水利水电工程中边坡支护工程设计要点探析

张 静，蒋平安

（1.常州市金坛区水利局，江苏 常州 213000；2.常州市公共资源交易中心金坛分中心，江苏 常州 213000）

0 引言

水利水电工程的主要作用是控制和调配自然界的地表水和地下水，根据不同使用目的，水利工程可分为防灾害的防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、城镇排水工程、渔业水利工程、交通运输的水利工程等。此外，水利工程的施工具有系统性、综合性、规模大等特点，水利工程在修建时涉及到堤、坝、溢洪道等不同类型的水工建筑物，都需要用到边坡开挖支护技术，边坡开挖技术对水利水电工程整体质量产生直接的影响，一旦边坡出现问题，可能会出现坍塌等危险事故，因此，为了加强边坡施工质量，必须合理运用边坡开挖支护技术。

1 水利工程建设中边坡稳定性影响因素分析

1.1 自然因素

在水利工程项目建设过程中，自然环境的影响无法避免，如风、雨等自然条件对施工位置的侵蚀，尤其是当水利工程在建设之后会出现一定的坡度，地势较高，岩体长期暴露在外，侵蚀现象会更加严重。风雨对边坡的侵蚀，会造成水土流失、土壤松动，尤其是长期的连雨天气，边坡在长时间的侵蚀下，土质发生变化，容易导致岩体脱离边坡而出现坍塌等安全事故，不仅对工程建设的顺利进行造成阻碍，也威胁着施工人员的生命安全。

1.2 人为因素

在水利工程项目建设过程中，除了自然因素的影响外，人为因素起到主导作用。主要表现为施工人员的专业能力有所欠缺，从而在施工过程中造成测量出错而导致施工方式出错，不仅会破坏边坡岩体的完整性，甚至有可能对周边的自然生态环境造成不利影响。

1.3 土层开挖与边坡支护缺乏协调性

水利工程的边坡开挖支护技术包括土层开挖以及边坡支护工程，单论土层开挖，在水利工程建设中属于简单易行的基本工序，但当其与边坡支护工程相结合时，不仅施工难度会上升，施工管理也会更加复杂。一方面是因为施工缺乏严格的管控，存在偷工减料的情况，再加上一些施工单位过度追求经济效益，而导致边坡支护的稳定性下降，没有发挥应有的作用。另一方面是因为许多基础设施于地下完成，受水文地质的影响，支护技术难以发挥最大功效，从而导致边坡出现不稳定现象。

2 边坡开挖支护技术的操作方法

西华闸站是新孟河与干支河东侧交叉口的一座新建闸站，位于金坛区尧塘街道金武路南侧，主要功能为对东侧干支河进行水量补充及控制，泵站设计最大引水流量为1.00 m3/s，水闸设计排洪流量为15 m3/s，该工程场地条件比较苛刻，南侧为居民房屋，北侧为金武快速公路，由于施工场地有限，而基坑开挖深度约10 m，施工难度较大，但是项目实施过程中，通过施工前的有效部署，施工期的有效降水、支护以及恰当的开挖方式，加快工程建设进度，及时进行回填，未发生地面塌陷，坡面坍塌等问题，目前该闸站已完工。

2.1 土方开挖施工部署

在土方开挖之前，需要完善相关准备工作，在测量与放线阶段，要严格按照图纸和方案进行操作，一旦数据出现偏差，将可能造成严重的施工事故，在测量与放线结束后应当再次检测，以确保操作无误，测量精度和等级必须达到《水利水电工程施工测量规范》的标准[1]。此外，水利工程是一项复杂、系统性的工程，测量工作贯穿于整个工程始终，因此，要严格控制误差在规定范围内。

2.2 土方开挖施工方式

土方开挖使用的主要设备是挖掘机，挖掘方式为自上而下，即从边坡至基槽的方向施工，开挖要符合设计要求，挖掘机在开挖过程中可对边坡进行反斗压实。对于无法使用挖掘机的施工部位，必要时需采取人工开挖的方式，并在开挖前修正开挖顺序。此外，为了确保道路不受到施工影响，可以设置临时堆放点，待其晾干后，再将挖出的物质再转移到废渣场。

2.3 开挖质量要求

基坑开挖前需根据开挖地块的地质情况，编制详细的深基坑土方开挖专项施工方案，明确土方运输方案，临边防护方案，应急预案等，开挖采取分层开挖模式，开挖一层，支护一层，禁止超挖，在支护满足要求后，继续进行下层开挖，加快施工进度，加快验收，减少基坑暴露时间。

3 水利工程中的边坡支护

3.1 浅层支护

浅层支护技术在水利工程中应用广泛，一般来说，主要应用于排水孔支护、锚杆支护以及喷混凝土施工中。①应用于排水孔中。由于水利工程边坡排水时间较长，长时间的水压冲击可能会对边坡造成损伤，因此，在水利工程中常采取排水孔的方法来减小水压。对于混凝土较多的区域，可以采取永久性排水孔的措施，此外，排水孔支护技术还常与液压钻孔技术相结合，以提高测量的精确性，同时配合过滤管能够有效的清理排水孔。②应用于挂网喷混凝土施工中。喷混凝土施工的主要目的是将开挖后的边坡建基面变得更加坚固，避免边坡因受自然环境的影响而出现分化现象。首先对地基边坡进行砌筑，然后按要求配置合适比例的混凝土，将混凝土用于边坡喷绘支护，喷绘之前需将平面压实，再安装模板，最后借助喷绘机使用湿喷工艺喷绘混凝土。③应用于锚杆支护技术中。根据不同的工程状况，采取不同的支护结构，以常见的栅格结构为例，首先利用挖掘机压实施工平面，同时修正护坡比，之后施工人员根据标识的栅格线进行开挖施工。其次是安装模板，常使用定型钢模板。模板安装后进行栅格混凝土浇筑，最后根据混凝土施工情况进行晒水养护。

