浅谈水利水电工程边坡开挖支护的施工技术与应用

浅谈水利水电工程边坡开挖支护的施工技术与应用

王寒春

身份证号码：450324198511211959广西省南宁市530021

摘要：随着经济和社会的快速发展，对能源的需求也在不断增多，为了满足需要我们必须大力兴建水利水电工程。为了保证工程质量，必须要重视对工程边坡的开挖和支护技术，这样才能更好的为经济的发展提供帮助。接下来，我们就对这个问题进行详细的介绍。

关键词：水利水电工程；边坡开挖技术；支护技术

1、引言

现在，水利水电工程已经成为影响经济发展的重要因素，但是在建设过程中要受到各种地形和地质因素的影响，这就大大增加了水利水电工程的建设难度。利工程施工中进行边坡开挖的主要方式是分层式，即从上到下的开挖方式，在使用过程中，还要将施工的区域划分出来，以便可以对不同的层次采取不同的施工步骤和方式。接下来，我们就以实际工程为例对这个问题进行详细的介绍。

2、实际工程案例

该水利水电工程属于II等工程，经过一系列的调查研究表明，这个工程的支护和开挖工作量为以下内容：明挖的土方工程为24.62万立方米，明挖的石方为56.09万米，护坡的混凝土为0.83万米。根据工程的设计图我们可以了解到，工程边坡最大的开挖高度达到了120米。在水电站中一共安置了4台水轮发电机组，机组的安装高程达到了58.9m。

3、开挖边坡的具体操作方式

3.1土质边坡的开挖方式

在修建水电站时要开挖土质边坡，在施工时必须要保证一定的施工顺序，即由上至下进行。另外要确保每一次削坡层的厚度要控制在3米之内。削坡结束之后要使用反铲挖掘机进行作业面的削坡操作，另外在削坡的同时要进行修坡，要安排专业的施工人员进行。在施工过程中反铲挖掘机要通过已经修筑好的施工道路，并且建立起“之”字形的道路，这种形式有很多优点，最主要的是可以在作业过程中减少集渣环节，这样就可以有效的提高施工效率，降低施工成本。另外，在施工过程中还要加强检查力度。

3.2开挖岩质边坡的方法

一般我们都采取钻爆法来进行岩质边坡的开挖施工，开挖的顺序也是从上到下进行的，并且采取毫秒微差梯段爆破和喷锚支护的方法。

3.2.1开挖逐层爆破。在开挖岩质边坡时，依据设计的规定应该采取分层的梯段爆破法。一般要将梯段的高度合理的控制在6到10米。由于岩质边坡是较薄的顺向的坡，另外开挖的坡角要比岩层的倾角大，所以最好不要进行太大的切脚开挖。经过研究调查显示，我们要将开挖爆破的梯段控制在6米左右，这样才能减少爆破的药量。

3.2.2台阶式分层爆破开挖。在经过一定的施工之后，边坡会受到各种因素的影响，这样就会加大支护难度。在爆破、岩层切脚和上层岩层的作用下，经常会出现滑塌现象。这是很不安全的，所以我们必须采取分层爆破的方式。

3.2.3薄层爆破开挖。对距边坡12m内侧的岩体采取薄层爆破开挖，其开挖高度控制在3m左右。

3.3槽挖方法

针对地质条件复杂、开挖质量要求高的施工状况制定了槽挖施工技术措施，采取快慢结合的不同方式进行开挖，即拉槽分层爆破开挖，临近建基面的保护层开挖。

3.3.1拉槽分层爆破开挖。对不影响边坡稳定、无轮廓尺寸要求和建基面要求的岩体进行开挖，即对于设计边坡轮廓线12m以外的岩体采取垂直于河床方向的交错拉槽开挖方法，然后进行扩挖，分层下卧，层厚控制在6m。施工实践证明：这种开挖方法机械化使用程度较高，挖、装、运匹配，实现了快速施工。

