水利边坡开挖支护技术要点

高 波，聂士喻

（山东宇通路桥集团有限公司，山东 东营 257300）

0 引言

水利水电工程作为基础工程建设，能够为当地居民的生产生活用电和用水提供便利。通过修建水利水电工程能够提高当地居民的生活水平，实现对于防洪供水以及供电等多方面的需求满足，同时还能够调节周围的生态环境，实现对于宜居生活环境的打造。我国进行了多项水利水电工程的建设，在进行工程建设的过程中，需要应用到多项技术。其中边坡开发支护技术是常用的一项技术，因此对此类技术进行分，探寻出技术的公益要点，对推进水利工程项目开展有着重要帮助。

1 工程概况

本文以某一工程的实际建设情况为例，进行技术应用的分析。某水利水电工程的主要目的是进行水利发电，该工程的装机总容量较大，设计容量为80万kW，年发电总量估值为30.3亿kW/h。在修建该工程的过程中，通过应用土石坝实现挡水的功能。在左右岸的设计过程中，对于左岸设计了溢洪道这一较为完善的给排水体系，在右岸则进行了引水隧道的修建工作。在进行该工程边坡设计的过程中，对施工现场进行调查，发现该边坡的位置在防空洞的出口处。如果对这一水利水电工程进行修建，在建设的过程中应用边坡开挖支护技术的难度较高。但是，如果能够保证工作人员的工作水平，同时能够保证工作人员在施工过程中严格遵照相关的技术要点进行施工，那么就能够保障技术应用的效果，工程建设的效率及效果。

2 施工重点、难点及对策

（1）对于该地区边坡的地理位置而言，由于进水口的边坡呈现出上缓下陡的状态。因此，在进行开挖工作的过程中存在不稳定性因素，对于工作人员的施工安全造成了相应的不利影响[1]。

（2）对于引水进水口的开挖工作而言，在施工的过程中工程量较大，工作过程当中，无法进行大规模的施工作业，这对于工作人员的工作提出了较高的要求。

（3）在进行施工作业的过程中，周围的地理环境复杂，在山脊的另一侧有一处寺庙，该寺庙的使用时间较长。如果在进行支护技术应用的过程中实施爆破，那么可能会对寺庙产生不利影响。这一因素也对工作人员的工作技术提出了较高的要求。

3 施工方案和措施

对施工现场进行地质环境的勘测之后明确，在施工之后首先应当自竹茨公路进行施工作业为施工过程提供便道。在施工的过程中会贯穿5号公路以及1-1号公路。

可以将施工现场分为两个区域进行施工方案的设计工作。一方面针对进水口EL.2580m高程以上的区域进行施工设计，另一方面针对EL.2580m高程以下的区域进行施工设计。针对前者而言，在施工设计的过程中，需要修筑相应的道路，施工过程较为困难，对工作人员的技术水平提出了要求。在施工的过程中，需要提前修筑施工作业平台，方便进行材料运输和设备运输。对于后者而言，在进行施工作业的过程中，也需要利用施工道路出渣。在此过程中，一般采用分区分层的方式进行作业。

在施工的过程中，需要准备好相应的仪器设备。在挖掘工作过程中，需要准备转机以及钻孔设备，同时还需要准备运输设备。这些设备的选择在下文中将会详细进行介绍。

3.1 开挖分区

在分区时应当根据当地的地理位置特点，进行分区作业，因地制宜地利用当地地形特点进行施工作业有利于提高工作效率。在施工的过程中，可以将现场分为3个阶段，进行施工作业。第一层段为EL.2540m以上部分，第二层段EL.2540m～EL.2480m，第三层段EL.2480m以下部分，其中第一阶段和第二阶段分为3个马道。

