水电站工程特陡高边坡开挖施工监测技术分析

王 平

（新疆维吾尔自治区水利水电工程建设监理中心 新疆乌鲁木齐市830000）

0 引言

水电站特高陡边坡工程的开挖监测问题是工程施工的重点和难点。关于边坡工程的开挖监测问题，相关学者进行了如下研究:陈敬鑫[1]通过介绍边坡开挖工程的浅层支护技术和深层支护技术的一般理论，给出了边坡开挖施工技术在水利水电工程中应用的要点，即爆破作业和支护施工注意事项。吴月霞[2]通过总结分析边坡开挖支护技术的要点，并将其应用到工程实践中，给出了边坡工程开挖工作在建设前期和测量工作与钻爆式开挖的要点，此外还介绍了边坡工程支护中关于浅层支护和设计钢筋网工作的要点。李野[3]在总结传统边坡工程受地质条件、开挖工艺等因素受限的开挖质量缺陷的基础上，研究了一种基于快速采集开挖面参数及其预处理的方法，对边坡工程开挖过程中容易造成超欠挖、半孔率、平整度等质量问题，提供了有效的解决方式；此外作者还提出了基于激光点云数据的实施质量分析与反馈方法，并建立了实时控制指标计算模型，通过工程实践验证，该方法具有高精准度和时效性，对于边坡开挖质量的提高方面具有一定的参考和借鉴价值。卢才金[4]介绍了边坡垂直开挖技术在山区道路扩建中的应用，贠永峰等[5]介绍了含软弱夹层边坡开挖与支护数值模拟，陈达等[6]介绍了基于现场监测和数值模拟的公路边坡开挖方案。

综上所述，基于边坡工程的开挖监测问题，相关学者进行了大量的研究和分析，但是针对水电站工程特陡高边坡开挖施工监测的研究还比较少，为提高工程施工质量，提高施工效率，需要加强此方面的研究。因此，本文结合实际工程建设情况，对水电站工程的特陡高边坡开挖施工监测技术进行探讨和分析。

1 水电站工程特陡高边坡的施工难点

1）施工场地狭小。一般情况下，水电站施工区域都位于天然边坡上，而且还需要随时将爆破产生的石碴使用反铲挖掘机倒运到下部区域，然后通过主干线由汽车将石碴运出。地基开挖后要马上进行支护工作，这就导致开挖工作和支护工作形成相互制约，互相之间相互干扰，给施工带来了困难。

2）地质条件复杂。水电站工程区域的特陡高边坡范围内，通常都分布着较厚的堆积体，这些地区在地下水和裂隙水的相互作用下，堆积体很可能发生滑移、崩塌的现象。因此，在开挖的过程中要采取相应的防范措施。

3）技术和质量要求较高。水电站特陡高边坡的开挖过程中，由于地质条件比较复杂，因此在开挖、支护过程中要考虑对高边坡稳定性、坝肩槽开挖面平整度以及开挖和支护的强度控制等问题。同时为了确保施工安全，在实际施工过程中要有比较严格的质量要求。

2 水电站特陡高边坡开挖施工要求

针对水电站特陡高边坡工程的施工特点，要求在施工过程中严格遵守如下规定，以保证工程施工的安全进行。

1）严格按照程序进行施工。工程进行前，要首先完成顶部排水沟以及地表排水系统的建设，并且要求开挖台阶要向内倾斜从而使地表水可以顺利流入排水沟，这样可以有效防止地表水渗入岩体。在开挖线内侧的各个梯段锚杆、锚索和喷护混凝土等要随着开挖梯段的进行而逐层下降。除此之外，要求开挖和支护工作相互协调进行。

2）严格执行相关技术规范。根据相关技术规范要求，施工的质量要求实行“三级”控制方式，只有施工过程达到了相应的技术规范，才可以对下一道施工工序进行施工。

3）严格配置相关设备。由于水电站施工地区处于山梁交错的区域，开挖落差较大，进行出碴运输的主干道落差也就相应增大，因此要求相关设备的使用要性能优越，保证生产效率的稳定，同时使用确保施工安全的技术工艺，严格按照要求把开挖产生的碴料进行集中处理，然后使用大型的液压挖掘机进行装碴工作，并使用大型的自卸汽车将废渣运到指定的弃碴场，从而有效保证出碴的通畅。

