高陡邊坡開挖支護技術在水利工程邊坡處理中的應用研究

黎桂林

(江西省水利水電建設有限公司，江西 南昌 330025)

隨著國民經濟的持續快速增長，水利工程得到了較大規模的建設和發展。做好水利工程的建設也是國民經濟增長和提高社會經濟水平的必然需求。水利工程多修建于高山峻嶺中，不僅使得水利工程的施工變得困難，同時對于施工的穩定性和安全性造成較大的影響。水利工程施工相較于普通工程面臨著更為復雜的邊坡問題，因此需要根據自然環境的特點和實際工程的需要采取針對性措施，確保工程的順利進行。作為水利施工中較為復雜和困難的項目，邊坡開挖支護成為水利工程施工安全控制的關鍵點，一旦發生施工質量問題，對于水利工程的整體質量會產生不好的影響，不僅對于水利工程施工不利，同時造成工程運營維護費用增加，造成較大的經濟損失和社會影響。

為了避免邊坡開挖支護出現質量安全問題，本文對于高邊坡的開挖和支護技術進行了詳細的介紹，借助某水利項目的高邊坡處理工程，從技術上介紹了支護和開挖施工工法的選擇和控制重點，并對高邊坡工程處理的重點施工環節進行了詳細介紹，最后針對高邊坡的穩定和安全從監測方面進行了詳細的介紹，相關研究對于未來水利項目的施工具有一定的指導意義。

1 工程概況

江西省峽江水利樞紐工程柘塘防護工程為中部地區水利樞紐防護項目，壩址區斷層發育成熟，層內層間存在較大的錯動和節理裂縫問題，尤其是左岸面臨著高陡邊坡破壞的安全隱患，受層內錯動和不良地質的整體影響，對坡內軟弱層結構面力學參數和強度具有一定程度的降低，具體如圖1所示。多余錯動和臨空面的不利組合，多種復雜荷載作用下造成巖層在錯動帶位置發生較大的滑移，產生相對的錯位變形，如果不采取有效措施，可能受到較大的邊坡失穩破壞的威脅。

圖1 峽江水利樞紐柘塘防護項目高邊坡地質剖面圖

根據地質勘查資料，邊坡第一主應力大小為8～11MPa，N40°W，傾角為15°，第2主應力大小為7～9MPa，方向為N12°E，傾角為-48°；第3主應力大小為3～8MPa，方向為N74°E，傾角為-29°。巖體部分力學參數見表1。

表1 巖體物理力學參數

2 方案設計

2.1 支護施工技術

2.1.1高邊坡施工常見支護技術

對于高邊坡的施工，支護工程是必不可少的，這對于水利工程穩定性，阻止結構裂縫、滲水和塌陷問題具有較大的防護作用。根據上述高邊坡的作用，水利工程對于高邊坡工程的支護是十分必要的，因此現代施工過程中，需要對于高邊坡支護工程給予足夠的重視，全面保障支護工程施工質量。對于高邊坡支護施工，主要存在以下幾種施工技術。

(1)深層攪拌樁。對于深層攪拌樁和鋼護板支護，能夠將水泥的固化作用充分的發揮出來，借助機械設備進行攪拌施工，將軟土劑和固化劑充分混合，2者之間產生物理和化學反應后變得堅硬，最終形成保護高邊坡的支護結構。

(2)錨索結構。對于高邊坡工程中的錨索結構，主要是將土體滑動引起的拉力傳遞到穩定的巖層中的結構，主要由錨頭、錨桿和固定端是哪部分組成。錨頭主要起到對錨桿固定和進行張拉固定的部位，而固定端在主要是將遠端力傳遞到穩定巖體中的結構，錨桿則是主要起到傳遞拉力的作用，主要由注漿體和鋼絞線組成，此外，錨索結構還包括注漿賽和相應支架。錨索結構主要通過接受外力作用，使得整體邊坡結構穩定，充分發揮土體的凝固作用，保證工程施工和運營過程中邊坡的穩定和安全。

為了保證錨索結構的加固效果，需要對于施加預應力后的錨索結構進行質量檢測，常見的檢測方法有超聲檢測法和磁通量檢測方法。通過物探技術的檢測盒分析，能夠不斷優化開挖技術參數，大大改進施工工藝，提高邊坡尤其是高邊坡的施工安全水平。

(3)錨固樁和土釘墻聯合支護結構。對于復雜高邊坡情況，往往采取錨固樁和土釘墻的聯合支護結構，通過錨固樁超前加固處理邊坡開挖面，來提高邊坡的自穩能力，從而得到足夠的時間進行土釘墻的施工作業。當遇到軟土或者不良地質條件時，需要嚴格控制邊坡的開挖深度，同時在開挖后迅速噴射混凝土進行封閉處理，有時為了提高混凝土凝固速度，往往采用早凝劑或增大混凝土中水泥含量的方法。

2.1.2高邊坡支護技術施工要點

(1)分段施工，先支護后開挖。一般深基坑的施工規模都比較大，因此在施工過程中要嚴格做到開槽先支撐，再分層分段的進行開挖，嚴禁超挖。盡可能的減少開挖工作對土地的擾動，減少基坑開挖后無支護的暴露時間，盡量做到對稱與均衡開挖，充分利用在開挖過程中土體的控制移動性能。

(2)嚴格按照施工方案進行。在進支護工作前要進行技術交底與施工圖紙審查工作，并且就施工現場進行勘查，了解施工現場周邊環境。在施工過程中嚴格按照圖紙設計與施工規范標準進行。以保證降水工作與其他機械設備可以順利正常工作。當需要進行設計變更時要由專家審核后復議后再進行施工。

