水利水電工程中邊坡支護(hù)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

張 靜，蔣平安

（1.常州市金壇區(qū)水利局，江蘇 常州 213000；2.常州市公共資源交易中心金壇分中心，江蘇 常州 213000）

0 引言

水利水電工程的主要作用是控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，根據(jù)不同使用目的，水利工程可分為防災(zāi)害的防洪工程、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電工程、城鎮(zhèn)排水工程、漁業(yè)水利工程、交通運(yùn)輸?shù)乃こ痰?。此外，水利工程的施工具有系統(tǒng)性、綜合性、規(guī)模大等特點(diǎn)，水利工程在修建時(shí)涉及到堤、壩、溢洪道等不同類型的水工建筑物，都需要用到邊坡開挖支護(hù)技術(shù)，邊坡開挖技術(shù)對水利水電工程整體質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，一旦邊坡出現(xiàn)問題，可能會(huì)出現(xiàn)坍塌等危險(xiǎn)事故，因此，為了加強(qiáng)邊坡施工質(zhì)量，必須合理運(yùn)用邊坡開挖支護(hù)技術(shù)。

1 水利工程建設(shè)中邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

1.1 自然因素

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，自然環(huán)境的影響無法避免，如風(fēng)、雨等自然條件對施工位置的侵蝕，尤其是當(dāng)水利工程在建設(shè)之后會(huì)出現(xiàn)一定的坡度，地勢較高，巖體長期暴露在外，侵蝕現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。風(fēng)雨對邊坡的侵蝕，會(huì)造成水土流失、土壤松動(dòng)，尤其是長期的連雨天氣，邊坡在長時(shí)間的侵蝕下，土質(zhì)發(fā)生變化，容易導(dǎo)致巖體脫離邊坡而出現(xiàn)坍塌等安全事故，不僅對工程建設(shè)的順利進(jìn)行造成阻礙，也威脅著施工人員的生命安全。

1.2 人為因素

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，除了自然因素的影響外，人為因素起到主導(dǎo)作用。主要表現(xiàn)為施工人員的專業(yè)能力有所欠缺，從而在施工過程中造成測量出錯(cuò)而導(dǎo)致施工方式出錯(cuò)，不僅會(huì)破壞邊坡巖體的完整性，甚至有可能對周邊的自然生態(tài)環(huán)境造成不利影響。

1.3 土層開挖與邊坡支護(hù)缺乏協(xié)調(diào)性

水利工程的邊坡開挖支護(hù)技術(shù)包括土層開挖以及邊坡支護(hù)工程，單論土層開挖，在水利工程建設(shè)中屬于簡單易行的基本工序，但當(dāng)其與邊坡支護(hù)工程相結(jié)合時(shí)，不僅施工難度會(huì)上升，施工管理也會(huì)更加復(fù)雜。一方面是因?yàn)槭┕と狈?yán)格的管控，存在偷工減料的情況，再加上一些施工單位過度追求經(jīng)濟(jì)效益，而導(dǎo)致邊坡支護(hù)的穩(wěn)定性下降，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。另一方面是因?yàn)樵S多基礎(chǔ)設(shè)施于地下完成，受水文地質(zhì)的影響，支護(hù)技術(shù)難以發(fā)揮最大功效，從而導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

2 邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的操作方法

西華閘站是新孟河與干支河?xùn)|側(cè)交叉口的一座新建閘站，位于金壇區(qū)堯塘街道金武路南側(cè)，主要功能為對東側(cè)干支河進(jìn)行水量補(bǔ)充及控制，泵站設(shè)計(jì)最大引水流量為1.00 m3/s，水閘設(shè)計(jì)排洪流量為15 m3/s，該工程場地條件比較苛刻，南側(cè)為居民房屋，北側(cè)為金武快速公路，由于施工場地有限，而基坑開挖深度約10 m，施工難度較大，但是項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過施工前的有效部署，施工期的有效降水、支護(hù)以及恰當(dāng)?shù)拈_挖方式，加快工程建設(shè)進(jìn)度，及時(shí)進(jìn)行回填，未發(fā)生地面塌陷，坡面坍塌等問題，目前該閘站已完工。

2.1 土方開挖施工部署

在土方開挖之前，需要完善相關(guān)準(zhǔn)備工作，在測量與放線階段，要嚴(yán)格按照圖紙和方案進(jìn)行操作，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，將可能造成嚴(yán)重的施工事故，在測量與放線結(jié)束后應(yīng)當(dāng)再次檢測，以確保操作無誤，測量精度和等級必須達(dá)到《水利水電工程施工測量規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)[1]。此外，水利工程是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)性的工程，測量工作貫穿于整個(gè)工程始終，因此，要嚴(yán)格控制誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.2 土方開挖施工方式

