水利工程中高边坡开挖质量实时控制方法

李杰

济南市章丘区水利工程管理服务中心 山东 济南 250200

引言

在水利工程中，高边坡开挖容易受到各种因素影响，如果没有对这些影响因素及时管控，容易造成高边坡开挖施工偏差问题出现，不满足工程施工要求，给后续工程建设和运行带来影响。在完成高边坡开挖施工以后，需要对其质量进行评定，只有评定通过以后才能继续施工。随着当前施工技术水平的提高，水利工程高边坡开挖质量监测方式发生变化，一般使用三维激光扫描方式落实。在这种施工方式作用下，突破传统测量检测局限性，展现出高精度、高效率等特点，能够及时获得被测对象空间数据，在监测高边坡开挖面上有着明显优势。

1 水利工程边坡开挖支护的意义

在水利工程施工建设中，高边坡开挖支护指的是对周围环境进行支护或者安全保护的一种措施，同时也是提高施工效率和质量的重要举措。在实际施工建设中，相关人员应选择合理的边坡支护技术，并且，众多因素将会给水利工程施工质量和安全带来一定影响，所以需要系统分析各个影响因素，保证工程施工方案可行性，减少不必要安全问题的发生。在实际施工中，灵活使用高边坡支护技术，能够保证项目开挖施工的稳定性，避免产生严重安全事故，保证水利工程施工工作有序进行。

2 影响水利工程中高边坡开挖质量的原因

2.1 环境因素

一般情况下，在高边坡底层位置将会蕴含大量的地下水，如果没有对地下水进行科学处理，必然会给高边坡底层结构带来一定影响，造成底层结构侵蚀，随着侵蚀问题的不断加重，将会造成高边坡结构变形，从而影响水利工程结构稳定性。并且，日常降水也会给高边坡结构带来影响，在降水量比较大的情况下，可能会面临滑坡等危害。所以，在水利工程高边坡质量控制中，需要综合思考环境因素带来的影响。

2.2 人为因素

在水利工程施工建设中，大部分施工人员缺少对高边坡稳定因素的思考，所以在工程设计环节中，对高边坡施工重视度不高，这种人为失误，容易给水利工程高边坡施工埋下安全隐患，容易在后期施工建设中，出现各种安全问题[1]。

2.3 地质因素

水利工程高边坡质量控制工作的开展，需要参考对应地质结构因素，结合不同地质结构和特点，选择对应的高边坡加固施工方法，从而保证水利工程高边坡结构质量。

2.4 施工因素

在水利工程施工中，通常会给边坡稳定性带来一定影响。因为涉及的施工内容多，施工企业一般会采用爆破施工作业方式，爆破过程中将会产生一定震动和冲击力，给边坡带来一定影响，导致高边坡稳定性下降。所以在水利工程施工中，应该选择适宜的施工方法，并且根据施工要求进行操作，从而降低施工给高边坡稳定性带来的影响。

3 水利工程高陡边坡施工支护技术

3.1 锚索结构

锚索结构也就是通过锚索工具把高边坡土体滑动产生的拉力传递到比较稳定的岩层中，锚索结构一般包含锚头、锚杆以及固定端，其中，锚头的作用在于稳固锚杆，锚杆则是由钢绞线及注浆体等内容组成，能够在锚杆的作用下将边坡土地滑动过程中产生的动力进行传递。固定端的作用在于稳定锚杆结构传递给岩体结构的动力[2]。锚头、锚杆以及固定端作为整个锚索结构中重要组成元素，在实际应用中，锚索结构中也涉及了一些其他辅助结构，如注浆泵、钢支撑等。

3.2 锚固桩、土钉墙联合支护

在水利工程高边坡施工中，如果对支护要求比较复杂，单一支护形式可能无法起到理想的施工效果，需要选用锚杆桩和土钉墙联合支护方法。这种施工方式在实际操作中，要求利用锚杆桩对边坡开挖面加固处理，保证开挖面结构稳定性，之后利用土钉墙施工，从而改善高边坡结构稳定性，达到联合支护的效果，保证高边坡质量安全。在支护施工中如果遇到软土地基，需要合理控制开挖深度，并且在完成开挖工作以后，在短时间内浇筑混凝土，将坡面密封处理，从而增强高边坡结构稳定性。

3.3 深层搅拌桩

深层搅拌桩技术的意义在于，对需要支护施工的区域插入深层搅拌桩以及钢护板，做好保护工作。在实际操作中，水泥固化在其中发挥着重要意义。在具体操作上，要求相关人员利用对应施工设备进行软土剂和固化剂的均匀搅拌，保证两者搅拌充分并产生明显的化学反应，搅拌以后呈现出坚固状态，实现高边坡支护处理。当前，该技术广泛运用在水利工程边坡治理活动中。

4 水利工程中高边坡开挖质量实时控制方法

4.1 工程实例

该工程为某地区水利工程，是一座以城乡供水为主的工程项目，可以给城市供水提供充足的水源，工程等级为II 级。该水利工程的总库容为1.42亿m3，正常蓄水位为697.31m，相应库容为1.24亿m3。该工程中涉及的建筑物有挡水大坝、引水发电、供水建筑等。水利工程中电站使用的灌溉、生态流量和水库废水发电方式，设备容量为12MW，装机3台，供水电站装机容量为6.4MW，装机2台。在水利工程右侧高边坡开挖位置，具体是在右坝基肩EL546m、上边坡和 EL768m以下趾板边坡，整个边坡开挖深度超过200m，总施工量为24300m3，工程施工期限比较紧张[3]。

