高陡边坡开挖支护技术在水利工程边坡处理中的应用研究

黎桂林

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌 330025)

随着国民经济的持续快速增长，水利工程得到了较大规模的建设和发展。做好水利工程的建设也是国民经济增长和提高社会经济水平的必然需求。水利工程多修建于高山峻岭中，不仅使得水利工程的施工变得困难，同时对于施工的稳定性和安全性造成较大的影响。水利工程施工相较于普通工程面临着更为复杂的边坡问题，因此需要根据自然环境的特点和实际工程的需要采取针对性措施，确保工程的顺利进行。作为水利施工中较为复杂和困难的项目，边坡开挖支护成为水利工程施工安全控制的关键点，一旦发生施工质量问题，对于水利工程的整体质量会产生不好的影响，不仅对于水利工程施工不利，同时造成工程运营维护费用增加，造成较大的经济损失和社会影响。

为了避免边坡开挖支护出现质量安全问题，本文对于高边坡的开挖和支护技术进行了详细的介绍，借助某水利项目的高边坡处理工程，从技术上介绍了支护和开挖施工工法的选择和控制重点，并对高边坡工程处理的重点施工环节进行了详细介绍，最后针对高边坡的稳定和安全从监测方面进行了详细的介绍，相关研究对于未来水利项目的施工具有一定的指导意义。

1 工程概况

江西省峡江水利枢纽工程柘塘防护工程为中部地区水利枢纽防护项目，坝址区断层发育成熟，层内层间存在较大的错动和节理裂缝问题，尤其是左岸面临着高陡边坡破坏的安全隐患，受层内错动和不良地质的整体影响，对坡内软弱层结构面力学参数和强度具有一定程度的降低，具体如图1所示。多余错动和临空面的不利组合，多种复杂荷载作用下造成岩层在错动带位置发生较大的滑移，产生相对的错位变形，如果不采取有效措施，可能受到较大的边坡失稳破坏的威胁。

图1 峡江水利枢纽柘塘防护项目高边坡地质剖面图

根据地质勘查资料，边坡第一主应力大小为8～11MPa，N40°W，倾角为15°，第2主应力大小为7～9MPa，方向为N12°E，倾角为-48°；第3主应力大小为3～8MPa，方向为N74°E，倾角为-29°。岩体部分力学参数见表1。

表1 岩体物理力学参数

2 方案设计

2.1 支护施工技术

2.1.1高边坡施工常见支护技术

对于高边坡的施工，支护工程是必不可少的，这对于水利工程稳定性，阻止结构裂缝、渗水和塌陷问题具有较大的防护作用。根据上述高边坡的作用，水利工程对于高边坡工程的支护是十分必要的，因此现代施工过程中，需要对于高边坡支护工程给予足够的重视，全面保障支护工程施工质量。对于高边坡支护施工，主要存在以下几种施工技术。

(1)深层搅拌桩。对于深层搅拌桩和钢护板支护，能够将水泥的固化作用充分的发挥出来，借助机械设备进行搅拌施工，将软土剂和固化剂充分混合，2者之间产生物理和化学反应后变得坚硬，最终形成保护高边坡的支护结构。

(2)锚索结构。对于高边坡工程中的锚索结构，主要是将土体滑动引起的拉力传递到稳定的岩层中的结构，主要由锚头、锚杆和固定端是哪部分组成。锚头主要起到对锚杆固定和进行张拉固定的部位，而固定端在主要是将远端力传递到稳定岩体中的结构，锚杆则是主要起到传递拉力的作用，主要由注浆体和钢绞线组成，此外，锚索结构还包括注浆赛和相应支架。锚索结构主要通过接受外力作用，使得整体边坡结构稳定，充分发挥土体的凝固作用，保证工程施工和运营过程中边坡的稳定和安全。

为了保证锚索结构的加固效果，需要对于施加预应力后的锚索结构进行质量检测，常见的检测方法有超声检测法和磁通量检测方法。通过物探技术的检测盒分析，能够不断优化开挖技术参数，大大改进施工工艺，提高边坡尤其是高边坡的施工安全水平。

(3)锚固桩和土钉墙联合支护结构。对于复杂高边坡情况，往往采取锚固桩和土钉墙的联合支护结构，通过锚固桩超前加固处理边坡开挖面，来提高边坡的自稳能力，从而得到足够的时间进行土钉墙的施工作业。当遇到软土或者不良地质条件时，需要严格控制边坡的开挖深度，同时在开挖后迅速喷射混凝土进行封闭处理，有时为了提高混凝土凝固速度，往往采用早凝剂或增大混凝土中水泥含量的方法。

2.1.2高边坡支护技术施工要点

(1)分段施工，先支护后开挖。一般深基坑的施工规模都比较大，因此在施工过程中要严格做到开槽先支撑，再分层分段的进行开挖，严禁超挖。尽可能的减少开挖工作对土地的扰动，减少基坑开挖后无支护的暴露时间，尽量做到对称与均衡开挖，充分利用在开挖过程中土体的控制移动性能。

(2)严格按照施工方案进行。在进支护工作前要进行技术交底与施工图纸审查工作，并且就施工现场进行勘查，了解施工现场周边环境。在施工过程中严格按照图纸设计与施工规范标准进行。以保证降水工作与其他机械设备可以顺利正常工作。当需要进行设计变更时要由专家审核后复议后再进行施工。