(3)控制好關鍵數據。在基坑開挖過程中要相對應設計的基坑尺寸，對開挖深度、邊坡的坡度等關鍵數據進行合理的控制，并且定期進行核實校準，避免邊坡松動對水準點造成的影響，進而導致施工測量誤差。

2.2 高邊坡開挖施工技術

對于高邊坡的施工過程中，需要對于周圍環境有充分的了解，以便進行周密的準備，尤其是水利工程的施工，面臨更為復雜的施工環境。因此對于水利工程高邊坡工程，需要在施工準備、施工流程和注意事項方面做好充分的準備，保證水利項目高邊坡工程的施工穩定和安全。

2.2.1施工監測

(1)邊坡安全監測。對于水利項目高邊坡工程處理過程，需要對于邊坡開挖面內部變形進行有效的監測，如果監測數據趨于穩定，則能夠繼續進行施工作業；如果監測數據發生異常，則需要采取進一步的加固處理措施，然后重新進行監測。

(2)爆破振動監測。對于水利項目高邊坡工程，爆破施工有時是不可避免的，因此應該按照爆破衰減規律對于邊坡穩定情況進行監測，通過與理論計算衰減情況進行對比分析，用來對于后續邊坡開挖和支護工程進行指導控制。

2.2.2施工流程

(1)放樣。在開挖前需要對于軸線控制網進行施工放樣，通過安裝木樁進行控制軸線，然后逐漸進行開挖處理。

(2)在高邊坡工程開挖進行前，對于軟弱土層進行支護處理。

(3)邊坡開挖施工和支護施工應同時進行，為了施工的安全，可以考慮支護在施工前進行。

(4)對于高邊坡開挖工程的土方處理，應在支護完成后，修筑坡度不大于15%的坡道，為挖土和棄土運輸提供方便。

(5)對于開挖工程中，需要專門的人員對于柏杜進行控制，保證邊坡開挖滿足施工要求和設計方設計要求。

2.2.3施工注意事項

鑒于高邊坡施工環境和地質環境的復雜，因此需要對于邊坡施工進行安全謹慎的施工作業，對于以下注意事項進行特別處理。

(1)開挖施工前做好準備工作，充分了解施工現場環境因素，合理安全高邊坡項目的合理進度。

(2)熟練掌握季節變化對于施工環境的影響；這是因為在水利項目的高邊坡施工過程中，季節的不同會引起水位不同的變化，這對于高邊坡開挖帶來不同的影響。因此對于高邊坡開挖施工而言，需要根據季節計算地下水位的變化，選擇最為合理的施工方案和進度計劃。

3 關鍵施工環節質量控制

根據某水利工程邊坡的開挖支護情況，對于高邊坡的開挖和支護的關鍵環節進行重點控制。

(1)鋼筋網鋪設。為了避免高邊坡施工過程中發生巖體滑塌、塌方等地質災害，需要進行加固處理，鋼筋網鋪設+混凝土噴射是當前選擇的主要方式。

(2)噴混凝土施工。對于高邊坡工程而言，噴射混凝土是較為有效的一種方式，其主要是對開挖到位的邊坡面進行強化封閉處理，減少邊坡基面進一步風化的影響；對于軟弱層地基土而言，往往采取鋼筋網+噴射混凝土的加固方式，如圖2所示。

圖2 邊坡噴射混凝土施工

(3)施工排水孔。對于水利項目的高邊坡工程而言，面臨著地下水位過高的問題，為了避免邊坡中的水壓力對邊坡的安全造成影響，安裝永久性排水裝置便成了當前支護和開挖過程中較為常用的措施。

4 邊坡開挖安全監測方案的優化

鑒于水利項目高邊坡工程的復雜性和地質條件的多變性，高邊坡工程開挖過程應進行施工監控，并隨著施工過程的開展而對監測方案進行優化處理，確保開挖施工的安全順暢進行。

高邊坡開挖工程的監測是在熟悉邊坡滑動狀況的前提下，進行邊坡動態變形情況的深入分析，并對邊坡設計和施工支護情況進行有效的檢查和后期施工的指導預測。有效的監測方法和手段不僅能夠有效掌握圍巖變形和支護受力情況，而且能夠滿足邊坡施工設計的要求，同時對邊坡施工的穩定和安全具有較大的意義，甚至對水利工程的效益最大化也有較大的推動作用。

為了將邊坡開挖過程中的風險降到最低，邊坡斷面的監測工作也是必不可少的，尤其是地質條件差、變形大的位置，如斷層區域和裂縫區域。為了保證監測的有效性，需要根據地質條件狀況、邊坡高度、大小狀況對監測方案進行調整和優化，保證監測參數的全面有效。為了保證在監測過程中不存在盲區和遺漏位置，選擇平行的布置方案，對于邊坡截面的有效監測具有較大的推動作用。

5 結論

在水利項目的高邊坡施工過程中，邊坡的穩定和安全成為重點控制的因素，尤其是在邊坡的開挖和支護過程中，邊坡成為整體施工的控制關鍵點。本文借助某水利項目的邊坡加固工程，分別介紹了邊坡支護和開挖施工技術重點，根據實際項目的總結，詳細介紹了關鍵重點環節的質量控制和邊坡支護、開挖工作的監控，對于未來類似項目的施工提供一定的理論和工程經驗。