水利工程高边坡支护与开挖技术分析

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摘要：在水利工程施工过程中，高边坡的开挖以及支护技术是重点内容，可保障工程质量。本文以实际工程为例，从工前准备、清理边坡、开挖土方、开挖石方等方面阐述了高边坡的开挖技术，从钢筋网敷设、锚喷支护、预应力锚索、排水施工等方面阐述了高边坡的支护技术。

关键词：水利工程；高边坡；开挖技术；支护技术

在水利工程中，当土质施工边坡高度在20~100m之间时，岩质边坡高度在30~100m之间时，即称为高边坡。施工过程边坡的开发技术以及支护技术的施工质量和水利工程质量直接相关，对此，只有加强对以上技术的研究，保障施工过程技术应用的规范性，才可真正提高工程建设质量。

1工程概况

1.1工程案例。某工程在建设之前，由专业的地质勘测人员对水利工程施工地点土层应力、夹层以及倾斜角等进行仔细勘察，结果显示地质条件应力较弱、倾斜角度大、夹层薄。同时在大坝的右侧位置边坡开挖施工最高差超过100m，属于高陡边坡。由于工程周边地质条件的限制，导致高边坡的施工过程需要采取科学的开挖与支护技术，才能保障工程施工质量，图1为高边坡支护效果图。1.2边坡特征。本工程中，由于边坡陡，施工过程开挖工量以及支护工量较大，同时施工周期紧张。施工过程挖掘深度大、周边道路窄，导致大型机械不能到场施工，为工程建设增加难度。实际施工过程，涉及到不同作业的交叉施工，如果不能有效衔接，可对施工质量和效率产生影响。此外，工程地质条件多变，如果设计方案和实际地质不符，需要对施工方案及时调整，才可保障高边坡施工质量。

2水利工程高边坡开挖技术应用

2.1工前准备。该水利工程施工之前主要应做好4项准备工作：①审核图纸与测量放线。当施工图纸下放到施工单位时，应立即组织技术员审核图纸，确认其合理性，保障后续施工顺利。审核结束之后对建筑轴线进行定位，将高程引入，当专业技术人员核对校准之后，才能展开放线测量。②施工队组织。按照工程要求，建立管理层，使用招投标方法，合理选择施工企业。按照每日施工量，安排施工人员进场，并落实安全、文明以及防火等方面培训工作。③现场准备。平整现场，明确障碍物位置，安排雨季排水施工。按照高边坡施工位置，合理设计供电、供水等线路，防止产生安全事故。按照施工计划，提前组织施工机械进场，仔细检查机械的工作状态，保障可正常施工。④制定高边坡的施工流程，此工程使用的是从上到下开挖顺序，先清除高边坡表层的植被，之后进行土方挖掘，最后开挖石方[1]。2.2清理边坡。在开挖高边坡之前，对边坡外表全面清理，能够保障施工质量。首先，将高边坡开挖施工范围内的杂物清除，之后将边坡外表植被彻底清理，清理半径大于施工半径5m，清理过程还应注意树根的清理，将施工范围增加到8m，为高边坡顺利开挖奠定基础。清理过程，应注意施工区下方是否存在地下管线，如果有应做好保护措施，防止对管线造成破坏。此外，为防止开挖过程影响生态环境，应对施工区域周围植物采取保护措施。2.3开挖土方。由于本工程土层结构相对复杂，同时施工过程处于雨季，为防止降水影响高边坡开挖过程的稳定性，导致工程施工质量受到影响。在上坡位置设置了排水设施，避免降水冲刷边坡，影响地质环境。土方开挖过程使用从上到下分层挖掘施工方式。实际开挖过程要保障施工厚度处于3~5m范围之内。当使用机械开挖施工时，应先挖掘和标高间距18~20m左右，之后使用人工开挖施工，防止出现超高挖掘或者挖掘不足的问题。实际挖掘过程，还应重点对挖掘土量以及挖掘坡度等展开全面检测，以便合理控制开挖质量，保障施工过程和设计标准相适应。2.4开挖石方。本工程施工面积较大，在石方开挖过程中，涉及到两种不同类型。第一种是河床石方。在开挖过程使用的施工方法和土方开挖环节类似，同样采取从上至下的开挖方式。具体步骤为在大坝中间开挖出一个先锋槽，从此处分别向两侧开挖。当石方的开挖宽度与长度和标准相同时，使用阶梯爆破，在石方开挖过程使用爆破技术可提高施工速度。第二种是坝肩石方。在施工过程，此处的石方开挖属于难点，按照实际的开挖位置，将开挖区域划分出左坝肩与右坝肩，按照相应标准进行开挖施工。当开挖过程石方面积较大、质地坚硬的时候，可使用爆破施工方式。由于此施工方式存在安全风险，当施工过程某一环节的控制不规范时，可能产生严重后果。为此，在施工过程，施工人员应对施工机械进行检查，合理控制爆破施工作业面，避免破坏开挖区周围的岩层。在钻爆破孔时，应保障各个孔大小和间隔等均匀一致，深度控制在＜50cm，间距控制在50cm，孔径＜10cm，挖掘石方统一运输到指定位置，合理堆放。

