水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術實施與應用

肖銀鎖

（山東宇通路橋集團有限公司 山東東營 257300）

1 邊坡開挖支護技術的概述

1.1 邊坡開挖支護技術的定義

在項目的初始階段，通常都需要對地面結構進行臨時開挖，并提前做好在開挖作業(yè)過程進行中的支護工作。一般來說，施工開挖前監(jiān)理必須加強與建設現(xiàn)場工作人員的溝通，開挖支護規(guī)劃圖和有關支護現(xiàn)場施工管理的具體技術信息資料必須提供給監(jiān)理相關單位技術管理人員，以便施工單位在具體技術和實施的環(huán)節(jié)，能保證施工人員對開挖技術、圖紙、場地、設備資料的了解比較全面。并且，在施工完成前，施工單位必須先進行線路復測計算和施工放線預測工作，確保在以往相關設計圖紙和新技術領域得出的施工預測數(shù)據(jù)信息與工程建設實際需求信息高度相符。此外，開挖支護工程應采用符合洞室、豎井和溝槽開挖要求的施工方法。

1.2 邊坡開挖方式

1.2.1 質邊坡開挖方式

水利水電工程開挖施工階段中的弱質邊坡工程開挖作業(yè)應充分遵循自上而下的作業(yè)原則，結合水電工程邊坡施工驗收規(guī)范內(nèi)容和有關標準，嚴格要求控制好邊坡工程開挖層厚度。為做到盡可能地避免因削挖坡層厚度計算不太合理，影響工程開挖工程質量，也避免影響到邊坡建筑物后續(xù)安全功能安全發(fā)揮。在坡度減退或削挖坡層處理的階段，規(guī)范地使用反鏟挖掘機，保證邊坡機械材料的高效合理地使用，提高工程邊坡工程開挖效率。

1.2.2 巖質邊坡開挖方式

巖質邊坡的開挖條件與其他土質邊坡的開挖不同。施工過程中遇到巖石的側向沉積，必須保證合理選擇開采方法。鑒于巖石本身的化學性質特點和高硬度，必須科學地進行爆破。因此，水利水電工程邊坡開挖順利進行。巖質邊坡在開挖作業(yè)時，必須事先根據(jù)巖場的實際分布變化情況而選擇比較合理科學的施工爆破方法，并根據(jù)巖場的高度和角度確定爆破點，以保證爆破的成功。

1.2.3 槽挖方式

不同水利水電工程的地理位置和環(huán)境存在著一定的差異。因此，在開挖施工過程中，有必要了解環(huán)境因素對施工質量的影響。需要結合施工區(qū)域的實際情況，選擇合適的開挖方式，提高施工效率和質量。工程溝槽開挖一般可分為拉槽分層爆破開挖法和基面附近保護層開挖法。整體結構不受水保護和水電工程直接影響的坡度可能會被爆破。根據(jù)邊坡的輪廓特征，選擇槽挖方式，可在邊坡采用分層開挖法，并定位爆破點，加強嚴格的施工質量控制。

1.2.4 鉆爆方式

鉆爆法也是水利水電工程爆破施工中常用的一種方法。施工前應結合工程實踐，明確鉆孔爆破設計方案，提高邊坡開挖爆破效率，縮短施工時間，有效控制施工成本。鉆孔爆破設計中，必須到施工現(xiàn)場了解施工情況，掌握施工區(qū)域地質，進行爆破試驗，通過試驗確定一定的具體爆破資料。此外，在爆破施工過程中，采用微差爆破技術和預裂爆破技術，使邊坡一次開挖成形，有效地避免了對邊坡巖體的嚴重破壞。