3.2 深层支护

深层支护技术是水利工程施工过程中常见的支护技术之一。①做好方案准备工作，包括施工的流程、施工方案的制定等。②施工前的施工设备的选用，需使用轻型锚固钻机，如液压锚固钻机等。同时确定固定锚索方案，运用定位系统测量钻孔倾斜状况，在钻孔过程中需详细检查以及对偏度进行纠正。③在进行灌浆施工时，需使用高压注浆泵，在灌浆过程中，当混凝土凝结质量达到要求强度时，对其进行张拉处理，张拉时需注意初期张拉力度为设计值的90%左右，以避免张力过大而破坏混凝土结构。可以对钢索进行测试确定其是否需要补偿张拉，如对钢绞线进行对称性循环张拉操作[2]。④为了提升深层支护方案设计的有效性，确定设计方案时，要结合施工的地质条件和外部环境因素，科学的制定支护设计方案。

3.3 贴坡支护

若水利工程水电站厂房后坡高度超过了一定的高度，为确保高边坡的稳定性，常采用贴坡混凝土支护技术。但运用贴坡混凝土支护技术时需要注意，贴坡混凝土厚度在40 cm左右，对于局部陡峭区域常增加钢筋条带混凝土，同时需要确保良好的连续性。

4 边坡开挖支护施工技术应注意的问题

4.1 加强新技术在开挖中的应用

测量工作不仅是开挖施工过程中十分重要的环节，同时对整个水利工程也会产生影响，因此，应用新技术不断提升测量效率、测量精准度对水利工程的建设具有十分重要的意义。例如3S技术、RTK技术、数字化测绘技术等。其中3S技术不仅可以实现对水资源的动态监测与管理，还可以帮助分析水利施工事故，从而有效避免施工事故重复发生[3]；RTK技术可用于长距离的测量，如灌区的纵横断面测量等，测量精度可以达到厘米级；数字化测绘技术可以有效避免人为误差，提高精确性，且测量具有自动化、直观化等特点。

4.2 加强土方开挖技术管控

（1）在土方基坑开挖之前，要对基坑周边基础设施进行分析，明确管道走向和标高，避免意外破坏燃气管及电力管道，同时在施工过程中严格控制土方开挖厚度[4]，从而确保施工顺利开展。

（2）由于水利水电工程是露天施工，因此要将季节因素考虑在内，避免在下雨天施工。若在雨天施工时，需用塑料布将边坡覆盖，以避免雨水的侵蚀。在削坡过程中，要选择合适的施工设备，由上至下分层逐级开挖。

（3）在开挖过程中，若边坡支护体系出现受力不均匀，则会发生失稳现象，因此，要合理设计土坡道，同时严格控制边坡顶的车辆和挖掘机通行。

4.3 加强降排水措施的科学运用

边坡土壤的含水量是影响边坡稳定性的重要因素，一旦土壤含水量超出一定的标准，土壤容易松动，从而导致滑坡、坍塌等事故。因此，在工程开展之前，需要提前做好应对措施，通过对施工地点进行土质勘察，观测土壤含水量是否适合施工。尤其是在雨季时，边坡长期受到雨水冲刷，边坡含水量容易超出预期标准，因此需要制定针对性的方案，以提前做好应对措施。例如在边坡开挖永久性的排水孔，从而降低土体内部的水压力，从而减小雨季对边坡稳定性的影响。

4.4 完善深基坑支护施工技术监测

为了加强水利水电工程中深基坑支护技术的施工应用水平，需要不断优化升级监测管理系统。监测的主要内容包括地下水位高度的检测工作、基层岩土构成情况的检查工作，并对监测的情况进行科学合理的分析，对发现的问题制定有效的解决方案，及时处理潜在的问题，确保施工能够顺利进行。此外，勘察工作对深基坑支护施工技术的完善同样重要，勘察内容包括施工现场周围建筑物的排布情况、地下管线的分布情况等，分析施工场地的承载能力，如果出现与图纸不符的情况，要做好相应的变更操作，以保障施工管理的科学性和系统性，做好不同部门之间的交流沟通工作，以提高处理问题的效率。

5 结语

边坡开挖支护技术是水利水电工程建设过程中重要的环节，边坡开挖支护施工质量对水利水电工程的整体质量产生直接的影响。为保障边坡开挖支护施工质量，首先要明确影响其质量的因素，然后采取相应的解决措施，其次要熟练掌握边坡开挖支护技术的施工要点，包括浅层支护、深层支护、贴坡支护等，以避免操作出现失误。最后要在熟练应用的基础上，不断完善边坡开挖支护施工技术，合理运用新技术，从而促进水利水电工程的建设与发展。