水利水電工程中邊坡支護工程設計要點探析

張 靜，蔣平安

（1.常州市金壇區水利局，江蘇 常州 213000；2.常州市公共資源交易中心金壇分中心，江蘇 常州 213000）

0 引言

水利水電工程的主要作用是控制和調配自然界的地表水和地下水，根據不同使用目的，水利工程可分為防災害的防洪工程、農田水利工程、水力發電工程、城鎮排水工程、漁業水利工程、交通運輸的水利工程等。此外，水利工程的施工具有系統性、綜合性、規模大等特點，水利工程在修建時涉及到堤、壩、溢洪道等不同類型的水工建筑物，都需要用到邊坡開挖支護技術，邊坡開挖技術對水利水電工程整體質量產生直接的影響，一旦邊坡出現問題，可能會出現坍塌等危險事故，因此，為了加強邊坡施工質量，必須合理運用邊坡開挖支護技術。

1 水利工程建設中邊坡穩定性影響因素分析

1.1 自然因素

在水利工程項目建設過程中，自然環境的影響無法避免，如風、雨等自然條件對施工位置的侵蝕，尤其是當水利工程在建設之后會出現一定的坡度，地勢較高，巖體長期暴露在外，侵蝕現象會更加嚴重。風雨對邊坡的侵蝕，會造成水土流失、土壤松動，尤其是長期的連雨天氣，邊坡在長時間的侵蝕下，土質發生變化，容易導致巖體脫離邊坡而出現坍塌等安全事故，不僅對工程建設的順利進行造成阻礙，也威脅著施工人員的生命安全。

1.2 人為因素

在水利工程項目建設過程中，除了自然因素的影響外，人為因素起到主導作用。主要表現為施工人員的專業能力有所欠缺，從而在施工過程中造成測量出錯而導致施工方式出錯，不僅會破壞邊坡巖體的完整性，甚至有可能對周邊的自然生態環境造成不利影響。

1.3 土層開挖與邊坡支護缺乏協調性

水利工程的邊坡開挖支護技術包括土層開挖以及邊坡支護工程，單論土層開挖，在水利工程建設中屬于簡單易行的基本工序，但當其與邊坡支護工程相結合時，不僅施工難度會上升，施工管理也會更加復雜。一方面是因為施工缺乏嚴格的管控，存在偷工減料的情況，再加上一些施工單位過度追求經濟效益，而導致邊坡支護的穩定性下降，沒有發揮應有的作用。另一方面是因為許多基礎設施于地下完成，受水文地質的影響，支護技術難以發揮最大功效，從而導致邊坡出現不穩定現象。

2 邊坡開挖支護技術的操作方法

西華閘站是新孟河與干支河東側交叉口的一座新建閘站，位于金壇區堯塘街道金武路南側，主要功能為對東側干支河進行水量補充及控制，泵站設計最大引水流量為1.00 m3/s，水閘設計排洪流量為15 m3/s，該工程場地條件比較苛刻，南側為居民房屋，北側為金武快速公路，由于施工場地有限，而基坑開挖深度約10 m，施工難度較大，但是項目實施過程中，通過施工前的有效部署，施工期的有效降水、支護以及恰當的開挖方式，加快工程建設進度，及時進行回填，未發生地面塌陷，坡面坍塌等問題，目前該閘站已完工。

2.1 土方開挖施工部署

在土方開挖之前，需要完善相關準備工作，在測量與放線階段，要嚴格按照圖紙和方案進行操作，一旦數據出現偏差，將可能造成嚴重的施工事故，在測量與放線結束后應當再次檢測，以確保操作無誤，測量精度和等級必須達到《水利水電工程施工測量規范》的標準[1]。此外，水利工程是一項復雜、系統性的工程，測量工作貫穿于整個工程始終，因此，要嚴格控制誤差在規定范圍內。

2.2 土方開挖施工方式

土方開挖使用的主要設備是挖掘機，挖掘方式為自上而下，即從邊坡至基槽的方向施工，開挖要符合設計要求，挖掘機在開挖過程中可對邊坡進行反斗壓實。對于無法使用挖掘機的施工部位，必要時需采取人工開挖的方式，并在開挖前修正開挖順序。此外，為了確保道路不受到施工影響，可以設置臨時堆放點，待其晾干后，再將挖出的物質再轉移到廢渣場。

2.3 開挖質量要求

基坑開挖前需根據開挖地塊的地質情況，編制詳細的深基坑土方開挖專項施工方案，明確土方運輸方案，臨邊防護方案，應急預案等，開挖采取分層開挖模式，開挖一層，支護一層，禁止超挖，在支護滿足要求后，繼續進行下層開挖，加快施工進度，加快驗收，減少基坑暴露時間。

3 水利工程中的邊坡支護

3.1 淺層支護

淺層支護技術在水利工程中應用廣泛，一般來說，主要應用于排水孔支護、錨桿支護以及噴混凝土施工中。①應用于排水孔中。由于水利工程邊坡排水時間較長，長時間的水壓沖擊可能會對邊坡造成損傷，因此，在水利工程中常采取排水孔的方法來減小水壓。對于混凝土較多的區域，可以采取永久性排水孔的措施，此外，排水孔支護技術還常與液壓鉆孔技術相結合，以提高測量的精確性，同時配合過濾管能夠有效的清理排水孔。②應用于掛網噴混凝土施工中。噴混凝土施工的主要目的是將開挖后的邊坡建基面變得更加堅固，避免邊坡因受自然環境的影響而出現分化現象。首先對地基邊坡進行砌筑，然后按要求配置合適比例的混凝土，將混凝土用于邊坡噴繪支護，噴繪之前需將平面壓實，再安裝模板，最后借助噴繪機使用濕噴工藝噴繪混凝土。③應用于錨桿支護技術中。根據不同的工程狀況，采取不同的支護結構，以常見的柵格結構為例，首先利用挖掘機壓實施工平面，同時修正護坡比，之后施工人員根據標識的柵格線進行開挖施工。其次是安裝模板，常使用定型鋼模板。模板安裝后進行柵格混凝土澆筑，最后根據混凝土施工情況進行曬水養護。