2 防護措施

在邊坡工程開挖或支護設計施工準備過程管理中，防護管理措施工作主要包括以下幾點。（1）要求在工程設計準備環(huán)節(jié)要規(guī)劃完整、合理的邊坡開挖支護工程技術施工控制方案，包括工程開挖實施前各項的前期準備工作。不同地區(qū)的場地、地質、采礦、排水、支架和其他工藝必須采用不同的采礦方法。設計制作必須是嚴格地按照中國建筑規(guī)范中的建筑相關技術標準進行。在適當情況下，還應按照建筑規(guī)范的相關標準進行設計，且應注意針對開挖方案進行一些具體的施工設計或計算。（2）在實際無法單獨進行各種機械設備作業(yè)和各種爆破工程材料作業(yè)的土石方開挖工作過程中，則極有必要先對現(xiàn)場的安全狀況進行評估，尤其是當土石方采用現(xiàn)場人工進行開挖時，一方面，施工現(xiàn)場人員之間都必須嚴格保持隔著超過3m 的安全保護距離；另一方面，機械設備之間的安全距離則必須保持在10m以上，無特殊設計要求，所有開挖必須自上而下逐個進行。（3）挖掘前，相關人員必須仔細檢查現(xiàn)場周圍環(huán)境。危石或危險建筑物的挖掘只能在安全處理后進行，以確保沒有危險因素。此外，如果發(fā)現(xiàn)基坑在開挖施工后地基不很穩(wěn)定，必須及時進行臨時支護地基處理，開挖回填前施工人員必須站在扶手處或做好人工專用爬梯。（4）施工運土現(xiàn)場的地形路況等必須能嚴格并遵守基坑開挖或支護作業(yè)的各項標準，尤其是要求運土路面邊坡的垂直坡度、長度控制等主要指標，均必須控制在允許施工的指標范圍之內(nèi)。（5）安全爆破工作現(xiàn)場進行的所有施工爆炸過程也應能符合國家有關安全技術規(guī)程的要求及有關技術規(guī)定，嚴禁露天肆意爆破［1］。

3 常見的水利水電工程邊坡開挖支護技術

3.1 錨桿技術

錨桿技術在邊坡支護施工中應用廣泛，其主要優(yōu)點是占地面積小、實用性強、安全性高，但在實際應用中也存在一些缺陷，如對建材質量要求較高、管理較為細致。錨桿技術一般采用人工灌漿法，使用手縫鉆進行人工施工。施工過程中，施工人員應充分了解邊坡巖體的傾斜度和方向，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理調整鉆頭直徑。若鉆孔已達到施工深度，應采用高壓風吹除孔內(nèi)雜質，防止堵塞。

3.2 安全輔助鋼筋網(wǎng)

為了使供水水電工程邊坡充分穩(wěn)定，有效防止坍塌，施工人員必須在施工過程中采取安全措施。在施工過程中需在破碎區(qū)，特別是重點礦區(qū)鋪設鋼筋網(wǎng)，并加強保護。支架是施工中常用的工具，支架安裝材料為48mm的鋼管。此外，為便于運輸，應確保鋼筋網(wǎng)的緊固面足夠大，并與巖石表面緊密配合，焊接牢固，形成一個整體的錨桿頭，以更好地確保邊坡的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 混凝土噴涂

噴涂混凝土的作用是防止風雨對邊坡的侵蝕，延長水利水電工程的使用壽命，實現(xiàn)有效的分離，盡量避免各種因素的不利影響。目前，混凝土噴射技術已廣泛應用于水利水電工程邊坡開挖支護施工中，取得了良好的效果。

