水利水电施工过程中边坡开挖支护技术施工技术

杨 正

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

在水利水电工程中，边坡开挖是一个非常重要的施工过程。由于水利水电工程通常建设在山区或者河流陡峭的地形地貌中，边坡开挖施工面积大，边坡高度大，坡度陡峭，地质情况复杂，因此需要采用适当的边坡开挖支护技术来确保施工的安全和质量。

边坡开挖支护技术的应用早在20 世纪初期就已经出现。随着科学技术的不断进步，各种新型的边坡开挖支护技术也不断涌现。目前，边坡开挖支护技术已经成为水利水电工程建设中不可或缺的一部分。采用适当的边坡开挖支护技术，能够有效保护施工人员的生命财产安全，同时也能够确保工程的质量和进度。

1 相关概念简介

1.1 水利水电施工

水利水电施工是指在水利水电工程建设中进行的土建、水利、电力和机电等各项工程的施工过程。水利水电工程通常包括水库、水电站、引水渠道、灌溉渠道、排涝渠道、防洪工程、河道治理等，施工过程需要经过设计、勘察、施工准备、土方开挖、支护加固、混凝土浇筑、设备安装、试运行和竣工验收等多个阶段。

水利水电施工需要充分考虑工程的特殊性和复杂性，施工过程需要遵守安全、环保、质量、进度等方面的要求。同时，水利水电施工过程也需要充分考虑环境保护和生态建设的要求，对施工现场进行垃圾处理和植树造林等生态保护措施。

1.2 边坡开挖

边坡开挖是水利水电工程建设中一个重要的施工过程，通常需要在复杂地形地貌和不稳定的地质情况下进行。因此，在进行边坡开挖前，需要进行详细的勘察和设计，确定开挖的坡度、坡高和支护方式等，以确保施工的安全和质量。在边坡开挖过程中，需要注意以下几个方面：

1.2.1 地质勘察

对边坡开挖区域进行地质勘察，确定地质情况，以避免在开挖过程中出现地质灾害。

1.2.2 坡度和坡高根据设计要求确定边坡的坡度和坡高，确保开挖过程中坡面稳定。

1.2.3 土方开挖

按照设计要求进行土方开挖，避免开挖深度超过设计要求。

1.2.4 支护方式

根据边坡的高度、坡度和地质情况选择适当的支护方式，如钢筋混凝土桩墙、挡土墙、钢支撑等。

1.2.5 护面处理

在完成边坡支护后，需要对坡面进行护面处理，防止坡面水土流失和坍塌。

1.3 支护技术

支护技术是指在土方工程施工中，为了保护工程施工的安全和保证工程质量，采用各种材料和技术手段来对土方进行加固和支撑的技术。支护技术在土方工程施工中起到非常重要的作用，其主要目的是确保土方工程的稳定和安全，同时也能够提高工程施工效率和质量。常见的支护技术包括以下几种：

1.3.1 钢筋混凝土桩墙

钢筋混凝土桩墙是一种常用的土方支护技术，其结构稳定，施工简便，适用于边坡、挖方等各种土方开挖施工场合。

1.3.2 挡土墙

挡土墙是一种可挡土可支撑的支护结构，其结构稳定、施工简单，适用于边坡、挖方、基坑等土方施工场合。

1.3.3 土工格栅

土工格栅是一种新型的土方支护材料，其具有较好的抗拉性能和滤水性能，适用于软土、松散土等土层的支护。

1.3.4 钢支撑

钢支撑是一种常用的土方支护材料，其结构轻便，施工方便，适用于边坡、挖方等土方施工场合。

1.3.5 预制混凝土板墙

预制混凝土板墙是一种新型的土方支护结构，其结构简单、施工方便，适用于边坡、挖方等土方施工场合。

2 水利水电施工过程中控制边坡支护技术

2.1 浅层支护

2.1.1 挡土墙支护技术

技术参数：

①挡土墙的墙板厚度应根据土体稳定性、坡度、水位等要素确定，一般为0.35～0.6 m。②挡土墙的墙柱间距一般在1.5～3 m，柱径要求不小于200 mm。③挡土墙的基础宽度一般为挡土墙厚度的1.5～2 倍，基础深度一般为挡土墙高度的1/2～2/3。④挡土墙的抗震性能需根据地震区的不同要求确定。

