边坡开挖支护施工技术在水利水电工程中的应用研究

李翔 中国葛洲坝集团第三工程有限公司

1.边坡开挖支护技术在水利水电工程中的重要性

水利水电工程的建设环境复杂，以因地制宜的原则合理应用边坡开挖支护技术后，可有效保证边坡开挖稳定性，避免边坡坍塌等异常状况，此时施工安全性得到保障，可根据既定的流程有序开展各项工作，满足质量、效率、效益等多重要求。边坡开挖支护虽然仅是水利水电工程施工技术体系中的一项，但其应用水平将直接对工程的整体状况带来影响，因此施工单位必须高度重视，以规范的方法将边坡支护技术要点落实到位。

2.边坡开挖支护技术在水利水电工程中的应用流程

2.1 技术交底

正式施工前，技术部门、管理人员做好技术交底，使参建人员明确现场的作业条件、作业流程以及具体要点等基础内容。参建人员在对边坡开挖支护的整体施工情况形成准确的认识后，方可在后续高效开展各项工作，避免流程不合理、方法不科学等问题。

2.2 测量放线

以施工图纸要求为准组织测量放线工作，确定具体的控制线，作为正式施工的参照基准，避免边坡开挖超出许可范围等异常状况。

2.3 洞室和竖井的开挖

边坡开挖工作量较大，安全隐患较多，合理选择开挖方法极为关键。现阶段，边坡开挖中常采用钻爆法，可细分为逐层爆破开挖、薄层爆破开挖、台阶式分层开挖等方法，具体需根据现场条件以及技术的适应性特征合理选择。通常，开挖施工前需进行爆破设计，包括炮孔布置、爆破参数及起爆网路等，但考虑到爆破开挖有效性和施工安全性的双重要求，必须控制好孔内装药结构。

2.4 保证爆破安全

边坡开挖钻爆时密切关注边坡岩层的特性，按照规范组织爆破性试验，确定合适的爆破参数，再根据确定的参数进行施工。由于地质条件变化而导致既定的施工方法无法正常应用时，需结合实际情况适当调整。例如，在涉及钻爆施工中要重点考虑起爆顺序，根据此方面的情况合理控制爆破药量，并且以有效的方法削弱爆破造成的破坏性影响，在保证开挖效果的同时保证周边岩体的稳定性。

3.边坡开挖支护技术在水利水电工程中的应用要点

水利水电工程中，开挖支护的施工要点较多，例如：

（1）合理设置钢筋网以及喷射混凝土。通常，在边坡破碎地带需设置合适尺寸的钢筋网，以防边坡滑塌。此外，喷射混凝土也是重要的方法，将混凝土喷射至待支护的边坡位置后，随着混凝土的凝固，连同破碎的边坡共同组成完整的整体。

（2）注重排水施工。边坡易在水流的冲刷作用下塌方，因此需要采取有效的排水措施。在边坡开挖支护中，根据现场气候条件、边坡坡度等设置适量的排水孔，高效排出积水，以免因水量过多以及水压过强而影响边坡的稳定性。通常，在边坡上设置永久性的排水孔，实现持续性的防护。

（3）科学施工。水利工程的边坡开挖是一项系统性的工作，涉及测量放样、开挖、修整等多个环节，需制定清晰的施工流程，按照顺序有序开展各项工作。

3.1 浅层方面的边坡开挖支护技术

边坡开挖支护的方法较多，以设置锚杆束、喷射混凝土、设置排水孔均较为常见。为满足开挖支护要求，需利用全液压钻机或者其它机械设备钻孔；锚杆束施工环节，先组织注浆作业，再安排插杆，局部围岩偏破碎或有较大的塌方概率时，需要先注浆，待围岩转变为相对稳定的状态后安排插杆，以保证边坡开挖支护的施工效果；对于边坡排水孔的施工，根据现场作业条件以及钻孔要求适配钻机，现阶段应用较为广泛的是XZ-30钻机，钻孔时控制好孔径、孔深等基础参数，钻孔成型后及时清孔，保证孔内沉渣量在许可范围内。

3.2 深层方面的边坡开挖支护技术

深层方面，用轻型的锚固钻机在边坡的指定位置钻进成孔，形成尺寸合适的锚索钻孔。为有效控制钻孔的斜度，施工中可采用导向仪检测，根据实测结果采取针对性的纠偏措施。灌浆施工环节宜采用3SNS型高压灌浆泵，此装置运行稳定可靠，能够精细化控制灌浆量和灌浆速度，适配溜槽完成入仓锚墩混凝土施工，再有序张拉。张拉是重点施工环节，精度要求较高，需要严格控制初始张拉力，具体以设计值的90%左右较为合适，由具有资质的人员操作张拉机具，尽可能做到对称张拉。边坡地质条件复杂时，有必要对坡面进行加固处理，在此基础上进一步利用钢绞线加固，全方位强化加固效果，在采取该支护模式后也有利于保证钢导向帽的稳定性。

3.3 其他开挖支护要点

①分层开挖。水利水电工程的边坡施工规模相对较大，边坡普遍分布较多的坚硬岩石土体，难以做到一次开挖成型。对此，宜分层有序开挖，在循序渐进之下完成所有的开挖作业。分层开挖时，各层厚度的控制为重点内容，需结合工期安排、边坡岩土体特性等展开计算，确定合适的开挖层厚度，依据该厚度要求有序开挖，各层开挖时加强质量检测，若有问题则及时予以处理。分层开挖施工示意图如图1所示。

图1 分层开挖

②超挖墙。部分水利水电工程边坡施工中，需在侧墙两端区域修筑超挖墙，此结构有助于增强喷射混凝土支护结构的稳定性，给混凝土喷射施工创设良好的条件。需强调的是，在超挖墙施工中厚度应成为重点控制对象。

③二层开挖支护。综合考虑岩石土体的柱状节理、松弛特性等，据此确定与实际施工条件相适应的土方开挖支护方案，有序将开挖和支护两项关键的工作落实到位。为避免安全问题，有必要预留合适厚度的保护层，此部分结构必须具有完整性，禁止在施工期间开挖保护层。

④三层开挖。立足于实际情况，适当加大底板保护层的设计高度，采取此方法避免底板超挖等异常状况，有效保证边坡开挖的安全性。

3.4 物探分析以及边坡监测

水利水电工程边坡开挖支护的施工条件错综复杂，若对现场实际情况缺乏全面的认知，所选择的开挖以及支护方法可能会偏离实际需求，例如采取的方法不适用于实际环境。必须在工程初期加强勘察，掌握边坡岩土体的特性、裂隙分布等，根据物探结果制定具有可行性的边坡支护方案，并提前预测可能出现的问题生成应急预案，以备不时之需。

为了掌握施工过程中边坡的实际情况，在现场设多处监测点，按照规范开展监测工作，全面采集监测数据，判断边坡稳定性、锚杆应力变化趋势等，若发现边坡开挖支护施工中存在异常状况则及时分析具体的原因，采取相应的处理措施，待问题得到有效的解决后方可恢复正常施工状态。

4.结束语

在水利水电工程施工全过程中，边坡的开挖与支护属于基础环节，而边坡岩土体条件复杂，对开挖与支护的方法提出较高的要求。经过本文的分析，认为施工单位需从实际情况出发，选择合适的开挖与支护技术，制定施工方案，再按照特定的流程开展工作。其中，爆破是常见的开挖方法，严格按照爆破设计进行施工，以免出现爆破范围不足以及爆破振动作用过强的问题；支护时注重钢筋网的设置、喷射混凝土等工作，以此提高支护水平。