4 邊坡開挖支護技術實施步驟

在水利水電工程施工過程中，施工管理人員必須對現(xiàn)場環(huán)境和巖土工程質量進行詳細分析，確定設計圖紙的內(nèi)容和功能劃分。了解設計基坑埋深的形狀，然后劃分當?shù)赝寥拉h(huán)境，為以后的基坑開挖和支護打好基礎，確保項目實施的質量。第一，必須根據(jù)技術地質條件進行合理分析，建立全面的預算計劃，在不影響周圍環(huán)境的情況下，確保邊坡爆破的順利進行。此期間的主要任務是創(chuàng)建爆破網(wǎng)絡布局，確保有效地控制爆破的強度，并能夠根據(jù)實際項目施工需要靈活設置爆破孔與緩沖爆破孔。精確定量控制邊坡爆破量，修改邊坡爆破安全規(guī)范指標和有關標準參數(shù)，確保邊坡爆破工程作業(yè)質量不會在短期內(nèi)對礦山地質環(huán)境狀況產(chǎn)生太重大的有害影響。第二，根據(jù)技術情況，邊坡支護采用錨桿支護，在錨桿鉆孔時，可在鉆孔位置使用風鉆進行簡單施工。當腳手架安裝在邊坡支撐系統(tǒng)旁邊時，必須選擇合格的焊管，以確保鉆孔在地面上穩(wěn)定。在鉆孔過程中，施工人員必須根據(jù)巖壁的結構方向確定錨桿的傾斜參數(shù)，只有當錨桿的設計和長度滿足技術要求時，才能有效地降低傾斜坍塌的風險。第三，根據(jù)當?shù)卮笮退姽こ涕_挖的水文地質環(huán)境特點，確保邊坡與排水通道網(wǎng)絡之間的配合施工，避免嚴重影響相鄰建筑物基坑質量。在此工程期間，根據(jù)大量巖土工程技術研究報告數(shù)據(jù)，將定期對工程基坑附近的巖土地下水環(huán)境問題進行監(jiān)測分析，以達到確保工程通過采用沖擊法樁支護和鋼筋混凝土樁施工等各種技術形式來解決工程邊坡巖體失穩(wěn)問題，以免地下洞穴和建筑物倒塌。在水利水電工程建設項目的安全管理建設規(guī)范中，在邊坡建筑物上通過安裝一個永久的排水導流孔還可以明顯降低邊坡山體建筑內(nèi)部產(chǎn)生的靜水壓，確保設計及施工條件的基本穩(wěn)定性，減少地下水變化對設計施工作業(yè)過程帶來的各種影響。此外，通過材料的定向滲透可以更加合理、有效地吸收排空利用地下水，只有這樣才能更為有效、快速地提高各項水利水電工程設計的安全施工質量［2］。

5 邊坡開挖支護控制技術在水利水電工程施工中的具體作用

第一，淺層地基支護設施包括排水灌孔、錨桿支架和外噴加氣混凝土裝置等。在大中型水利水電工程邊坡施工技術中，邊坡基坑開挖作業(yè)和鉆孔施工采用大型全回轉液壓鉆機。安裝錨桿時，必須先提前進行鉆孔灌漿，然后設置插桿，再進行基坑邊坡基礎開挖，如果需要開挖的巖石土層并不是很牢固、穩(wěn)定，在整個施工開挖過程中應當注意選擇插桿施工和鉆孔灌漿工作的時間順序［3］。立柱支護應始終置于砂漿澆筑之前，以保證提高邊坡及開挖工作的安全性。第二，深基坑技術和較深的邊坡開挖支護技術，主要是使用大型液壓錨機鉆孔錨索，并用鉆孔導向器正確調整出鉆孔方向角度和鉆孔位置，鉆孔軸線不允許偏離工程原始軸線位置［4］。在重大水利水電工程建設施工準備期間，在深邊坡工程開挖工程中，應先做好鉆孔鋼筋網(wǎng)孔的正確安裝孔和鉆孔錨栓頭孔的安全焊接，鋼筋網(wǎng)孔和巖石之間基本沒有間隙。第三，做好臨時排水孔工程的配套施工工作，利用邊坡永久性的排水孔來解決臨時排水的工程需求，提高邊坡永久性排水工程的邊坡穩(wěn)定性，特別是在噴射混凝土區(qū)域，引入永久排水孔，并在其上添加排水盲管，以減少水壓力對邊坡的不利影響，防止排水孔坍塌［5］。