4.2 高边坡开挖施工注意事项

在水利工程高边坡开挖施工之前，需要注意以下几点内容。第一，高边坡底板平整度，是否面临反铲清渣施工困难的状况，开挖深度增加是否比较迟缓，是否出现清查不彻底现象，给后续施工带来直接影响；第二，高边坡开挖爆炸施工过程中，将会产生大量碎石，需要二次爆破施工，可能会给施工连续性和出渣效率带来一定影响；第三，马道高边坡开挖施工控制难度大，容易发生超前挖的状况，造成马道坡脚损伤严重；第四，支护规划是否合理，是否存在窝工现象，这些都会给施工进度和效率造成影响；第五，预裂面地质层质量是否满足施工要求，是否对坡面平整度进行合理管控，是否存在施工误差。

4.3 高边坡爆破质量控制

出于对水利工程高边坡开挖爆破施工特点思考，施工人员应该采用操作性高的施工方式，在控制施工质量方面应重点控制施工过程，施工过程控制将会成为质量控制的重点内容。结合当前技术要求和施工标准，科学设定质量控制标准，对开挖爆破施工流程科学划分，包含爆破设计、爆破现场清理、爆破区域钻平台找平、上钻前检查、测量放线、钻孔技术交底、钻孔、清孔、钻孔保护、钻孔质量检查与验收、爆破申请、爆破前技术交底、网络连接、网络检查、安全检查、出渣、爆破效果分析、优化爆破参数、循环施工等[4]。

4.4 高边坡开挖质量实时控制

在高边坡开挖质量实时控制中，采用三维激光扫描设备获得高边坡开挖面相关参数，建立高边坡开挖模型，开挖面数据扫描使用的是徕卡HDS8800三维激光扫描仪，根据高边坡开挖面已经获得的相关参数确定对应的控制点，结合设计基准面平面方程，得出拟合误差。

在实际操作中，通过使用三维激光扫描系统获得高边坡开挖面相关数据，数据采集程序为工程现场勘察、确定测量位置、开挖地形扫描、获得相关数据。其中，扫描站点选择作为重要内容，需要选择按安全宽阔，没有遮挡物，并且不会给施工带来影响的区域。因为扫描数据规模比较大，干扰数据多，无法直接使用，所以要求对获得的数据及时处理。通过对获得数据的预处理，能够删除扫描区域之外的相关数据，并且处理重复或者不准确的数据。

在完成工程数据采集工作以后，需要对这些数据预处理，保证数据获取范畴和工程设计范畴保持一致，保证不含有范畴之外的数据。根据处理后的数据对高边坡开挖面质量情况进行调查，从中选择多个分析断面，保证断面之间保持5m的分析间隔，得出断面平均坡比值。在实际操作中，高边坡超前挖选择的4个分析断面，每个分析断面之间的距离设定在15m，根据分析结果可以得知高边坡坡脚周围是否出现超挖状况，并且随着接近边坡脚位置，超挖尺寸越来越严重。根据数据采集获得工程实际施工参数，精准计算出高边坡开挖施工平整度数值，得出工程设计标准。通过对高边坡不平整度数据分布情况调查和分析，得知导致高边坡不平整的原因在于高边坡坡脚位置存在严重的超挖状况。

根据高边坡开挖实时质量控制结果，相关工作人员可以结合具体情况提出相应的控制措施。如高边坡开挖施工过程中，应该做好边坡挂网喷混凝土支护施工工作，每挖设3m的位置建立一个支护，但是在实际施工中，容易产生窝工问题，经过地质勘查以后，确定围岩稳定能力超过8m，因此可以对支护方式进行调整，在边坡爆破工作完成以后，锚杆支护根据开挖面，待开挖一个台阶以后再建立边坡挂网喷混凝土支护，并且为了确保施工质量，在高边坡开挖面周围设有监测点，对高边坡稳定性进行实时监测[5]。根据工程设计要求和施工方案，对于超挖问题及时回填处理，如果超挖位置为岩层，应利用混凝土进行回填。

4.5 高边坡开挖质量实时控制方法

在高边坡开挖施工中，通常采取由上至下、分层施工的方式，每层施工工艺为施工准备、测量放样、分层施工、质量检查、分层支护、循环施工。其中，开挖面质量检测也就是对前期施工工艺进行检测，可以给后续施工工作开展提供依据。高边坡开挖属于一个动态施工过程，开挖面形状将会随着时间变化而改变。在完成开挖工作以后，需要做好开挖面数据采集工作，并对开挖面质量控制指标进行调整，给工程方案调整和控制提供依据。利用三维激光扫描仪获取相关数据，并对开挖面质量控制指标进行设定，在结束开挖面施工工作后，技术获得开挖数据，并实施动态评估。结合控制指标结果，把控制结果及时反馈给工程技术人员，经过技术人员比较分析，结合偏差原因调整施工方案，依次循环，直到开挖面质量满足施工要求。

5 结束语

总而言之，水利工程施工建设和发展将会给人们日常工作与生活带来一定影响，在某种程度上影响社会经济发展。在进行水利工程施工建设中，高边坡开挖质量将会给水利工程整体质量和施工效益造成直接影响，所以在实际施工中，做好开展高边坡开挖面实时控制工作是非常必要的。笔者就根据工程案例，结合影响高边坡开挖施工质量的因素，进一步分析高边坡开挖面实时控制方法，希望可以给我国水利工程高边坡施工工作开展提供参考，有效提高水利工程施工效率和质量。