水利水电施工工程中边坡开挖支护技术

李孝忠

兴义市重点水利项目建设中心 贵州 兴义 562400

引言

边坡开挖支护技术是把锚索技术融入边坡﹑岩石等有塌方风险的位置，让建筑项目不会为了降低边坡安全隐患进行削坡处理，在进行水利水电施工时能够使用边坡开挖技术，将施工范围内的边坡进行硬化处理，避免出现水土流失现象。同时，施工过程中也需要应用这项技术保障项目的安全性。由此可见边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中具有极其重要的作用，需要对该技术进行不断的优化和完善。

1 水利水电施工工程中边坡开挖技术的阐述

水利水电工程是一项利国利民的民生工程，国内经济水平不断上升的同时，国家加大了水利水电工程建设的投入力度，在各地兴建了许多新的工程项目，由于施工位置普遍属于环境较为恶劣的地区，不但让水利水电工程面临许多施工难题，还对工程的稳定性和牢固性有较大负面影响。所以合理的利用边坡开挖支护技术，能够确保工程安全性，提高水利水电建筑的工程质量。

1.1 土质边坡的开挖施工

对土质边坡进行开挖支护施工是水利水电工程中经常遇到的情况，由于土质边坡质地松散﹑承载力差，很容易造成堤坝坍塌和泥土滑塌等安全问题，所以在进行土质边坡开挖支护施工时，要充分分析当地土质层的特性，从上而下进行开挖工作，并且需要边挖边采取防护措施，已经开挖好的边坡一定要结合后续支护施工需求，控制削坡的厚度，避免坡度数据不准确给后续支护施工带来困扰，最好是使用反铲挖掘机等﹑锚固台车﹑开槽格构梁安装综合作业车等设备进行作业，在确保开挖工作的准确性和精密度时，加快施工进度提高开挖效率[1]。目前土质边坡的开挖技术已经可以实现削坡和修坡同时进行，可以节约人力物力，保障施工进度，同时这种操作方式对施工人员的技术要求比较高，需要多种机械设备交叉作业，才能实现边坡“开挖一级，防护一级”的要求。

1.2 岩质边坡的开挖施工

进行岩质边坡开挖施工前，一定要让施工团队熟悉图纸和设计文件，并进行控制点复测级原地面复测的工作，优先使用爆破开挖的施工方法，施工流程为：①先进行测量放样，确定爆破边线；②再确定爆破点，使用钻孔设备对爆破点进行开挖作业；③在爆破操作前对器材进行检查和试操作；④清理炮孔并进行炸药装填；⑤连接起爆网络，并进行起爆工作；⑥最后对岩质边坡开挖现场进行清扫工作。如果施工地段的岩质边坡属于石质破碎较松软的地质，可以直接使用挖掘机进行开挖。通常情况下，爆破作业会使用多台阶﹑小孔距控制爆破的方案，这个施工方案的特点是爆破点的钻孔较浅﹑打眼密度高﹑炸药的使用量少，能够大面积覆盖，使用这个方案需要采取钢轨排架防护以及“炮被”覆盖结合的防护措施，这样能够对爆破造成的飞石和滚石起到一定抑制作用[2]。

目前岩质边坡的开挖施工，根据岩质层特性主要可分为以下四种爆破方式：①逐层爆破，根据岩质边坡的岩层结构以及每层的实际厚度，设定不同的爆破点，对坡面较薄的位置，为了确保削坡厚度在合理范围内，就需要保证钻孔深度，少量填埋炸药，逐层对岩质边坡进行爆破工作，同时为了避免爆破产生的落石掉落时造成安全隐患，还需要充分做好防护准备；②台阶式爆破，边坡开挖施工中最需要注意的就是避免引起边坡坍塌，所以在岩质边坡同时开挖范围较大时，就需要进行台阶式爆破，避免大面积爆破引起岩质边坡垮塌现象；③掏底开挖，当岩质边坡属于下层岩石﹑上层泥土的地质时，就要进行基床换填，确保每一层岩石爆破工作一次成型，同时衔接好刷坡扫尾工作，形成一边开挖一边刷坡的多个工作面协同作业的状态；④钻爆开挖，这项技术在岩层开挖施工中较为常见，它可以有效提高岩层开挖的施工效率，保障施工进度。在进行钻爆开挖施工前，需要对施工范围的岩质层进行实地勘探，根据其岩石结构采取对应的开挖方案，再对实验点进行爆破试验，根据试验结果调整相关参数，在真正钻爆作业时确保一次成型，避免多次钻爆破坏地质，影响边坡开挖施工进度。