3.2 开挖分层分块

在开挖工作开始之后，可以利用开挖分层分块的方式进行施工作业。在这一工作进行的过程中，可以通过结合当地的自然地理环境进行施工作业，能够有效地完成施工作业的同时，发挥设备运行的效率，实现对于工程建设的效率保证。在这一过程中需要确定分层的高度。对施工现场的专业环境进行调查，发现覆盖层的厚度不宜超过5m，一般岩石开挖梯段高度必须小于10m。同时，由于寺庙的存在，因此在进行爆破的过程中，还应当考虑到对于寺庙安全的保障，防止由于爆破工作，导致寺庙主体结构受到不利影响。因此，还应当预留2m的保护层。此外，整个施工现场可以分为21块进行施工作业[2]。

4 开挖方法

4.1 土方开挖

在开挖土方的过程中，一般按照自上而下的顺序进行，可以按照分层的方法进行施工作业。一般而言，在进行分层开发的过程中，范围集中在3～4m。在施工的过程中，可以通过应用挖掘机直接进行生产，可以提高生产效率。

4.2 石方开挖

在什邡开挖的过程中，需要注意的内容较多，可以分为以下3个部分。

（1）在爆破的过程中，应当确定爆破的方法以及爆破过程中可能会遇到的问题。针对爆破过程中，可能会遇到的问题需要提前进行规制。

（2）就本工程的施工设计而言，在进行爆破的过程中，首先应当确定梯段的高度，可以分为8～10m[3]。

（3）需要对爆破过程中应用到的设备进行准备工作。主爆孔采用ROCD7液压钻和460PC潜孔钻等设备钻孔，预裂孔采用460PC钻机和100B潜孔钻机钻孔。此外，还需要准备运输设备和挖掘设备以及推土机。

5 边坡支护

5.1 锚喷支护

砂浆锚杆设计形式包括φ25，L=4.5m/6m两种形式。

5.1.1 测量放样

在测量的过程中，必须保证测量的真实性和准确性。实践中，一般通过采用全站仪进行测量放样的工作，为了保证测量后的地点能够便于识别，一般会通过油漆进行标识。

5.1.2 造孔

①在钻孔的过程中，应当严格按照设计图纸进行，如果钻孔的位置出现偏差，那么就会对工程施工造成不利影响，因此在施工作业的过程中，必须首先熟悉设计图纸中钻孔的位置以及钻孔的大小。②在进行锚杆钻孔的过程中，孔轴的方向也十分重要。在施工图纸当中，有时对于方向的问题并没有作出规定，如果没有作出规定，那么就应当按照实践中的一般规则进行孔轴方向的调整，即孔轴方向垂直于开挖面。③在钻孔的过程中可以应用相关的设备进行。

5.1.3 锚杆制作

锚杆一般在工厂中制作完毕之后，运送到施工现场。因此对于施工过程中，锚杆不符合需求的情况需要在施工现场进行手工制作。在现场制作的过程中，会耗费一定时间，一般会采用焊接的方式进行加工制作。

5.1.4 注浆及插筋

钻孔施工完成之后需要进行注浆。在注浆之前，需要对钻孔内的杂志进行清理工作，如果没有进行杂质清理就进行注浆，那么会造成施工质量无法得到保证的现象出现。在注浆时对于工作人员的技术水平提出了相应的要求。在操作的过程中，一般通过应用砂浆泵进行这一工作。工作人员应当将管道下放至孔底，然后退出5～10cm。上述工作完成之后，需要工作人员配合机械进行锚杆的安装工作。如果在安装的过程中，出现涌水的现象，那么就需要及时的采取相关措施。既可以采用钻孔排水的方法也可以灌浆。安装完成之后，需要对施工现场进行保护，避免受到外界因素的影响，导致工程质量出现问题。同时在项目开展时，需要做好保温材料的合理应用，防止浆液受到温差的不利影响。