6 邊坡開挖支護技術在水利水電工程施工中的運用

6.1 邊坡開挖分析

對于水利水電工程邊坡開挖施工，影響最大的因素是施工現(xiàn)場的地質因素，特別是在一些地質條件非常差的地區(qū)，邊坡開挖的施工相對來說是非常困難的，相對而言，地質較好的地方，其土質較軟，在實際開挖的難度相對較小，但是無論地質條件如何，由于軟土和高含水量，雖然在地質條件良好的地方開挖難度較小，但對邊坡開挖有一定影響，這就使后期支護的穩(wěn)定性較差，地質環(huán)境較弱的土壤較硬，促進了邊坡支護穩(wěn)定性的提高。在具體的邊坡開挖施工中，不同地質條件土壤的開挖方法也不同。例如，在軟土中開挖邊坡時，一方面要按照具體施工工藝和相關技術要求進行施工，另一方面要根據(jù)軟土的特性嚴格控制開挖現(xiàn)場的土層厚度，為保證邊坡開挖時土層厚度的一致性，可有效避免后續(xù)支護縫中土層厚度不一致引起的應力不均勻，在地質條件較差的硬土情況下，最終會導致墻體滲透到支護中，影響支護結構的穩(wěn)定性和效果，邊坡開挖施工人員需要考慮更多的問題，特別是要詳細分析施工區(qū)域的具體地質條件，如土壤硬度、材料類型等，然后是爆炸的強度、位置等。根據(jù)地質條件確定，然后相應設置適當?shù)姆雷o措施，以確保施工過程中的安全。

6.2 邊坡支護分析

在水利水電工程邊坡基礎支護設計施工規(guī)范中，采用錨桿等支護輔助措施，既保證能及時保證現(xiàn)場高空爆破作業(yè)設施的基本安全，又能有力地保證施工建設進度質量。此外，在基坑工程邊坡結構處理中，可采用人工或注漿樁安裝支護錨桿，以充分確?；又ёo和錨桿體系的結構剛度?；舆吰轮ёo工作中，先要開挖溝槽進行支護，撐開溝槽之后方可再采挖。開挖應分層進行，嚴禁超挖。嚴格控制橫向支撐質量和地腳螺栓安裝質量，確保支撐穩(wěn)定。在某一個水利水電工程中，后坡高460m，右壩柱高527m，排水孔出口高455m。錨桿支護可用于建造這些位置。采用錨桿支護，可按梅花形狀布置，使錨桿傾角控制在30°左右，施工時還需選用標準焊管和緊固件，搭設臨時腳手架，落實安全防護措施，切實保障水利水電施工人員的安全。在邊坡支護施工中，鋼筋網(wǎng)也可布置在水電站Φ48mm鋼管架的邊坡上，人工綁扎鋼筋網(wǎng)，并敷設在水利工程施工現(xiàn)場，可有效減少坡體坍塌事故，提高水利水電工程邊坡穩(wěn)定性。

6.3 鉆爆法施工技術要點

根據(jù)工程地形條件，在水利水電工程施工過程中，將開挖作為主線處理，并充分落實支護措施，避免對工程施工造成影響，確保后續(xù)工程的施工質量。在此期間，如果土壤環(huán)境強度較高，則根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境設置爆破點，并應控制影響范圍［6］。

7 結語

綜上所述，邊坡支護開挖對水利水電工程質量有著重要的影響，良好的邊坡支護是提高施工安全性的關鍵。在我國綜合實力的發(fā)展中，水利水電工程建設起著關鍵作用。政府也在大力支持和發(fā)展這類項目，項目的施工設備也在逐年更新，并趨近于完備。在水利水電工程建設過程中，要嚴格對待每一個環(huán)節(jié)和技術，控制好每一個細節(jié)，盡可能提高施工質量和效率，從而充分發(fā)揮邊坡開挖支護技術在水利水電工程建設過程中的作用，為我國水利水電工程的進一步發(fā)展奠定堅實基礎。