水利工程中高邊坡開挖質(zhì)量實時控制方法

李杰

濟南市章丘區(qū)水利工程管理服務中心 山東 濟南 250200

引言

在水利工程中，高邊坡開挖容易受到各種因素影響，如果沒有對這些影響因素及時管控，容易造成高邊坡開挖施工偏差問題出現(xiàn)，不滿足工程施工要求，給后續(xù)工程建設和運行帶來影響。在完成高邊坡開挖施工以后，需要對其質(zhì)量進行評定，只有評定通過以后才能繼續(xù)施工。隨著當前施工技術水平的提高，水利工程高邊坡開挖質(zhì)量監(jiān)測方式發(fā)生變化，一般使用三維激光掃描方式落實。在這種施工方式作用下，突破傳統(tǒng)測量檢測局限性，展現(xiàn)出高精度、高效率等特點，能夠及時獲得被測對象空間數(shù)據(jù)，在監(jiān)測高邊坡開挖面上有著明顯優(yōu)勢。

1 水利工程邊坡開挖支護的意義

在水利工程施工建設中，高邊坡開挖支護指的是對周圍環(huán)境進行支護或者安全保護的一種措施，同時也是提高施工效率和質(zhì)量的重要舉措。在實際施工建設中，相關人員應選擇合理的邊坡支護技術，并且，眾多因素將會給水利工程施工質(zhì)量和安全帶來一定影響，所以需要系統(tǒng)分析各個影響因素，保證工程施工方案可行性，減少不必要安全問題的發(fā)生。在實際施工中，靈活使用高邊坡支護技術，能夠保證項目開挖施工的穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生嚴重安全事故，保證水利工程施工工作有序進行。

2 影響水利工程中高邊坡開挖質(zhì)量的原因

2.1 環(huán)境因素

一般情況下，在高邊坡底層位置將會蘊含大量的地下水，如果沒有對地下水進行科學處理，必然會給高邊坡底層結(jié)構(gòu)帶來一定影響，造成底層結(jié)構(gòu)侵蝕，隨著侵蝕問題的不斷加重，將會造成高邊坡結(jié)構(gòu)變形，從而影響水利工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。并且，日常降水也會給高邊坡結(jié)構(gòu)帶來影響，在降水量比較大的情況下，可能會面臨滑坡等危害。所以，在水利工程高邊坡質(zhì)量控制中，需要綜合思考環(huán)境因素帶來的影響。

2.2 人為因素

在水利工程施工建設中，大部分施工人員缺少對高邊坡穩(wěn)定因素的思考，所以在工程設計環(huán)節(jié)中，對高邊坡施工重視度不高，這種人為失誤，容易給水利工程高邊坡施工埋下安全隱患，容易在后期施工建設中，出現(xiàn)各種安全問題[1]。

2.3 地質(zhì)因素

水利工程高邊坡質(zhì)量控制工作的開展，需要參考對應地質(zhì)結(jié)構(gòu)因素，結(jié)合不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)和特點，選擇對應的高邊坡加固施工方法，從而保證水利工程高邊坡結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.4 施工因素

在水利工程施工中，通常會給邊坡穩(wěn)定性帶來一定影響。因為涉及的施工內(nèi)容多，施工企業(yè)一般會采用爆破施工作業(yè)方式，爆破過程中將會產(chǎn)生一定震動和沖擊力，給邊坡帶來一定影響，導致高邊坡穩(wěn)定性下降。所以在水利工程施工中，應該選擇適宜的施工方法，并且根據(jù)施工要求進行操作，從而降低施工給高邊坡穩(wěn)定性帶來的影響。

3 水利工程高陡邊坡施工支護技術

3.1 錨索結(jié)構(gòu)

錨索結(jié)構(gòu)也就是通過錨索工具把高邊坡土體滑動產(chǎn)生的拉力傳遞到比較穩(wěn)定的巖層中，錨索結(jié)構(gòu)一般包含錨頭、錨桿以及固定端，其中，錨頭的作用在于穩(wěn)固錨桿，錨桿則是由鋼絞線及注漿體等內(nèi)容組成，能夠在錨桿的作用下將邊坡土地滑動過程中產(chǎn)生的動力進行傳遞。固定端的作用在于穩(wěn)定錨桿結(jié)構(gòu)傳遞給巖體結(jié)構(gòu)的動力[2]。錨頭、錨桿以及固定端作為整個錨索結(jié)構(gòu)中重要組成元素，在實際應用中，錨索結(jié)構(gòu)中也涉及了一些其他輔助結(jié)構(gòu)，如注漿泵、鋼支撐等。

