建設順利進行。

參考文獻：

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