水利水電施工工程中邊坡開挖支護技術

李孝忠

興義市重點水利項目建設中心 貴州 興義 562400

引言

邊坡開挖支護技術是把錨索技術融入邊坡﹑巖石等有塌方風險的位置，讓建筑項目不會為了降低邊坡安全隱患進行削坡處理，在進行水利水電施工時能夠使用邊坡開挖技術，將施工范圍內的邊坡進行硬化處理，避免出現水土流失現象。同時，施工過程中也需要應用這項技術保障項目的安全性。由此可見邊坡開挖支護技術在水利水電工程施工中具有極其重要的作用，需要對該技術進行不斷的優化和完善。

1 水利水電施工工程中邊坡開挖技術的闡述

水利水電工程是一項利國利民的民生工程，國內經濟水平不斷上升的同時，國家加大了水利水電工程建設的投入力度，在各地興建了許多新的工程項目，由于施工位置普遍屬于環境較為惡劣的地區，不但讓水利水電工程面臨許多施工難題，還對工程的穩定性和牢固性有較大負面影響。所以合理的利用邊坡開挖支護技術，能夠確保工程安全性，提高水利水電建筑的工程質量。

1.1 土質邊坡的開挖施工

對土質邊坡進行開挖支護施工是水利水電工程中經常遇到的情況，由于土質邊坡質地松散﹑承載力差，很容易造成堤壩坍塌和泥土滑塌等安全問題，所以在進行土質邊坡開挖支護施工時，要充分分析當地土質層的特性，從上而下進行開挖工作，并且需要邊挖邊采取防護措施，已經開挖好的邊坡一定要結合后續支護施工需求，控制削坡的厚度，避免坡度數據不準確給后續支護施工帶來困擾，最好是使用反鏟挖掘機等﹑錨固臺車﹑開槽格構梁安裝綜合作業車等設備進行作業，在確保開挖工作的準確性和精密度時，加快施工進度提高開挖效率[1]。目前土質邊坡的開挖技術已經可以實現削坡和修坡同時進行，可以節約人力物力，保障施工進度，同時這種操作方式對施工人員的技術要求比較高，需要多種機械設備交叉作業，才能實現邊坡“開挖一級，防護一級”的要求。

1.2 巖質邊坡的開挖施工

進行巖質邊坡開挖施工前，一定要讓施工團隊熟悉圖紙和設計文件，并進行控制點復測級原地面復測的工作，優先使用爆破開挖的施工方法，施工流程為：①先進行測量放樣，確定爆破邊線；②再確定爆破點，使用鉆孔設備對爆破點進行開挖作業；③在爆破操作前對器材進行檢查和試操作；④清理炮孔并進行炸藥裝填；⑤連接起爆網絡，并進行起爆工作；⑥最后對巖質邊坡開挖現場進行清掃工作。如果施工地段的巖質邊坡屬于石質破碎較松軟的地質，可以直接使用挖掘機進行開挖。通常情況下，爆破作業會使用多臺階﹑小孔距控制爆破的方案，這個施工方案的特點是爆破點的鉆孔較淺﹑打眼密度高﹑炸藥的使用量少，能夠大面積覆蓋，使用這個方案需要采取鋼軌排架防護以及“炮被”覆蓋結合的防護措施，這樣能夠對爆破造成的飛石和滾石起到一定抑制作用[2]。

目前巖質邊坡的開挖施工，根據巖質層特性主要可分為以下四種爆破方式：①逐層爆破，根據巖質邊坡的巖層結構以及每層的實際厚度，設定不同的爆破點，對坡面較薄的位置，為了確保削坡厚度在合理范圍內，就需要保證鉆孔深度，少量填埋炸藥，逐層對巖質邊坡進行爆破工作，同時為了避免爆破產生的落石掉落時造成安全隱患，還需要充分做好防護準備；②臺階式爆破，邊坡開挖施工中最需要注意的就是避免引起邊坡坍塌，所以在巖質邊坡同時開挖范圍較大時，就需要進行臺階式爆破，避免大面積爆破引起巖質邊坡垮塌現象；③掏底開挖，當巖質邊坡屬于下層巖石﹑上層泥土的地質時，就要進行基床換填，確保每一層巖石爆破工作一次成型，同時銜接好刷坡掃尾工作，形成一邊開挖一邊刷坡的多個工作面協同作業的狀態；④鉆爆開挖，這項技術在巖層開挖施工中較為常見，它可以有效提高巖層開挖的施工效率，保障施工進度。在進行鉆爆開挖施工前，需要對施工范圍的巖質層進行實地勘探，根據其巖石結構采取對應的開挖方案，再對實驗點進行爆破試驗，根據試驗結果調整相關參數，在真正鉆爆作業時確保一次成型，避免多次鉆爆破壞地質，影響邊坡開挖施工進度。