3.2 錨固樁、土釘墻聯(lián)合支護

在水利工程高邊坡施工中，如果對支護要求比較復雜，單一支護形式可能無法起到理想的施工效果，需要選用錨桿樁和土釘墻聯(lián)合支護方法。這種施工方式在實際操作中，要求利用錨桿樁對邊坡開挖面加固處理，保證開挖面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，之后利用土釘墻施工，從而改善高邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，達到聯(lián)合支護的效果，保證高邊坡質(zhì)量安全。在支護施工中如果遇到軟土地基，需要合理控制開挖深度，并且在完成開挖工作以后，在短時間內(nèi)澆筑混凝土，將坡面密封處理，從而增強高邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.3 深層攪拌樁

深層攪拌樁技術的意義在于，對需要支護施工的區(qū)域插入深層攪拌樁以及鋼護板，做好保護工作。在實際操作中，水泥固化在其中發(fā)揮著重要意義。在具體操作上，要求相關人員利用對應施工設備進行軟土劑和固化劑的均勻攪拌，保證兩者攪拌充分并產(chǎn)生明顯的化學反應，攪拌以后呈現(xiàn)出堅固狀態(tài)，實現(xiàn)高邊坡支護處理。當前，該技術廣泛運用在水利工程邊坡治理活動中。

4 水利工程中高邊坡開挖質(zhì)量實時控制方法

4.1 工程實例

該工程為某地區(qū)水利工程，是一座以城鄉(xiāng)供水為主的工程項目，可以給城市供水提供充足的水源，工程等級為II 級。該水利工程的總庫容為1.42億m3，正常蓄水位為697.31m，相應庫容為1.24億m3。該工程中涉及的建筑物有擋水大壩、引水發(fā)電、供水建筑等。水利工程中電站使用的灌溉、生態(tài)流量和水庫廢水發(fā)電方式，設備容量為12MW，裝機3臺，供水電站裝機容量為6.4MW，裝機2臺。在水利工程右側(cè)高邊坡開挖位置，具體是在右壩基肩EL546m、上邊坡和 EL768m以下趾板邊坡，整個邊坡開挖深度超過200m，總施工量為24300m3，工程施工期限比較緊張[3]。

4.2 高邊坡開挖施工注意事項

在水利工程高邊坡開挖施工之前，需要注意以下幾點內(nèi)容。第一，高邊坡底板平整度，是否面臨反鏟清渣施工困難的狀況，開挖深度增加是否比較遲緩，是否出現(xiàn)清查不徹底現(xiàn)象，給后續(xù)施工帶來直接影響；第二，高邊坡開挖爆炸施工過程中，將會產(chǎn)生大量碎石，需要二次爆破施工，可能會給施工連續(xù)性和出渣效率帶來一定影響；第三，馬道高邊坡開挖施工控制難度大，容易發(fā)生超前挖的狀況，造成馬道坡腳損傷嚴重；第四，支護規(guī)劃是否合理，是否存在窩工現(xiàn)象，這些都會給施工進度和效率造成影響；第五，預裂面地質(zhì)層質(zhì)量是否滿足施工要求，是否對坡面平整度進行合理管控，是否存在施工誤差。

4.3 高邊坡爆破質(zhì)量控制

出于對水利工程高邊坡開挖爆破施工特點思考，施工人員應該采用操作性高的施工方式，在控制施工質(zhì)量方面應重點控制施工過程，施工過程控制將會成為質(zhì)量控制的重點內(nèi)容。結(jié)合當前技術要求和施工標準，科學設定質(zhì)量控制標準，對開挖爆破施工流程科學劃分，包含爆破設計、爆破現(xiàn)場清理、爆破區(qū)域鉆平臺找平、上鉆前檢查、測量放線、鉆孔技術交底、鉆孔、清孔、鉆孔保護、鉆孔質(zhì)量檢查與驗收、爆破申請、爆破前技術交底、網(wǎng)絡連接、網(wǎng)絡檢查、安全檢查、出渣、爆破效果分析、優(yōu)化爆破參數(shù)、循環(huán)施工等[4]。

4.4 高邊坡開挖質(zhì)量實時控制

在高邊坡開挖質(zhì)量實時控制中，采用三維激光掃描設備獲得高邊坡開挖面相關參數(shù)，建立高邊坡開挖模型，開挖面數(shù)據(jù)掃描使用的是徠卡HDS8800三維激光掃描儀，根據(jù)高邊坡開挖面已經(jīng)獲得的相關參數(shù)確定對應的控制點，結(jié)合設計基準面平面方程，得出擬合誤差。