(3)控制好关键数据。在基坑开挖过程中要相对应设计的基坑尺寸，对开挖深度、边坡的坡度等关键数据进行合理的控制，并且定期进行核实校准，避免边坡松动对水准点造成的影响，进而导致施工测量误差。

2.2 高边坡开挖施工技术

对于高边坡的施工过程中，需要对于周围环境有充分的了解，以便进行周密的准备，尤其是水利工程的施工，面临更为复杂的施工环境。因此对于水利工程高边坡工程，需要在施工准备、施工流程和注意事项方面做好充分的准备，保证水利项目高边坡工程的施工稳定和安全。

2.2.1施工监测

(1)边坡安全监测。对于水利项目高边坡工程处理过程，需要对于边坡开挖面内部变形进行有效的监测，如果监测数据趋于稳定，则能够继续进行施工作业；如果监测数据发生异常，则需要采取进一步的加固处理措施，然后重新进行监测。

(2)爆破振动监测。对于水利项目高边坡工程，爆破施工有时是不可避免的，因此应该按照爆破衰减规律对于边坡稳定情况进行监测，通过与理论计算衰减情况进行对比分析，用来对于后续边坡开挖和支护工程进行指导控制。

2.2.2施工流程

(1)放样。在开挖前需要对于轴线控制网进行施工放样，通过安装木桩进行控制轴线，然后逐渐进行开挖处理。

(2)在高边坡工程开挖进行前，对于软弱土层进行支护处理。

(3)边坡开挖施工和支护施工应同时进行，为了施工的安全，可以考虑支护在施工前进行。

(4)对于高边坡开挖工程的土方处理，应在支护完成后，修筑坡度不大于15%的坡道，为挖土和弃土运输提供方便。

(5)对于开挖工程中，需要专门的人员对于柏杜进行控制，保证边坡开挖满足施工要求和设计方设计要求。

2.2.3施工注意事项

鉴于高边坡施工环境和地质环境的复杂，因此需要对于边坡施工进行安全谨慎的施工作业，对于以下注意事项进行特别处理。

(1)开挖施工前做好准备工作，充分了解施工现场环境因素，合理安全高边坡项目的合理进度。

(2)熟练掌握季节变化对于施工环境的影响；这是因为在水利项目的高边坡施工过程中，季节的不同会引起水位不同的变化，这对于高边坡开挖带来不同的影响。因此对于高边坡开挖施工而言，需要根据季节计算地下水位的变化，选择最为合理的施工方案和进度计划。

3 关键施工环节质量控制

根据某水利工程边坡的开挖支护情况，对于高边坡的开挖和支护的关键环节进行重点控制。

(1)钢筋网铺设。为了避免高边坡施工过程中发生岩体滑塌、塌方等地质灾害，需要进行加固处理，钢筋网铺设+混凝土喷射是当前选择的主要方式。

(2)喷混凝土施工。对于高边坡工程而言，喷射混凝土是较为有效的一种方式，其主要是对开挖到位的边坡面进行强化封闭处理，减少边坡基面进一步风化的影响；对于软弱层地基土而言，往往采取钢筋网+喷射混凝土的加固方式，如图2所示。

图2 边坡喷射混凝土施工

(3)施工排水孔。对于水利项目的高边坡工程而言，面临着地下水位过高的问题，为了避免边坡中的水压力对边坡的安全造成影响，安装永久性排水装置便成了当前支护和开挖过程中较为常用的措施。

4 边坡开挖安全监测方案的优化

鉴于水利项目高边坡工程的复杂性和地质条件的多变性，高边坡工程开挖过程应进行施工监控，并随着施工过程的开展而对监测方案进行优化处理，确保开挖施工的安全顺畅进行。

高边坡开挖工程的监测是在熟悉边坡滑动状况的前提下，进行边坡动态变形情况的深入分析，并对边坡设计和施工支护情况进行有效的检查和后期施工的指导预测。有效的监测方法和手段不仅能够有效掌握围岩变形和支护受力情况，而且能够满足边坡施工设计的要求，同时对边坡施工的稳定和安全具有较大的意义，甚至对水利工程的效益最大化也有较大的推动作用。

为了将边坡开挖过程中的风险降到最低，边坡断面的监测工作也是必不可少的，尤其是地质条件差、变形大的位置，如断层区域和裂缝区域。为了保证监测的有效性，需要根据地质条件状况、边坡高度、大小状况对监测方案进行调整和优化，保证监测参数的全面有效。为了保证在监测过程中不存在盲区和遗漏位置，选择平行的布置方案，对于边坡截面的有效监测具有较大的推动作用。

5 结论

在水利项目的高边坡施工过程中，边坡的稳定和安全成为重点控制的因素，尤其是在边坡的开挖和支护过程中，边坡成为整体施工的控制关键点。本文借助某水利项目的边坡加固工程，分别介绍了边坡支护和开挖施工技术重点，根据实际项目的总结，详细介绍了关键重点环节的质量控制和边坡支护、开挖工作的监控，对于未来类似项目的施工提供一定的理论和工程经验。