4）严格检查观测制度。水电站特陡高边坡开挖施工工程完工以后，要求在进行支护工作的同时布置了一定量的监测观测仪器，用于监测水电站边坡的稳定性能，并且要求将量化后的数据与相应的标准进行比较判断，及时反馈给相关技术人员，为下一步的施工工作提供必要的安全数据，从而有效保证工程的安全稳定。

5）严格保障各个安全环节。水电站特陡高边坡开挖施工工程中不仅存在上下形式的立体交叉作业，而且还由于地质条件的影响而存在大量的安全隐患，因此，施工过程中要将安全施工作为作业的前提条件，在所有的安全措施到位的情况下，才可以进行相应的施工作业，同时，在施工过程中要进行必要的检查，对专业的施工人员要进行定期的安全培训，从而有效减少安全事故的发生。

3 水电站特陡高边坡开挖施工控制技术

综合考虑水电站的复杂地质条件，结合特陡高边坡的施工技术特点，在开挖过程中要严格遵循相关的原则规范进行施工。笔者提出了几种针对水电站特陡高边坡开挖施工的爆破技术要点。

3.1 预裂孔

预裂孔主要分成坡面预裂孔、马道水平预裂孔两种。坡面预裂孔的孔径达90 mm，主要使用XZ-30 型潜孔钻进行造孔，要求间距为60～80 cm，并且要按照两个爆破的梯段进行同时预裂。药卷的直径要求为32 mm，导爆索为串联间隔，底部进行加强，线装药的密度要求在260～350 g/m 之间[7]。

马道水平预裂孔则使用YT28 型手风钻进行造孔，要求间距为50 cm，孔深为2 m，而且药卷的直径25 mm，线装药密度在150～200 g/m 之间。

3.2 缓冲孔与爆破孔

水电站边坡开挖的厚度如果较大时，则需要按照梅花形进行布孔。缓冲孔与爆破孔则主要使用液压钻进行钻孔，孔径为90 mm，梯段的高度要达到7.5 m。缓冲孔和爆破孔相互保持平行，之间的距离要求控制在1～1.5 m 之间。另外，还要求爆破孔的孔底距离预裂面的垂直距离不能小于2.5 m。缓冲孔的药卷直径为50 mm，并且要分成两段进行连续的不耦合装药，第1段对中部进行封堵，第2 段则对孔口进行封堵，线装药的密度保持在2.0～2.8 kg/m 之间。

3.3 爆破网络及爆破控制

施工过程中要求使用非电型雷管孔间微差顺序的爆破网络。预裂孔要在相邻的梯段孔爆炸之前进行起爆，起爆的时间不能小于75～100 ms。对于爆破网络的设定要进行严格的控制，对保证施工的安全有着重要的意义[8]。

4 特陡高边坡工程施工中的质量控制

1）充分应用先进科技监控手段，使监测成果更加安全可靠。针对水电站特陡高边坡开挖后的岩体结构和施工技术特点，研究运用相关块体理论确定出边坡中的局部不稳块体分布，采用针对特陡高边坡设计的锚固方案进行加固处理，对重点需要监控的不稳块体进行设点监控。

2）严格监爆破参数，为后期开挖工作打下良好基础。通过对水电站特陡高边坡爆破震动后的震速实测数据进行监控分析，发现控制爆破振动强度要首先对预裂爆破中各个分段的装药量进行有效控制；在预裂后要尽快实施崩岩的爆破操作，保证后期边坡开挖工作的安全可靠。通过监测数据的实测对比，研究人员认为，一般情况下应该在下台阶预裂爆破实施完成后才进行上台阶的锚喷支护，这样可以有效保证锚喷支护系统的质量。

3）针对边坡工程互为影响的特点进行监控指导。针对水电站特陡高边坡工程的项目较多而且相互影响的特点，对整个的施工流程进行适时适当的监控指导，从而对整个施工顺序和工序进行合理的调整。这样就可以在确保安全和施工质量的前提下，有效地加快边坡开挖的速度。

总之，根据对水电站特陡高边坡开挖监控的各项工作进行合理的安排，并对施工顺序进行有效的调整，对于保证施工质量、提高施工效率有着非常重要的作用。

5 结语

水电站工程中特陡高边坡开挖施工技术的优化完善对整个施工的质量和安全有着重要的作用，这是边坡工程施工中的重要内容。因此，为了验证工程设计和施工方式的合理性，保证良好的施工质量，需要对整个边坡工程的开挖进行全面的规划设计，并建立相应的安全监测措施。在实际的施工过程中，要根据不同工程地质情况和开挖环境对监测方法以及施工方案进行规划，注意工程的整体稳定性。