2 邊坡開挖中支護技術的使用

2.1 淺層支護

水利水電工程的淺層支護一般指進行排水口施工﹑錨桿施工以及灌澆混凝土等操作，需要注意在錨桿施工操作中盡量使用專業的全液壓鉆機，它能夠將施工平臺作為著力點，在保證作業精密度的同時，提高了液壓鉆機的穩定性，對提高鉆孔速度有很大的幫助作用；其次錨桿的安裝施工作業一定要首先進行插桿注漿，這樣才能在第一項施工環節就保證工程整體的施工質量，增加支護措施的安全性和可靠性[3]。當已經搭好邊坡排架，需要進行鉆孔作業時，一定要確保鉆孔設備不會影響到支護裝置，并在鉆孔完成后對現場進行及時掃尾和安裝工作；噴涂混凝土是淺層支護施工中最后的一個環節，它是使用專業運輸工具，如混凝土攪拌車等，將混凝土運送到指定位置，使用噴涂設備將開挖出來的坡面進行固化，想要保證淺層支護施工質量，就一定要控制好排水口的深度和寬度，注意混凝土運輸時間以及混合配比比例，這樣才能從各個方面嚴格把控施工環節，保障淺層支護的完成情況及竣工質量。

2.2 深層支護

大型的水利水電工程會涉及深層支護施工，它對于工程地基的穩定性和承載力有著不可忽視的影響，高標準的深層支護施工能夠極大提升水利水電工程的品質。通常深層支護施工會用到輕型錨固鉆機，當錨索完成鉆孔任務之后就需要通過導向儀對施工結果進行測量驗收，確保錨索孔的傾斜角度能達到工程規定的相關標準。當使用高壓灌漿泵直接把混凝土全部填充在深層支護基坑中時，就一定要預先運用溜槽入倉的施工方式澆筑錨墩混凝土，在混凝土的凝結強度符合施工要求后，就利用錨索對錨墩進行不斷拉張操作。在進行深層支護作業時，需要遵循因地制宜﹑因勢利導的原則，以實地勘測情況和前期試驗數據為導向，制定出符合施工現場的深層支護施工方案，提升該項施工環節的作用及效果，確保水利水電工程竣工品質符合項目要求。

3 水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術的具體應用

水利水電工程由于其利用水位落差進行水資源合理調配的工作特性，造成了每一個水利水電工程項目都會存在邊坡開挖現象，所以優化邊坡開挖支護技術，使用科學方式對邊坡進行合理施工，不僅能夠增強水利水電工程的質量，還可以保證周邊居民的生命財產安全。比如我國西部某大型水電工程，選址位于深切峽谷地帶，壩址區的河床海拔大約為1600m，其中岸坡最高海拔大約在2440m，壩區河流兩岸的山體險峻且大部分為巖層地質，是非常典型的深切“V”型谷（如圖1），該區域的巖層走向與河流的水流方向保持一致，大部分為厚層的大理巖﹑砂巖以及砂板巖，其中水利水電工程的位置在主廠房洞室群，總長度為276.99m，最深要向下挖至480m處，整體的石方開挖工作量達到3.20萬m3，需要轉運高達6.70萬m3的土方總量，進行邊坡的支護工作時要使用近1190m3的混凝土，施工量非常大且施工面積也較廣，所以為了確保在施工過程中不會出現塌方﹑滑坡等邊坡安全事故，必須要事先進行詳細的圖紙設計和施工方案策劃。由于該工程所屬地區主要為巖層地質，所以需要采用爆破開挖，首先要進行爆破點定位，根據開挖面積估算藥量，確定是淺鉆孔還是分層爆破方式，對爆破點的振動情況和落石情況進行嚴格防護；其次選擇合適的鉆孔工具，該項目中使用的是液壓鉆孔機，同時操作人員需要控制好鉆孔與鉆頭的平衡和間距；最后巖層開挖的預制孔尺寸以及爆破安全防護一定要嚴格按照施工計劃進行，施工方案中規定巖層開挖坡面需要采用預制孔和水平預制孔，并且預制孔洞的上方必須根據要求預留合理的尺寸。該項目邊坡開挖支護的施工難點主要在于多為巖層土質，需要大面積進行爆破開挖，爆破點和藥量必須要非常精確，避免出現爆破過當導致山體坍塌，同時要利用地表質地測繪﹑勘探﹑物探資料構建復雜條件下的底層模型，確保獲取真實的探測數據，使用建模方式設計最優施工方案，這樣能夠縮短邊坡開挖支護的施工工期，提高施工效率，降低水利水電工程施工的人力物力投入。