5.2 预应力锚索

5.2.1 锚索孔造孔

①需要明确这一工作需要依附边坡搭设的承重排架进行。钻机在移动的过程中，需要依靠提升机和手动葫芦完成。②在进行钻孔作业之前要对钻机进行调整，保证钻机能够在实践中正常的运行。如果没有进行调整作业就进行了钻孔打造的工作那么可能会发生意外事故。③在钻孔的过程中，应当利用低转速，低压的方式进行施工作业。在施工作业的过程中，如果发现有变动就要及时的进行调整和加固。在具体施工环节需要安排施工人员做好施工参数的记录，必须明确每一钻孔的尺寸以及速度等情况，保证数据记录的真实性和科学性。④在施工作业的过程中，如果出现返渣的现象，那么意味着此时工作也属于正常。相反，如果没有出现返渣的情况，那么意味着施工作业的过程中可能出现了其他问题。如果发生上述情况，那么意味着当地的自然地理条件较为复杂，应当及时地报告监理人员。⑤上述工作完成之后，需要进行灌浆工作。在关键工作完成之后，经过等待期，凝结完成之后，需要对施工现场进行扫孔作业。在扫孔完成之后，可以利用高压风和水进行孔道的冲洗工作，必须确保孔内的清洁度[4]。

5.2.2 锚索穿索

钻孔完毕之后，需要对孔道进行检查。经过检查，如果不合格就要重新进行施工作业。如果合格，那么就可以对孔口进行临时性的封闭保护，防止由于其他因素影响到孔内清洁度和孔道的质量。在进行索锚穿索的过程中需要进行人工作业。需要将操作装置运送到施工，现场，由人工运送至索锚孔处。在穿孔的过程中，应当严格转弯的半径，必须保证半径大于等于4m。上述环节结束之后，应当将索锚外露的部分进行保护工作，防止由于外界因素的影响，导致外部的部分受到冲击。

5.2.3 垫座混凝土浇筑

在进行混凝土浇注作业之前，首先需要制作混凝土在制作的过程中，可以采用集中制作的方法，由混凝土运输车进行运输，提高运输的效率。在进行混凝土浇注作业之前，首先需要对施工现场进行清洁工作，保证施工现场的清洁度，如果施工现场的清洁度，无法满足实践中的施工需求，那么在混凝土浇注完成之后，可能会发生混凝土的质量与预期不相符合的情况。在混凝土浇注的过程中，为了保证混凝土浇注的质量，应当持续的进行振捣工作。在工作的过程中，工作人员应当匀速地进行，速度过快或速度过慢，都会影响到混凝土的质量。见到完成之后，应当及时地进行维修养护工作，保护混凝土的质量。

5.2.4 锚索灌浆

锚索灌浆之前首先需要确保外锚墩混凝土的强度。如果没有达到足够的强度，那么就无法进行内锚的注浆作业。同时，还需要对孔道进行冲水工作。需要做好管道通畅率的检测，同时还需要对其密封性进行检验。在灌浆时所应用到的原材料，由施工现场集中提供。在这一过程中，判断结束的标准，是灌浆量与吸浆量之间的差别。如果前者大于后者那么可以结束。相反，如果前者小于后者那么就意味着还要继续进行作业。

5.2.5 锚索张拉锁定

当相关工作完成以后，需要进行强度的参数检验，如果强度能够达到C35那么就能够进行张拉的工作。在这一工作的过程中，可以从以下几个方面进行分析保障施工作业的效果和效率，保障工作人员的施工安全。

（1）在张拉的过程中应当逐步进行。实践中，一般按照从零逐级加载的方式进行施工作业。经稳压后卸荷到设计张拉力进行安装，0→mδ（稳压3min）→δ（m为超张拉系数，最大值为1.05～1.1，δ为设计张拉力）。张拉工艺流程为：穿锚→初始荷载（钢绞线调直）→分级循环张拉至设计荷载→超张拉。