2 边坡开挖中支护技术的使用

2.1 浅层支护

水利水电工程的浅层支护一般指进行排水口施工﹑锚杆施工以及灌浇混凝土等操作，需要注意在锚杆施工操作中尽量使用专业的全液压钻机，它能够将施工平台作为着力点，在保证作业精密度的同时，提高了液压钻机的稳定性，对提高钻孔速度有很大的帮助作用；其次锚杆的安装施工作业一定要首先进行插杆注浆，这样才能在第一项施工环节就保证工程整体的施工质量，增加支护措施的安全性和可靠性[3]。当已经搭好边坡排架，需要进行钻孔作业时，一定要确保钻孔设备不会影响到支护装置，并在钻孔完成后对现场进行及时扫尾和安装工作；喷涂混凝土是浅层支护施工中最后的一个环节，它是使用专业运输工具，如混凝土搅拌车等，将混凝土运送到指定位置，使用喷涂设备将开挖出来的坡面进行固化，想要保证浅层支护施工质量，就一定要控制好排水口的深度和宽度，注意混凝土运输时间以及混合配比比例，这样才能从各个方面严格把控施工环节，保障浅层支护的完成情况及竣工质量。

2.2 深层支护

大型的水利水电工程会涉及深层支护施工，它对于工程地基的稳定性和承载力有着不可忽视的影响，高标准的深层支护施工能够极大提升水利水电工程的品质。通常深层支护施工会用到轻型锚固钻机，当锚索完成钻孔任务之后就需要通过导向仪对施工结果进行测量验收，确保锚索孔的倾斜角度能达到工程规定的相关标准。当使用高压灌浆泵直接把混凝土全部填充在深层支护基坑中时，就一定要预先运用溜槽入仓的施工方式浇筑锚墩混凝土，在混凝土的凝结强度符合施工要求后，就利用锚索对锚墩进行不断拉张操作。在进行深层支护作业时，需要遵循因地制宜﹑因势利导的原则，以实地勘测情况和前期试验数据为导向，制定出符合施工现场的深层支护施工方案，提升该项施工环节的作用及效果，确保水利水电工程竣工品质符合项目要求。

3 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的具体应用

水利水电工程由于其利用水位落差进行水资源合理调配的工作特性，造成了每一个水利水电工程项目都会存在边坡开挖现象，所以优化边坡开挖支护技术，使用科学方式对边坡进行合理施工，不仅能够增强水利水电工程的质量，还可以保证周边居民的生命财产安全。比如我国西部某大型水电工程，选址位于深切峡谷地带，坝址区的河床海拔大约为1600m，其中岸坡最高海拔大约在2440m，坝区河流两岸的山体险峻且大部分为岩层地质，是非常典型的深切“V”型谷（如图1），该区域的岩层走向与河流的水流方向保持一致，大部分为厚层的大理岩﹑砂岩以及砂板岩，其中水利水电工程的位置在主厂房洞室群，总长度为276.99m，最深要向下挖至480m处，整体的石方开挖工作量达到3.20万m³，需要转运高达6.70万m³的土方总量，进行边坡的支护工作时要使用近1190m³的混凝土，施工量非常大且施工面积也较广，所以为了确保在施工过程中不会出现塌方﹑滑坡等边坡安全事故，必须要事先进行详细的图纸设计和施工方案策划。由于该工程所属地区主要为岩层地质，所以需要采用爆破开挖，首先要进行爆破点定位，根据开挖面积估算药量，确定是浅钻孔还是分层爆破方式，对爆破点的振动情况和落石情况进行严格防护；其次选择合适的钻孔工具，该项目中使用的是液压钻孔机，同时操作人员需要控制好钻孔与钻头的平衡和间距；最后岩层开挖的预制孔尺寸以及爆破安全防护一定要严格按照施工计划进行，施工方案中规定岩层开挖坡面需要采用预制孔和水平预制孔，并且预制孔洞的上方必须根据要求预留合理的尺寸。该项目边坡开挖支护的施工难点主要在于多为岩层土质，需要大面积进行爆破开挖，爆破点和药量必须要非常精确，避免出现爆破过当导致山体坍塌，同时要利用地表质地测绘﹑勘探﹑物探资料构建复杂条件下的底层模型，确保获取真实的探测数据，使用建模方式设计最优施工方案，这样能够缩短边坡开挖支护的施工工期，提高施工效率，降低水利水电工程施工的人力物力投入。