在實際操作中，通過使用三維激光掃描系統(tǒng)獲得高邊坡開挖面相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集程序為工程現(xiàn)場勘察、確定測量位置、開挖地形掃描、獲得相關數(shù)據(jù)。其中，掃描站點選擇作為重要內(nèi)容，需要選擇按安全寬闊，沒有遮擋物，并且不會給施工帶來影響的區(qū)域。因為掃描數(shù)據(jù)規(guī)模比較大，干擾數(shù)據(jù)多，無法直接使用，所以要求對獲得的數(shù)據(jù)及時處理。通過對獲得數(shù)據(jù)的預處理，能夠刪除掃描區(qū)域之外的相關數(shù)據(jù)，并且處理重復或者不準確的數(shù)據(jù)。

在完成工程數(shù)據(jù)采集工作以后，需要對這些數(shù)據(jù)預處理，保證數(shù)據(jù)獲取范疇和工程設計范疇保持一致，保證不含有范疇之外的數(shù)據(jù)。根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對高邊坡開挖面質(zhì)量情況進行調(diào)查，從中選擇多個分析斷面，保證斷面之間保持5m的分析間隔，得出斷面平均坡比值。在實際操作中，高邊坡超前挖選擇的4個分析斷面，每個分析斷面之間的距離設定在15m，根據(jù)分析結(jié)果可以得知高邊坡坡腳周圍是否出現(xiàn)超挖狀況，并且隨著接近邊坡腳位置，超挖尺寸越來越嚴重。根據(jù)數(shù)據(jù)采集獲得工程實際施工參數(shù)，精準計算出高邊坡開挖施工平整度數(shù)值，得出工程設計標準。通過對高邊坡不平整度數(shù)據(jù)分布情況調(diào)查和分析，得知導致高邊坡不平整的原因在于高邊坡坡腳位置存在嚴重的超挖狀況。

根據(jù)高邊坡開挖實時質(zhì)量控制結(jié)果，相關工作人員可以結(jié)合具體情況提出相應的控制措施。如高邊坡開挖施工過程中，應該做好邊坡掛網(wǎng)噴混凝土支護施工工作，每挖設3m的位置建立一個支護，但是在實際施工中，容易產(chǎn)生窩工問題，經(jīng)過地質(zhì)勘查以后，確定圍巖穩(wěn)定能力超過8m，因此可以對支護方式進行調(diào)整，在邊坡爆破工作完成以后，錨桿支護根據(jù)開挖面，待開挖一個臺階以后再建立邊坡掛網(wǎng)噴混凝土支護，并且為了確保施工質(zhì)量，在高邊坡開挖面周圍設有監(jiān)測點，對高邊坡穩(wěn)定性進行實時監(jiān)測[5]。根據(jù)工程設計要求和施工方案，對于超挖問題及時回填處理，如果超挖位置為巖層，應利用混凝土進行回填。

4.5 高邊坡開挖質(zhì)量實時控制方法

在高邊坡開挖施工中，通常采取由上至下、分層施工的方式，每層施工工藝為施工準備、測量放樣、分層施工、質(zhì)量檢查、分層支護、循環(huán)施工。其中，開挖面質(zhì)量檢測也就是對前期施工工藝進行檢測，可以給后續(xù)施工工作開展提供依據(jù)。高邊坡開挖屬于一個動態(tài)施工過程，開挖面形狀將會隨著時間變化而改變。在完成開挖工作以后，需要做好開挖面數(shù)據(jù)采集工作，并對開挖面質(zhì)量控制指標進行調(diào)整，給工程方案調(diào)整和控制提供依據(jù)。利用三維激光掃描儀獲取相關數(shù)據(jù)，并對開挖面質(zhì)量控制指標進行設定，在結(jié)束開挖面施工工作后，技術獲得開挖數(shù)據(jù)，并實施動態(tài)評估。結(jié)合控制指標結(jié)果，把控制結(jié)果及時反饋給工程技術人員，經(jīng)過技術人員比較分析，結(jié)合偏差原因調(diào)整施工方案，依次循環(huán)，直到開挖面質(zhì)量滿足施工要求。

5 結(jié)束語

總而言之，水利工程施工建設和發(fā)展將會給人們?nèi)粘９ぷ髋c生活帶來一定影響，在某種程度上影響社會經(jīng)濟發(fā)展。在進行水利工程施工建設中，高邊坡開挖質(zhì)量將會給水利工程整體質(zhì)量和施工效益造成直接影響，所以在實際施工中，做好開展高邊坡開挖面實時控制工作是非常必要的。筆者就根據(jù)工程案例，結(jié)合影響高邊坡開挖施工質(zhì)量的因素，進一步分析高邊坡開挖面實時控制方法，希望可以給我國水利工程高邊坡施工工作開展提供參考，有效提高水利工程施工效率和質(zhì)量。