水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究

陈乃嘉，谢艾楠

（松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，吉林 长春 130021）

水利工程建设过程中，对边坡进行开挖施工时，为避免出现滑坡、坍塌等问题，要采取合理可行的支护技术，提高边坡结构的整体稳定性。借此就水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用展开研究。

1 工程概况

某水利工程项目中有一处边坡，位于工程后侧，支护面积为550 m2左右。由于边坡较陡，加之场地条件受限，无法使用大型施工机械设备进行开挖支护。依据工程特点，结合实际情况，决定在边坡开挖施工中，采取浆砌石、锚杆、喷射混凝土挂网相联合的支护形式。

2 边坡开挖支护技术应用

水利工程施工中，用浆砌石砌筑边坡挡土墙基础，以锚杆和挂网喷射混凝土联合的方法支护边坡，以此来确保边坡整体结构稳定，为工程顺利进行提供了保障。

2.1 浆砌石施工

2.1.1 主要原材料

浆砌石砌筑施工中的主要原材料包括水泥、砂和片石等，其中水泥选用质量合格的42.5 号普硅水泥；砂以中砂作为首选，要求级配良好、质地坚硬，含泥量不得超过规范规定；选择的片石强度应当达到30 MPa 以上。砌筑前，要对片石浇水润湿，去除泥土和灰尘，使片石表面保持洁净，单个片石的厚度应不小于15 cm[1]。

2.1.2 工艺流程

在浆砌石砌筑施工中，要了解相关的工艺流程，为施工的顺利开展提供支撑，具体的工艺流程：前期准备→坡面修整→基础开挖→砂砾垫层→坡面浆砌→片石砌筑→勾缝抹面。

2.1.3 施工要点

1）砌筑前，要将石料表面冲洗干净，并使表面得到充分润湿，制备好砌筑砂浆，要求砂浆饱满，做到随拌随用，避免浪费。采用分层砌筑的方法，平缝交错布置，接缝处用砂浆填塞密实，外露的缝隙均应当进行勾缝。

2）现场挂线砌筑，经常复核，以此来确保线形平顺，砌体应当与边坡的坡面紧密贴合，片石咬口应当紧密，无通缝、浮塞等缺陷。砌缝的宽度应当与设计要求相符，严格按照设计图纸设置沉降缝。

3）外露的浆砌石面用强度等级为M10 的砂浆勾缝，施工前，先用水润湿缝内砂浆，避免投入使用后出现脱落的情况。

4）砂浆初凝后，采取洒水、覆盖的方法对浆砌石养生，时间以7～14 d 为宜，养生过程中，要避免振动或是受压。

2.2 锚杆施工

2.2.1 材料选择

锚杆支护中，材料的选择至关重要，与边坡支护效果密切相关。为此，必须对材料进行合理选取。

1）锚杆作为主要材料之一，可以选用HRB400钢筋，以焊接的方法连接。钢筋的质量与性能应当符合规范要求。

2）水泥选用42.5 号普硅水泥，各项指标均应符合现行规范标准的规定；砂选择中细砂，最大粒径不超过2.5 mm，细度模数控制在2.0 以内；砂浆的强度等级为M25[2]。

2.2.2 施工要点

1）沿边坡坡脚搭设脚手架，在其上铺设踏板，形成作业平台。在钢筋加工厂内，依据图纸要求对锚杆及注浆管进行加工，成品经质检合格后，运至现场备用。

2）按照设计图纸，在边坡围岩上确定锚孔位置，并对孔位做好标记。采用风钻钻设锚杆孔，钻进方向应当与岩面保持垂直，孔位的最大偏差不得超过规范要求，倾斜角度控制在2°以内[3]。钻孔完毕后，要及时清孔，将孔底的石碴、岩石粉末等清除干净，确保锚杆入孔后能够达到孔底。

3）根据实验室给出的配合比，对水泥砂浆进行现场配制，拌制好的砂浆，通过注浆泵注入锚杆孔。锚杆支护采用技术较为成熟的先注浆法施工，当锚杆孔内注满水泥砂浆后，要立即将锚杆插入孔内。施工过程中，需要重点注意的是，锚杆入孔后，在砂浆尚未达到足够的强度前，不得对锚杆进行敲击、碰撞或是拉拔，以免导致锚杆移位，影响支护效果。锚杆插入孔内的实际长度应当超过设计要求的95%，锚孔注浆时，注浆管与孔底之间应保持50 cm 左右的距离，待砂浆注入后，将注浆管从孔内缓慢拔出，锚杆插入后，孔口无砂浆溢出，要及时补注。