3.3.2临近建基面的保护层开挖。对于超挖问题我们要进行严格的控制，这样才能确保建基面的爆破效果，减少在爆破过程中出现的裂缝。所以，在开挖时一定要重视质量问题，要对临近建基面的保护层采取浅孔、密孔、少药量的钻爆技术进行开挖。

3.4钻爆设计方法

岩质边坡开挖的钻爆设计是很关键的环节，其对于改善开挖质量、加快施工、提高效率等有着重要的意义。设计钻爆时必须根据实际情况进行，在掌握岩石情况时必须做好岩石结构勘察，采取生产性爆破试验及对爆破参数准确调整。此次工程中，岩质边坡的钻爆施工积极采取了微差起爆技术、预裂爆破一次开挖成型技术，在对爆破设计、单响爆破药量、起爆顺序优化调整之后，被爆岩体的破碎程度显著改善，从而有效控制了爆破振动给边坡岩体造成的损坏，维持了2号导流洞工程的合理性。

4、边坡开挖支护施工技术措施

水电站边坡支护施工紧跟开挖作业面并滞后于开挖作业面1个台阶进行，这样既可避免开挖区域出现塌方，同时又加快施工进度、保证了施工安全。具体采用如下施工方法：

4.1锚杆施工方法

锚杆是边坡支护施工中常用的方法，水电站结合边坡锚杆开展一期支护的方面较多。通常锚杆依照梅花的形状来进行布置，倾角控制在30°上下，要选择符合标准的焊管和扣件，还要搭建好临时的脚手架施工平台，做好安全防护的措施，最好在脚手架上面铺设比较结实的竹胶板，还要在支架周围安装安全网，切实保证施工人员的人身安全。整个操作过程利用焊管和扣件搭设脚手架结构，脚手架层高在2.2m左右，钻孔需参照岩石走向、倾角等情况对锚杆孔角度调整，钻头直径要比杆体直径大18左右，钻孔钻到标准深度之后，需采用高压风清理干净，把孔内杂质去除。锚杆选用II级普通螺纹钢筋，水泥采用强度等级不低于P042.5的普通硅酸盐水泥，砂选用最大粒径小于2.5的中细砂，水泥砂浆强度等级为M20，采用人工注浆并安装锚杆。

4.2钢筋网铺设

水电站在边坡施工中为有效遏制边坡岩体遇水后发生塌滑、塌方等地质灾害，在边坡的破碎区域选用挂钢筋网的手段以进一步提高边坡的稳定性。

4.3喷混凝土施工

喷混凝土也是在早期的边坡支护过程中经常使用到的方式，主要的实施内容就是强化和封闭已经开挖好的基建面层，有效降低水利工程基建面在阳光下曝晒的频率，并减少风吹雨淋的次数，保证基建面的质量。该施工方法是在边坡开挖、放空洞出口边坡开挖、右坝肩开挖中普遍使用，并取得了良好的效果。

本工程在边坡喷混凝土的施工中，通过放空洞出口配备的2台JS1500型强制式拌和机统一供应混凝土，采用混凝土搅拌运输车将混凝土运至施工现场，利用锚杆施工己搭设好的钢管脚手架平台，采用TK961型混凝土喷射机按湿喷法工艺喷射C20混凝土，喷射混凝土的厚度为10—20cm喷混凝土施工时由预先埋设的钢筋条进行控制，采用钻孔法检查其喷射厚度。

4.4排水孔施工

考虑到边坡长时间的排水问题，避免山体中的水压力给边坡带来过大的损害，制定边坡永久排水孔布设方案则成为了支护施工较为常用的方法。永久排水孔在喷混凝土或贴坡混凝土区域中的运用广泛，其对于减轻山体内部的水压很有帮助。

4.5贴坡混凝土支护

贴坡混凝土在边坡施工支护中是普遍采取的一种方式，该操作对水电站边坡施工的运用条件为后坡高程达390m，该坡混凝土是厚度大于4cm的C20混凝土，为保证顺向边坡的稳定性而在边坡