土方開挖使用的主要設(shè)備是挖掘機(jī)，挖掘方式為自上而下，即從邊坡至基槽的方向施工，開挖要符合設(shè)計(jì)要求，挖掘機(jī)在開挖過程中可對邊坡進(jìn)行反斗壓實(shí)。對于無法使用挖掘機(jī)的施工部位，必要時(shí)需采取人工開挖的方式，并在開挖前修正開挖順序。此外，為了確保道路不受到施工影響，可以設(shè)置臨時(shí)堆放點(diǎn)，待其晾干后，再將挖出的物質(zhì)再轉(zhuǎn)移到廢渣場。

2.3 開挖質(zhì)量要求

基坑開挖前需根據(jù)開挖地塊的地質(zhì)情況，編制詳細(xì)的深基坑土方開挖專項(xiàng)施工方案，明確土方運(yùn)輸方案，臨邊防護(hù)方案，應(yīng)急預(yù)案等，開挖采取分層開挖模式，開挖一層，支護(hù)一層，禁止超挖，在支護(hù)滿足要求后，繼續(xù)進(jìn)行下層開挖，加快施工進(jìn)度，加快驗(yàn)收，減少基坑暴露時(shí)間。

3 水利工程中的邊坡支護(hù)

3.1 淺層支護(hù)

淺層支護(hù)技術(shù)在水利工程中應(yīng)用廣泛，一般來說，主要應(yīng)用于排水孔支護(hù)、錨桿支護(hù)以及噴混凝土施工中。①應(yīng)用于排水孔中。由于水利工程邊坡排水時(shí)間較長，長時(shí)間的水壓沖擊可能會(huì)對邊坡造成損傷，因此，在水利工程中常采取排水孔的方法來減小水壓。對于混凝土較多的區(qū)域，可以采取永久性排水孔的措施，此外，排水孔支護(hù)技術(shù)還常與液壓鉆孔技術(shù)相結(jié)合，以提高測量的精確性，同時(shí)配合過濾管能夠有效的清理排水孔。②應(yīng)用于掛網(wǎng)噴混凝土施工中。噴混凝土施工的主要目的是將開挖后的邊坡建基面變得更加堅(jiān)固，避免邊坡因受自然環(huán)境的影響而出現(xiàn)分化現(xiàn)象。首先對地基邊坡進(jìn)行砌筑，然后按要求配置合適比例的混凝土，將混凝土用于邊坡噴繪支護(hù)，噴繪之前需將平面壓實(shí)，再安裝模板，最后借助噴繪機(jī)使用濕噴工藝噴繪混凝土。③應(yīng)用于錨桿支護(hù)技術(shù)中。根據(jù)不同的工程狀況，采取不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)，以常見的柵格結(jié)構(gòu)為例，首先利用挖掘機(jī)壓實(shí)施工平面，同時(shí)修正護(hù)坡比，之后施工人員根據(jù)標(biāo)識的柵格線進(jìn)行開挖施工。其次是安裝模板，常使用定型鋼模板。模板安裝后進(jìn)行柵格混凝土澆筑，最后根據(jù)混凝土施工情況進(jìn)行曬水養(yǎng)護(hù)。

3.2 深層支護(hù)

深層支護(hù)技術(shù)是水利工程施工過程中常見的支護(hù)技術(shù)之一。①做好方案準(zhǔn)備工作，包括施工的流程、施工方案的制定等。②施工前的施工設(shè)備的選用，需使用輕型錨固鉆機(jī)，如液壓錨固鉆機(jī)等。同時(shí)確定固定錨索方案，運(yùn)用定位系統(tǒng)測量鉆孔傾斜狀況，在鉆孔過程中需詳細(xì)檢查以及對偏度進(jìn)行糾正。③在進(jìn)行灌漿施工時(shí)，需使用高壓注漿泵，在灌漿過程中，當(dāng)混凝土凝結(jié)質(zhì)量達(dá)到要求強(qiáng)度時(shí)，對其進(jìn)行張拉處理，張拉時(shí)需注意初期張拉力度為設(shè)計(jì)值的90%左右，以避免張力過大而破壞混凝土結(jié)構(gòu)?？梢詫︿撍鬟M(jìn)行測試確定其是否需要補(bǔ)償張拉，如對鋼絞線進(jìn)行對稱性循環(huán)張拉操作[2]。④為了提升深層支護(hù)方案設(shè)計(jì)的有效性，確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，要結(jié)合施工的地質(zhì)條件和外部環(huán)境因素，科學(xué)的制定支護(hù)設(shè)計(jì)方案。

3.3 貼坡支護(hù)