技术支持：

挡土墙支护技术是一种以挡板和墙柱为主要结构构件的支护结构，其支护原理是通过墙板和墙柱的钢筋混凝土组合，形成整体钢筋混凝土墙体，对土体进行支撑和保护。

2.1.2 土工格栅支护技术

技术参数：

①土工格栅的网孔大小应根据土体性质和支护要求确定，一般为15 cm×15 cm～30 cm×30 cm。②土工格栅的长度和宽度应根据施工现场实际情况和土体稳定性要求确定，常用的长度为50～100 m，宽度为2～6 m。③土工格栅的拉伸强度应根据施工现场实际情况和土体性质确定，一般为50～200 kN/m。④土工格栅的铺设需要采取专用工具和设备，以保证其与土体的紧密固结。

技术支持：

土工格栅支护技术主要是利用其优良的抗拉性能和滤水性能，结合钢筋混凝土或混凝土墙体进行固结，从而达到土体支护和加固的效果。

2.1.3 土钉支护技术

技术参数：

①土钉的直径和长度应根据施工现场实际情况和土体稳定性要求确定，一般直径为25～50 mm，长度为3～10 m。②土钉的间距和排列方式应根据土体性质、坡度、水位等要素确定，一般间距为1.5～3 m，排列方式包括单排、双排等。③土钉的拉伸强度应根据土体性质和支护要求确定，一般为30～100 kN。④土钉的安装需要采取专用设备和技术，以确保其与土体的紧密固结和稳定性。

技术支持：

土钉支护技术主要是利用土钉与土体间的摩擦力和土钉的承载能力，加固和支撑边坡土体。同时，通过土钉与锚杆、网格等支撑体系的相互配合，达到对土体的全面加固和支护。

土钉的选用应根据土体性质、施工要求等方面综合考虑，选择合适的土钉材料和规格，确保其承载能力和稳定性。

2.2 深层支护

2.2.1 桩墙支护技术技术参数：

①桩的类型和直径应根据土体稳定性和支护要求确定，一般直径为0.3～1.2 m。②桩的间距和长度应根据土体稳定性、坡度、水位等要素确定，一般间距为1.5～3 m，长度为8～12 m。③桩墙的墙板厚度应根据土体稳定性、坡度、水位等要素确定，一般为0.35～0.6 m。④桩墙的基础宽度一般为桩径的3～4 倍，基础深度一般为桩长的1/2～2/3。

技术支持：

桩墙支护技术是一种以桩和墙板为主要结构构件的支护结构，通过桩的承载能力和墙板的钢筋混凝土组合，形成整体钢筋混凝土墙体，对土体进行支撑和保护。

2.2.2 地下连续墙支护技术

技术参数：

①地下连续墙的厚度和高度应根据土体稳定性和支护要求确定，一般厚度为0.5～1 m，高度为3～10 m。②地下连续墙的墙板厚度应根据土体稳定性、坡度、水位等要素确定，一般为0.35～0.6 m。③地下连续墙的间距和长度应根据土体稳定性、坡度、水位等要素确定，一般间距为2～3 m，长度不限。④地下连续墙的基础宽度一般为墙厚的2～3 倍，基础深度一般为墙高的1/2～2/3。

技术支持：

地下连续墙支护技术是一种以地下连续墙和钢筋混凝土柱为主要结构构件的支护技术。其支护原理是通过地下连续墙和钢筋混凝土柱的组合形成整体支护体系，对土体进行支撑和保护。

桩墙支护技术的支护体系由桩和墙板组成，桩主要起支撑和承载作用，而墙板则起固结土体和防止土体滑动的作用。桩的选用应根据土体的稳定性和支护要求，一般直径为0.3～1.2 m，间距为1.5～3 m，长度为8～12 m。墙板的厚度一般为0.35～0.6 m 之间，基础宽度为桩径的3～4 倍，基础深度为桩长的1/2～2/3。