局部陡峭的区域增加钢筋条带混凝土。选择贴坡混凝土时要确保良好的持续性，施工操作必须按照水工混凝土的标准严格控制。

5、边坡施工中安全监测及防护措施

边坡施工会受到很多因素的影响，比如说施工周期和爆破安全距离等。这就造成了边坡支护与边坡开挖之间存在着一定的空间差和时间差，从而造成边坡安全隐患。另外，在开挖区的原始山坡上本身就存在着很多坡面危岩，当有降雨时，在雨水的作用下很容易出现下滑，这就增加了施工的安全隐患。为了保证施工的安全性，我们必须在施工时严格按照以下内容进行：

（1）对开口线以外原始边坡坡面危岩进行处理。

（2）对边坡开口线上下一定范围进行锁口和锚固。

（3）对开挖边坡的巡视检查，做好地质预报工作。

（4）对地质不利结构面的重点辨识和处理。

（5）协调好开挖与支护的关系。

（6）利用马道层层设防，防止上部滚石坠物伤人。

（7）重视边坡安全监测成果对施工的指导作用。

6、高边坡加固治理方法及应用

6．1混凝土抗滑结构的应用6．1．1混凝土抗滑桩

抗滑桩是穿过滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，用以支挡滑体的滑动力，一般设置于滑坡的前缘附近，起稳定边坡的作用，用于正在活动的浅层和中层滑坡效果较好。为了能使抗滑桩更有效的防止滑坡，在设置时应将桩身全长的1／3～1／4埋置于滑坡面以下的完整基岩或稳定土层中，并灌浆使桩和周围岩土体构成整体，并设置于滑体前缘部分．使其能承受相当大的压力。

6．1．2混凝土沉井

沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行，其结构设计是根据沉井的场地布置、受力状态及基坑的施工条件等因素决定。在高边坡工程中，沉井具有抗滑桩的作用和挡土墙的作用。

沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工难点。沉井下沉，是沉井的关键工序，其质量的好坏将直接影响工程的质量和进度，在下沉时，应尽量减少土体作用在沉井外壁的摩阻力；应在混凝土强度达到100％时方可开始挖土下沉；下沉过程中需控制防偏问题，并做好及时纠偏措施等。而封底如不成功，将会导致沉井内部出现渗漏。严重影响沉井寿命，因此，在封底前，应清洗基面；在混凝土强度达到70％时，应浇筑混凝土封底。

6．1．3混凝土挡墙

混凝土挡墙是借助自身的重量以支挡滑体的下滑力的一种有效防止滑坡的常用方法，并可与排水等措施联合使用。它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡，阻止滑坡体变形的延展，具有结构简单，能快速起到稳定滑坡作用等优点。在设计混凝土挡墙时。应根据最低滑动面的形状和位置来设计挡墙基础的砌置深度，并在墙后设置泄水孔，使其不仅能削弱作用于挡墙上的静水压力，还能防止墙后积水浸泡基础而造成的挡墙滑移。

6．3减载、排水等措施的应用

6．3．1减栽反压

减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力，其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分，但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来，即将减载削下的土石堆于边坡或滑坡前缘阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施应用于上陡下缓的滑坡效果更好。

6．3．2表里排水

排除地下水的方法，可根据地下水的埋深分为浅层地下水和深层地下水排水工程两种。浅层地下水排水工程可采用截水沟、盲沟和水平钻孔等方法；深层地下水排水工程可采用截水盲沟、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水，将尽可能降低边坡岩体地下水位，减小渗水压力，改善边坡稳定条件，提高边坡稳定性。

6结语

边坡开挖与支护工程的施工作为水利工程施工中的重要环节，边坡开挖与支护工程的施工质量将直接决定整个水利工程施工的质量。在上述水利工程中，采用了比较科学合理的施工技术，对边坡的开挖与支护都起到了有效的质量控制，不仅可以保证工程在预定的时间内完成所有的施工项目，还可以提混凝土的施工质量和边坡开挖的效果，为水利工程的最后完工提供了便利的条件，也为同行业和相关领域的建设提供了可供参考的施工方案。

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