若水利工程水電站廠房后坡高度超過了一定的高度，為確保高邊坡的穩(wěn)定性，常采用貼坡混凝土支護(hù)技術(shù)。但運(yùn)用貼坡混凝土支護(hù)技術(shù)時(shí)需要注意，貼坡混凝土厚度在40 cm左右，對于局部陡峭區(qū)域常增加鋼筋條帶混凝土，同時(shí)需要確保良好的連續(xù)性。

4 邊坡開挖支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)注意的問題

4.1 加強(qiáng)新技術(shù)在開挖中的應(yīng)用

測量工作不僅是開挖施工過程中十分重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)對整個(gè)水利工程也會(huì)產(chǎn)生影響，因此，應(yīng)用新技術(shù)不斷提升測量效率、測量精準(zhǔn)度對水利工程的建設(shè)具有十分重要的意義。例如3S技術(shù)、RTK技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)等。其中3S技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對水資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與管理，還可以幫助分析水利施工事故，從而有效避免施工事故重復(fù)發(fā)生[3]；RTK技術(shù)可用于長距離的測量，如灌區(qū)的縱橫斷面測量等，測量精度可以達(dá)到厘米級；數(shù)字化測繪技術(shù)可以有效避免人為誤差，提高精確性，且測量具有自動(dòng)化、直觀化等特點(diǎn)。

4.2 加強(qiáng)土方開挖技術(shù)管控

（1）在土方基坑開挖之前，要對基坑周邊基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行分析，明確管道走向和標(biāo)高，避免意外破壞燃?xì)夤芗半娏艿?，同時(shí)在施工過程中嚴(yán)格控制土方開挖厚度[4]，從而確保施工順利開展。

（2）由于水利水電工程是露天施工，因此要將季節(jié)因素考慮在內(nèi)，避免在下雨天施工。若在雨天施工時(shí)，需用塑料布將邊坡覆蓋，以避免雨水的侵蝕。在削坡過程中，要選擇合適的施工設(shè)備，由上至下分層逐級開挖。

（3）在開挖過程中，若邊坡支護(hù)體系出現(xiàn)受力不均勻，則會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，因此，要合理設(shè)計(jì)土坡道，同時(shí)嚴(yán)格控制邊坡頂?shù)能囕v和挖掘機(jī)通行。

4.3 加強(qiáng)降排水措施的科學(xué)運(yùn)用

邊坡土壤的含水量是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素，一旦土壤含水量超出一定的標(biāo)準(zhǔn)，土壤容易松動(dòng)，從而導(dǎo)致滑坡、坍塌等事故。因此，在工程開展之前，需要提前做好應(yīng)對措施，通過對施工地點(diǎn)進(jìn)行土質(zhì)勘察，觀測土壤含水量是否適合施工。尤其是在雨季時(shí)，邊坡長期受到雨水沖刷，邊坡含水量容易超出預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，因此需要制定針對性的方案，以提前做好應(yīng)對措施。例如在邊坡開挖永久性的排水孔，從而降低土體內(nèi)部的水壓力，從而減小雨季對邊坡穩(wěn)定性的影響。

4.4 完善深基坑支護(hù)施工技術(shù)監(jiān)測

為了加強(qiáng)水利水電工程中深基坑支護(hù)技術(shù)的施工應(yīng)用水平，需要不斷優(yōu)化升級監(jiān)測管理系統(tǒng)。監(jiān)測的主要內(nèi)容包括地下水位高度的檢測工作、基層巖土構(gòu)成情況的檢查工作，并對監(jiān)測的情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，對發(fā)現(xiàn)的問題制定有效的解決方案，及時(shí)處理潛在的問題，確保施工能夠順利進(jìn)行。此外，勘察工作對深基坑支護(hù)施工技術(shù)的完善同樣重要，勘察內(nèi)容包括施工現(xiàn)場周圍建筑物的排布情況、地下管線的分布情況等，分析施工場地的承載能力，如果出現(xiàn)與圖紙不符的情況，要做好相應(yīng)的變更操作，以保障施工管理的科學(xué)性和系統(tǒng)性，做好不同部門之間的交流溝通工作，以提高處理問題的效率。

5 結(jié)語

邊坡開挖支護(hù)技術(shù)是水利水電工程建設(shè)過程中重要的環(huán)節(jié)，邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量對水利水電工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。為保障邊坡開挖支護(hù)施工質(zhì)量，首先要明確影響其質(zhì)量的因素，然后采取相應(yīng)的解決措施，其次要熟練掌握邊坡開挖支護(hù)技術(shù)的施工要點(diǎn)，包括淺層支護(hù)、深層支護(hù)、貼坡支護(hù)等，以避免操作出現(xiàn)失誤。最后要在熟練應(yīng)用的基礎(chǔ)上，不斷完善邊坡開挖支護(hù)施工技術(shù)，合理運(yùn)用新技術(shù)，從而促進(jìn)水利水電工程的建設(shè)與發(fā)展。