4 水利水电工程中边坡开挖支护技术施工的核心要点

4.1 锚杆施工

锚杆施工是边坡开挖支护中使用最为广泛的技术，它根据施工需求可以分成临时性锚杆和永久性锚杆，从施工方式来看也可以分成钻孔灌浆锚杆和钻入式锚杆，首先需要成孔，这是为了确保边坡开挖支护施工时坡面不会发生塌孔事故，需要根据地当地地质特征以及水利水电工程施工要求选择合适的程控方法和相应的钻孔设备。在进行操作时要使用冲击式钻机，通过强烈的气流冲击力将坡面凿开成孔，主要应用在砂卵石﹑砾石层地质；其次是旋转式钻机，它使用坚硬锋利的钻具将地面开挖钻成孔洞，在遇到地下水涌出时需要灌入泥浆护壁或者加套管保持成孔状态，地下干燥无水源涌出就可以直接排出旋转开挖的土方；最后还可以使用旋转式冲击式钻机，这种设备同时具有旋转切削以及冲击粉碎两种功能，施工效率和操作速度优于前两种钻孔设备。进行锚杆钻孔后，就要插入锚杆，这是保证土层锚杆受力的关键环节，要使用高强度﹑较大延伸率﹑抗疲劳且具有良好稳定性的材料，比如钢绞线高强钢丝等，同时需要对插入土层的锚杆做防腐处理，或者直接使用抗腐蚀效果好的材料作为锚杆，最后对插入锚杆的孔洞进行一次注浆﹑二次注浆，并在洞口使用密封胶圈止浆。在边坡支护开挖施工中使用锚杆施工，一定要使用符合项目施工标准的原材料，施工前要组织技术交底，这样才能确保安全防护措施不会存在疏漏。

4.2 喷射混凝土施工

喷射混凝土施工是使用压力喷枪对坡面进行一次成型的细石混凝土灌注施工，通常被使用于钢构保护层﹑薄壁结构等位置，边坡开挖支护施工中使用这项技术，能够使开挖的坡面快速硬化，并且提高基面的封闭性。喷射混凝土施工分为干拌法和湿拌法，干拌法是把水泥﹑砂和细石直接拌和，不加入水和其他液体物质，喷射时在喷嘴处将速凝剂和压力水混合后进行灌喷，这种方式比较适合经验丰富操作熟练的人员使用，而湿拌法是把已经搅拌好的混凝土通过压浆泵送到喷嘴进行直接喷灌，它需要施工前进行混凝土拌和，且拌和后要在规定时间内使用。边坡开挖支护中使用喷射混凝土施工技术，需要保证混凝土喷射厚度维持在10~20cm范围内，且喷射施工前要确保锚杆的安装情况正常，喷射施工完成后要进行钻孔抽样，确保混凝土覆盖厚度达到了规定的施工标准，如果抽样结构不符合施工标准，则需要及时进行补喷，这样才能确保坡面的稳定性，提高堤坝承载力。

5 结束语

由于水利水电工程施工时面临的自然环境大部分比较复杂﹑多变，项目难度大，容易出现施工安全事故，所以需要在施工前进行反复勘探，根据现场实际情况选择合适的边坡开挖支护技术。本文通过对边坡开挖方式和支护技术进行分析探讨，发现对于不同开挖深度和开挖土层都有应对方式，必须要严格按照项目施工标准选择对应的施工技术，这样才能在施工过程中不会因为落石﹑坡面坍塌等问题造成项目安全事故，并且为了保障水利水电工程沿岸居民的生命财产安全，也需要不断对边坡开挖支护技术进行升级和优化。