（2）在张拉的过程中，应当按照相应的方法进行。可以采用先局部后整体的方式，对每一根进行作业，然后在对整体进行施工作业。在这一过程中，需要注意以下3点：①需要做好准备工作，准备好相应的工具，包括锚具和工作夹片以及钢绞线等。必须保证工具的清洁性，否则就会对后续施工作业产生影响。②需要对钢绞线进行调直工作。在初始荷载设计时，按照标准的要求要控制工作荷载为δ/10，且根据“先中间，后周边”的原则进行张拉施工，用单根张拉千斤顶将钢绞线逐根拉直预紧0→δ/10（稳定2min）。③应当分等级进行张拉工作。这一过程可以分为4个阶段，按照不同的等级逐渐进行。具体操作流程见表1。

表1 张拉流程

按照表1的施工工序完成以后，需要在该参数上继续加载。在操作阶段，当参数值为1.05δ～1.1δ时，则需要进行锁定；当δ→1.05δ～1.1δ时则需要进行10min的稳定。

待该工序完成以后，要进行补偿工作，若锚索张拉力与规定设计值相差过大时，则需要进行张拉补偿，这样就能满足设计标准的要求，一般来说，张拉补偿实际张拉力→δ（稳定2min）[5]。

5.2.6 封锚混凝土浇筑

在这一过程中需要首先将多余的钢绞线进行基础工作，而后把钢绞线进行切除，而后要做好混凝土的封锚浇筑工序。混凝土的保护层应当超过20cm，否则就会导致工厂质量受到影响。

6 边坡开挖支护施工质量控制要点研究

6.1 进行科学完善的边坡开挖

做好技术应用和工程建设工作，首先需要对施工现场的自然地理环境进行充分的勘查作业。在进行技术应用之前，一些设计人员和工作人员并没有对施工现场进行调查和勘验工作。这使得施工作业的过程中，经常出现设计图纸与施工作业的自然地理环境不相符合的情况。如果发生这种情况，那么就需要进行设计变更，甚至有时会危及到工作人员的人身安全，造成经济损失和人员伤亡。对于这一技术的应用而言，如果能够做好施工现场的调查工作，那么就能够为技术应用过程中可能有效的将工作措施完善。在本工程施工作业过程中，涉及的施工重点较多，施工难点也较多，但是如果在施工之前就能够明确施工的重点和施工的难点，就能够为施工过程提供保证。正是由于在施工之前进行了施工现场的地质环境勘察作业才能够为施工过程中，且针对遇到的问题则需要及时的处理。在本次施工作业的过程中，由于寺庙的安全也需要保障，因此提出了相应的要求，需要工作人员在爆破时保护寺庙主体结构。但是如果没有进行提前的现场勘验工作，就无法注意到寺庙主体的问题。因此，在项目开展时则需要进行现场的勘察工作，制定合理的施工作业方案，保证工作人员技术手段的基础上，实现对于整体工程施工的保证。

6.2 完善仪器技术检测

在进行技术应用的过程中，仪器设备的准确性，能够为工程施工提供便利。在具体施工环节，需要采取全站仪对现场就进行勘察，但是一旦出现设备问题，就会影响到施工作业的顺利进行。因此应当严格仪器设备的质量对仪器设备进行调整和质量监督，防止由于设备运行故障导致的工程故障。同时，在设备运行过程中，还需要保证工作人员的操作符合规范性的要求，防止由于人为操作失误，导致设备测量出现误差，进而影响到工程建设的顺利进行。

6.3 科学进行钻爆设计

在传统的水利水电工程建设过程中，由于没有意识到钻爆工作的重要性，因此导致实践中出现了一系列的问题。如果能够充分的意识到进行钻爆设计工作的重要性，那么就能够减少在施工作业过程中会发生的安全事故。因此，应当进行合理的设计工作，保证施工作业的安全性，防止由于这一工作的疏忽导致事件中的安全事故发生，提高工作安全性。

7 结语

综合以上叙述，在水利工程项目开展阶段边坡开挖支护技术水平的高低，在一定的程度上会给工程的质量造成影响。因此在此类技术应用阶段，要根据项目的标准需求做好技术工艺的控制，并且对技术的应用要点进行管理，这样才能够将技术的作用价值发挥出来，达到水利工程边坡开发支护的效果要求。