4）为使锚杆的早期强度达到边坡支护要求，可在拌制水泥砂浆时，掺入早强剂，具体的掺入量可通过试验确定，以确保锚杆在3 d龄期时，强度达到75%以上。注浆过程中，应依据规范要求制作试件，每根锚杆至少有一组试件，每组不少于6块。

2.2.3 质量检验

1）要做好锚杆材质的检验工作，每批材料都必须有质量合格证，按照规范要求抽检，确认锚杆的性能达标后，方可在施工中使用。

2）依据锚杆支护施工质量规范和设计要求，对锚杆的孔径、孔深及倾斜角度进行检查，并做好相关记录，发现质量不合格的情况，要及时处理。

2.3 挂网喷射混凝土

2.3.1 施工材料

1）水泥选用42.5号普硅水泥，保证所选的产品性能和质量均符合国家现行规范标准的规定要求。

2）骨料以中粗砂作为首选，确保质地坚硬，细度模数不低于2.5，含水率控制在6%左右，石子的含水率不超过3%。需要注意的是，喷射混凝土施工中，不可以重复使用回弹的骨料，以免对质量造成影响。

3）拌和水的水质应符合现行规范要求；钢筋网选用光面钢筋网；速凝剂、减水剂等外加剂，应为质量合格产品，并经现场监理工程师批准后，方可使用。

2.3.2 配合比

实验室通过试验的方法对喷射混凝土的配合比进行确定，应在确保混凝土指标满足边坡支护施工需要的基础上，减少水泥用量，降低水化热的产生，避免早期开裂。混凝土的初凝和终凝时间及强度等关键指标，必须满足喷射工艺要求和设计好的配合比，要及时报监理工程师审核，获得批准后严格执行，不得随意更改[4]。制备混凝土时若是掺入速凝剂，则应在拌制后立即喷射，并且要在20 min 内全部用完，否则应作废弃处理。

2.3.3 工艺流程

挂网喷射混凝土是一项较为复杂的工作，为确保此项工作的有序开展，作业人员应了解相关的施工工艺流程：排架搭设→受喷面清理→喷厚标志埋设→混凝土初喷→挂设钢筋网→复喷射混凝土→养护。

2.3.4 施工要点

1）喷射混凝土前，先依托边坡搭设作业平台，要确保平台牢靠、稳固，检验合格后方可投入使用。随后将边坡开挖作业面上的浮石、松动的块石及堆积物等全部清除干净，按照图纸的要求，在相应的位置埋设控制混凝土喷射厚度的标志。

2）采用干式喷射机对混凝土进行现场喷射，作业正式开始前，要对设备安装调试，并检查性能是否完好，确认无任何问题后，才可开工。喷射混凝土时，应确保上料的连续性，使料斗始终维持在满料的状态。为避免超粒径料进入，可在料斗上加装筛网。

3）混凝土采用分段、分片的方式喷射，一个作业区段内，按照从上向下的顺序喷射，每层的喷射厚度控制在5.0 cm 以内，前一层终凝后，喷射后一层。喷嘴与受喷面之间保持80 cm 左右的距离，喷出的混凝土与受喷面的夹角应达到75°以上[5]。

4）依据图纸要求确定挂网部位，经现场测量放样后，挂设钢筋网。施工人员可以利用脚手架挂铺钢筋网，并与锚杆头通过点焊的方法连接固定，钢筋网的中间部位采用螺栓加密，确保网面与喷射混凝土面紧贴，网间使用扎丝绑牢。挂好后，由监理工程师验收，确认合格后可喷射第二层混凝土，直至达到设计厚度为止。

5）当混凝土喷射完毕，并在终凝2 h 后，便可按照规范标准的要求对混凝土进行洒水养护，使混凝土处于湿润状态，避免早期开裂，要控制好养护时间，不得少于7 d。

3 结语

综上所述，水利工程边坡开挖支护是一项非常重要的工作，支护效果的优劣，除了与所选的技术密切相关外，还与施工质量有关。所以，要结合工程特点，选取适宜的支护技术措施，作业人员应掌握相关的施工要点，以此来确保支护质量达标，最大限度发挥支护作用，确保边坡稳定。