4 水利水電工程中邊坡開挖支護技術施工的核心要點

4.1 錨桿施工

錨桿施工是邊坡開挖支護中使用最為廣泛的技術，它根據施工需求可以分成臨時性錨桿和永久性錨桿，從施工方式來看也可以分成鉆孔灌漿錨桿和鉆入式錨桿，首先需要成孔，這是為了確保邊坡開挖支護施工時坡面不會發生塌孔事故，需要根據地當地地質特征以及水利水電工程施工要求選擇合適的程控方法和相應的鉆孔設備。在進行操作時要使用沖擊式鉆機，通過強烈的氣流沖擊力將坡面鑿開成孔，主要應用在砂卵石﹑礫石層地質；其次是旋轉式鉆機，它使用堅硬鋒利的鉆具將地面開挖鉆成孔洞，在遇到地下水涌出時需要灌入泥漿護壁或者加套管保持成孔狀態，地下干燥無水源涌出就可以直接排出旋轉開挖的土方；最后還可以使用旋轉式沖擊式鉆機，這種設備同時具有旋轉切削以及沖擊粉碎兩種功能，施工效率和操作速度優于前兩種鉆孔設備。進行錨桿鉆孔后，就要插入錨桿，這是保證土層錨桿受力的關鍵環節，要使用高強度﹑較大延伸率﹑抗疲勞且具有良好穩定性的材料，比如鋼絞線高強鋼絲等，同時需要對插入土層的錨桿做防腐處理，或者直接使用抗腐蝕效果好的材料作為錨桿，最后對插入錨桿的孔洞進行一次注漿﹑二次注漿，并在洞口使用密封膠圈止漿。在邊坡支護開挖施工中使用錨桿施工，一定要使用符合項目施工標準的原材料，施工前要組織技術交底，這樣才能確保安全防護措施不會存在疏漏。

4.2 噴射混凝土施工

噴射混凝土施工是使用壓力噴槍對坡面進行一次成型的細石混凝土灌注施工，通常被使用于鋼構保護層﹑薄壁結構等位置，邊坡開挖支護施工中使用這項技術，能夠使開挖的坡面快速硬化，并且提高基面的封閉性。噴射混凝土施工分為干拌法和濕拌法，干拌法是把水泥﹑砂和細石直接拌和，不加入水和其他液體物質，噴射時在噴嘴處將速凝劑和壓力水混合后進行灌噴，這種方式比較適合經驗豐富操作熟練的人員使用，而濕拌法是把已經攪拌好的混凝土通過壓漿泵送到噴嘴進行直接噴灌，它需要施工前進行混凝土拌和，且拌和后要在規定時間內使用。邊坡開挖支護中使用噴射混凝土施工技術，需要保證混凝土噴射厚度維持在10~20cm范圍內，且噴射施工前要確保錨桿的安裝情況正常，噴射施工完成后要進行鉆孔抽樣，確保混凝土覆蓋厚度達到了規定的施工標準，如果抽樣結構不符合施工標準，則需要及時進行補噴，這樣才能確保坡面的穩定性，提高堤壩承載力。

5 結束語

由于水利水電工程施工時面臨的自然環境大部分比較復雜﹑多變，項目難度大，容易出現施工安全事故，所以需要在施工前進行反復勘探，根據現場實際情況選擇合適的邊坡開挖支護技術。本文通過對邊坡開挖方式和支護技術進行分析探討，發現對于不同開挖深度和開挖土層都有應對方式，必須要嚴格按照項目施工標準選擇對應的施工技術，這樣才能在施工過程中不會因為落石﹑坡面坍塌等問題造成項目安全事故，并且為了保障水利水電工程沿岸居民的生命財產安全，也需要不斷對邊坡開挖支護技術進行升級和優化。