3.2 深層支護

深層支護技術是水利工程施工過程中常見的支護技術之一。①做好方案準備工作，包括施工的流程、施工方案的制定等。②施工前的施工設備的選用，需使用輕型錨固鉆機，如液壓錨固鉆機等。同時確定固定錨索方案，運用定位系統測量鉆孔傾斜狀況，在鉆孔過程中需詳細檢查以及對偏度進行糾正。③在進行灌漿施工時，需使用高壓注漿泵，在灌漿過程中，當混凝土凝結質量達到要求強度時，對其進行張拉處理，張拉時需注意初期張拉力度為設計值的90%左右，以避免張力過大而破壞混凝土結構。可以對鋼索進行測試確定其是否需要補償張拉，如對鋼絞線進行對稱性循環張拉操作[2]。④為了提升深層支護方案設計的有效性，確定設計方案時，要結合施工的地質條件和外部環境因素，科學的制定支護設計方案。

3.3 貼坡支護

若水利工程水電站廠房后坡高度超過了一定的高度，為確保高邊坡的穩定性，常采用貼坡混凝土支護技術。但運用貼坡混凝土支護技術時需要注意，貼坡混凝土厚度在40 cm左右，對于局部陡峭區域常增加鋼筋條帶混凝土，同時需要確保良好的連續性。

4 邊坡開挖支護施工技術應注意的問題

4.1 加強新技術在開挖中的應用

測量工作不僅是開挖施工過程中十分重要的環節，同時對整個水利工程也會產生影響，因此，應用新技術不斷提升測量效率、測量精準度對水利工程的建設具有十分重要的意義。例如3S技術、RTK技術、數字化測繪技術等。其中3S技術不僅可以實現對水資源的動態監測與管理，還可以幫助分析水利施工事故，從而有效避免施工事故重復發生[3]；RTK技術可用于長距離的測量，如灌區的縱橫斷面測量等，測量精度可以達到厘米級；數字化測繪技術可以有效避免人為誤差，提高精確性，且測量具有自動化、直觀化等特點。

4.2 加強土方開挖技術管控

（1）在土方基坑開挖之前，要對基坑周邊基礎設施進行分析，明確管道走向和標高，避免意外破壞燃氣管及電力管道，同時在施工過程中嚴格控制土方開挖厚度[4]，從而確保施工順利開展。

（2）由于水利水電工程是露天施工，因此要將季節因素考慮在內，避免在下雨天施工。若在雨天施工時，需用塑料布將邊坡覆蓋，以避免雨水的侵蝕。在削坡過程中，要選擇合適的施工設備，由上至下分層逐級開挖。

（3）在開挖過程中，若邊坡支護體系出現受力不均勻，則會發生失穩現象，因此，要合理設計土坡道，同時嚴格控制邊坡頂的車輛和挖掘機通行。

4.3 加強降排水措施的科學運用

邊坡土壤的含水量是影響邊坡穩定性的重要因素，一旦土壤含水量超出一定的標準，土壤容易松動，從而導致滑坡、坍塌等事故。因此，在工程開展之前，需要提前做好應對措施，通過對施工地點進行土質勘察，觀測土壤含水量是否適合施工。尤其是在雨季時，邊坡長期受到雨水沖刷，邊坡含水量容易超出預期標準，因此需要制定針對性的方案，以提前做好應對措施。例如在邊坡開挖永久性的排水孔，從而降低土體內部的水壓力，從而減小雨季對邊坡穩定性的影響。

4.4 完善深基坑支護施工技術監測

為了加強水利水電工程中深基坑支護技術的施工應用水平，需要不斷優化升級監測管理系統。監測的主要內容包括地下水位高度的檢測工作、基層巖土構成情況的檢查工作，并對監測的情況進行科學合理的分析，對發現的問題制定有效的解決方案，及時處理潛在的問題，確保施工能夠順利進行。此外，勘察工作對深基坑支護施工技術的完善同樣重要，勘察內容包括施工現場周圍建筑物的排布情況、地下管線的分布情況等，分析施工場地的承載能力，如果出現與圖紙不符的情況，要做好相應的變更操作，以保障施工管理的科學性和系統性，做好不同部門之間的交流溝通工作，以提高處理問題的效率。

5 結語

邊坡開挖支護技術是水利水電工程建設過程中重要的環節，邊坡開挖支護施工質量對水利水電工程的整體質量產生直接的影響。為保障邊坡開挖支護施工質量，首先要明確影響其質量的因素，然后采取相應的解決措施，其次要熟練掌握邊坡開挖支護技術的施工要點，包括淺層支護、深層支護、貼坡支護等，以避免操作出現失誤。最后要在熟練應用的基礎上，不斷完善邊坡開挖支護施工技術，合理運用新技術，從而促進水利水電工程的建設與發展。