3水利工程高边坡支护技术应用

3.1敷设钢筋网。此工程位置特殊，施工过程受到雨水的侵蚀以及冲刷，导致边坡土方位置出现位移，或者导致塌方问题。因此在施工环节，为防止这种情况发生，使用钢筋网对边坡的破碎区域进行支护加固，以提高支护施工质量和稳定性。施工方按照边坡高度，对钢筋网规格进行合理选择，使用20cm×20cm规格，敷设面积为200cm×200cm。因为这种类型的钢筋网支护效果好、便于运输和施工。在实际铺设时，应保障钢筋网与支护岩体之间连接紧密，并牢固固定钢筋网。3.2锚喷支护。应用此支护技术时，应结合现场实际情况，对施工过程各项参数、设备放置地点等合理确定，仔细检查施工设备以及注浆器等设备抗压性能。合理选择锚杆原料、科学配比砂浆。灌浆孔应按照施工图纸进行设置，锚杆孔径大于其直径15cm。在钻孔施工过程，应保障和岩面之间互相平行。施工过程为防止产生粉尘污染，可使用湿喷混凝土方式进行施工。当边坡土层渗透能力较强时，应在喷射之前保障内部的积水被全部排出，喷射混凝土之后，设置水孔，防止喷层发生脱落的问题，影响施工人员安全。在对锚杆进行灌浆之前，应先将灌浆孔清洗干净，在灌浆环节注意灌浆量的控制，保障灌浆压力＞0.8MPa，灌浆体积超出锚杆0.02m3。灌浆过程应连续施工，同时保障灌中的浆料不得小于其体积1/3。要保障锚喷支护质量，灌浆施工结束之后应进行试验，检验施工效果。在锚杆安装过程，应在安装口把锚杆头对准，之后将锚杆迅速插入岩体中，安装之后，应养护3d，期间不可悬挂物体，保障锚杆结构的稳定性[2]。3.3预应力锚索。在高边坡支护过程，常使用预应力锚索技术。在具体施工过程，应先落实锚孔的测量以及放线工作，按照锚孔规格，使用钻机对岩体进行钻孔，之后进行清孔和检验，将预应力锚索制作并安装之后，再进行注浆。在预应力锚索的施工过程，应重点完成以下步骤、施工前落实对施工位置的勘察工作，保障符合施工标准。如果存在潜在隐患，应及时制定出改进措施，防止施工环节产生各类问题。在施工过程落实安全管理各项工作。例如：施工时使用潜孔锤进行钻孔时，应在施工之前对钻孔面进行清理，保障孔中没有灰尘以及松动的石块。否则在钻孔过程，产生较大的冲击力，会导致石块发生脱落问题，对施工人员的安全产生威胁。同时安装锚索过程，为防止钢绞线发生弹出问题，对人员安全产生影响，应使用特制支架将钢绞线固定。在锚索张拉环节，应在伸长位置设置警戒线，防止张拉过程对人员安全造成威胁。3.4排水施工。实践表明，水利工程施工过程，使用开挖排水孔的作业方式也可起到良好的支护作用。由于挖掘排水孔之后，可及时将边坡底部水排除，避免受到水的压力影响，导致边坡稳定性不足。在排水施工过程，要控制开挖水孔的直径小于50mm，开挖倾斜角处于10°~15°之间，并在孔中设置PVC管，防止在排水系统应用过程出现坍塌问题。

4水利工程边坡开挖和支护过程爆破技术应用

此工程在高边坡施工过程应用到力爆破技术，在应用过程应注意以下要点：①合理控制爆破时间，在高边坡开挖过程，应将预裂孔爆破时间控制在75-100s时间范围内，并对炸药使用量合理控制。在基面位置大于30m处药量＜100kg，距离基面位置小于15m位置，药量＜25kg，基面裂孔中的药量＜20kg。②控制两孔钻探施工。主要是爆破孔以及缓冲孔。施工时，先使用液压钻向两孔中钻入，保障两孔的位置和孔距等和施工要求相符。在缓冲孔中药卷长度＜60mm。在爆破孔中，不能使用耦合方式进行装药，避免产生封口困难问题。除此之外，还应注意保障爆破孔周围的空地和预裂面之间的垂向间距＞2.5m。使用手风钻在水平预裂孔上进行钻孔，施工深度在2m左右，相邻孔间距＜50cm，阻塞深度＜50cm[3]。

5结束语

总而言之，水利工程中，开挖高边坡以及支护高边坡属于施工过程重要技术。同时施工过程难度系数高、操作流程复杂，因此，相关人员在实际的施工过程，应注意高边坡开挖环节的准备、清理与开挖顺序，以及支护过程的各项施工流程，保障技术应用的规范性，控制爆破环节时间和药量，促使水利工程在高边坡的开挖和支护施工过程质量更高。

参考文献

[1]黄斌.浅谈水利工程施工中的高边坡支护与开挖技术———以防城港市临海工业区供水项目大垌水库工程为例[J].城市建设理论研究：电子版，2018（31）：183.

[2]陈晓瑞，郝利芬.高边坡支护与开挖技术在水利工程中的应用[J].河南水利与南水北调，2018，47（06）：37-38.

[3]贺敏翔.水利工程中高边坡开挖与支护工程的施工技术的研究[J].江西建材，2016（24）：133-134.

作者:杜玮 单位:中国水利水电第八工程局有限公司