地下连续墙支护技术的支护体系由地下连续墙和钢筋混凝土柱组成。地下连续墙的厚度和高度应根据土体稳定性和支护要求确定，一般厚度为0.5～1 m，高度为3～10 m。墙板的厚度一般为0.35～0.6 m，基础宽度为墙厚的2～3 倍，基础深度为墙高的1/2～2/3。在施工过程中，需要采取适当的加固和支撑措施，以确保其在土体开挖过程中的稳定性和完整性。

2.2.3 挖孔支护

2.2.3.1 护壁桩支护技术

技术参数：

①护壁桩的直径一般为50～150 cm，深度一般为4～20 m 不等。②护壁桩间隔一般为2～4 m。

技术支持：

护壁桩支护技术主要通过钢筋混凝土构成的护壁桩，与桩之间的混凝土组合成整体支护结构，对挖孔周边土体进行支护。

2.2.3.2 锚杆支护技术

技术参数：

①锚杆的直径和长度应根据挖孔周边土体的性质和支护要求确定。②锚杆的间距一般为2～4 m，长度根据挖孔深度和周边土体情况确定。

技术支持：

锚杆支护技术主要通过在挖孔周围钻孔并灌入灌浆材料的方式，使锚杆和周边土体形成紧密的结合，从而增加土体的稳定性和承载能力。

2.2.3.3 喷射混凝土支护技术

技术参数：

①喷射混凝土的厚度和强度应根据挖孔周边土体的性质和支护要求确定。②喷射混凝土的喷射压力和喷射速度需要根据实际情况进行调整，以保证喷射混凝土与挖孔周边土体的紧密结合。

技术支持：

喷射混凝土支护技术主要通过在挖孔周围喷射混凝土的方式，使混凝土与挖孔周边土体形成一体化的支护结构，从而增加土体的稳定性和承载能力。

2.2.3.4 钢支撑支护技术

技术参数：

①钢支撑的长度和直径应根据挖孔周边土体的性质和支护要求确定。②钢支撑的间距一般为1～2 m。

技术支持：

钢支撑支护技术主要通过使用钢材支撑结构，对挖孔周边土体进行支护，从而增加土体的稳定性和承载能力。

3 水利水电施工过程中边坡开挖和支护施工

3.1 锚杆施工

挖掘孔洞：根据设计要求和实际情况，在边坡或基坑周围挖掘一定深度的孔洞。

钻孔：在孔洞内钻孔，直至达到预定深度。

清洗孔洞：清除孔内的灰土、砂石等杂物，并用清水洗净孔洞内壁。

安装锚杆：将锚杆插入孔洞内，注入灌浆材料，待灌浆材料凝固后，锚杆即与土体形成牢固的结合。

固结锚杆：将锚杆头部固定在边坡或基坑的支护结构上，以增加锚杆的牢固性和稳定性。

3.2 喷混凝土施工

准备工作：确定喷混凝土施工的区域范围、施工高度和喷混凝土的种类等，同时检查喷混凝土设备的工作状态和喷混凝土的原材料质量。

喷混凝土：在施工区域内喷射混凝土，一般需要进行多遍喷涂，每遍厚度不宜超过5 cm，以保证混凝土的均匀性和稳定性。

后续处理：待混凝土完全干燥后，进行后续处理工作，如挖掘出水口、喷涂防水材料等。

监测和维护：在喷混凝土施工完成后，需要对边坡进行监测和维护，及时发现和处理任何问题。

4 结语

在水利水电工程建设中，边坡开挖和支护技术是关键的一环。选择适合的支护技术和施工方法对于保障工程安全和进度具有至关重要的意义。在实际施工过程中，需要根据具体情况选择合适的支护方案，并加强现场监管和安全管理，确保施工质量和工程安全。同时，也需要不断探索和研究新的支护技术和方法，为水利水电工程建设提供更加可靠、高效的支撑。