水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用

高嘉裕

摘 要：水利水电工程既可以抵御洪灾和预防干旱，同时还可以进行发电，从而保障当地电能供应的充足性，因此，该工程项目的修建，能够推动社会经济的持续发展。在进行水利水电项目施工建设时，应当注重对边坡开挖支护技术的应用，确保整体建设质量以及工程的正常运作，降低经济损失。以边坡开挖支护技术为主题，对其在水利水电工程中的应用展开分析，探讨了其应用要点，以期能为我国水利水电事业的进一步发展起到帮助。

关键词：水利水电工程;施工;边坡开挖支护技术

中图分类号：TV551.4                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2022）06-0010-03

0 引言

在水利水电项目建设时，因为施工现场的环境较为复杂，而且工艺流程繁琐、工期较长，因此容易出现施工质量问题，特别是在正式开展施工作业与后续运营管理过程中极易发生各种问题。而在进行边坡方面的施工作业时，若是未能严格遵照施工规范与作业章程开展开挖与支护工作，就容易导致边坡存在质量缺陷，从而引发边坡失稳、沉陷等问题，导致工程项目无法正常投入使用，还存在一定的安全风险。为此，务必要加大对边坡开挖防护技术的深度研究力度，清晰掌握施工作业的难点与关键点，而且制定合理的施工方案，保证边坡施工活动的顺利完成。

1 不同结构特点的边坡开挖技术

1.1 土方明挖和石方明挖技术

明挖即为在开挖施工时并不采取支护方式，直接使用机具设备实行地面的挖掘作业。该技术主要包括土方明挖与石方明挖两类。而在运用土方明挖技术之时，应当按照工程设计图进行开挖施工，要在对应建设边坡的位置预留适当的空间，通过人工修整的方式提高边坡的平整性，把堆积的多余土体送到指定区域。相较于土方明挖而言，在应用石方明挖施工技术之时，工作人员首先应当对边坡岩石稳定程度加以调查分析，按照具体状况来对施工过程中有可能发生的问题制定防范对策。针对部分坡度偏陡峭的边坡，应当对其实行合理的分梯度，而针对部分深度偏深的边坡，则应当采取分层开挖的方式进行挖掘[1]。

1.2 岩质边坡开挖

此种开挖方式相较于土质边坡开挖方式具有一定差别，在实际施工期间，岩石质地可能会发生变化，针对这种情况应当选取合理、高效的开挖方法，按照岩石性质与硬度，选取适宜的爆破方式，同时要按照由上至下的原则，持续提升边坡开挖质量与作业效率，以较快的速度迅速完成边坡开挖任务。在进行岩质边坡开挖施工之时，应当合理选取爆破方式，以确保开挖作业的高质、高效完成，具体应当按照岩层层次的分布状况加以确定，此外也需要按照岩层角度与高度合理选定爆破点，提升爆破质量。一般而言，水利水电工程类边坡岩层大多厚度较低，因此务必要严格选取爆破点，对并切角加以合理控制，尽可能防止对边坡开挖质量带来负面影响。在进行岩质边坡开挖时，可采取台阶式分层爆破的方式，在实际施工作业中，为了防止爆破波及范围过大而给边坡带来负面影响，便可采用台阶式爆发实行爆破，以此充分保证边坡作业的安全性与稳定性[2]。

1.3 挖槽施工技术

在边坡开挖施工时有可能需要对原定的施工地点作出调整，此时便可采取此种施工技术。而在实际施工时，为了有效提升此项技术的运用效果，可利用钢筋网来辅助作业。使用钢筋网可以显著降低中间贴合的空隙，进而让整体地基更为稳固、扎实，而这同时也能够为后续的安装锚杆奠定可靠的基础，能够大幅提高支护项目的稳定程度，确保施工作业的安全开展。

2 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用

2.1 边坡开挖

实行边坡开挖施工的一项关键性前提条件便是地质，通常情况下若是实行边坡开挖施工的目标区域地质环境较差，则会对施工活动带来重大影响，使得边坡开挖施工难度变高。相对来说，若是目标开挖区域的地质环境较佳、土质较软，则难度系数会相对略低。不过，不论是在何种地质环境下开展边坡开挖，地质都是影响施工质量与效率的重要因素。例如，施工现场的土质偏软，则在进行边坡开挖施工时，尽管会具有一定的優势性，不过在后续开展支护作业时，就会因为土壤内水分太多而导致支护难度较高，而且极易出现支护效果不满足预期标准的问题。而若是施工现场土质较硬，则在边坡开挖环节的施工作业相对于软性土质而言并不具有任何优势，不过，相对来说在后续支护环节会因为具有更强的稳定性，而更易取得良好的支护效果，而且也不容易受到其他因素的干扰。通常而言，对于这两种土质，在开展边坡开挖施工时所采取的开挖方法也会存在一定差异，例如对于软土地质的开挖施工，工作人员应当严格按照有关施工流程实行作业，对于边坡开挖的削坡环节，工作人员应当注意确保施工现场的泥土层厚度的均匀性，不然便会给后续的支护施工带来不良影响，使得边坡中发生受力不均匀的状况，若是情况较为严重甚至还会发生穿壁问题。而对于硬性土质开展边坡开挖施工，例如在岩质区域的开挖作业，施工人员所应当考虑的内容覆盖面较广，不仅要求对此区域的岩质硬度加以调查掌握，还应该在制定爆破施工方案的同时确定必要的防护对策[3]。

2.2 仪器技术检测

水利水电项目的施工环境往往地形较为陡峭、险峻，并且施工区域的水流具有较强的动能。在此种地势环境下修建水利工程，其后便可以合理利用瓷器区域的水流动能实行发电。因为施工区域地形的因素，作业人员在具体施工作业时大多会利用爆破技术辅助施工，而在开展爆破施工前，作业人员还要重点关注的一项内容便是，务必要对施工期间用到的仪器设备实行仔细的检测，从而充分确保仪器功能的完好性，为施工作业活动的顺利开展以及全体作业人员的人身安全提供可靠保障。并且，施工企业也需要对目前所掌握的爆破技术进行研究与创新改进，对技术层面存在的各种不足问题予以补足，改良爆破技术，从而做到以最低的投入取得最高水平的经济效益，以此达成提升综合工程效益的目标。

2.3 钻爆设计

钻爆设计主要是针对水利水电项目施工现场及其周边区域的岩层硬度展开研究分析，基于其硬度特征来确定爆破施工的具体强度，并以此为基础提升爆破施工的效率与质量，达成对工程项目工期的有效把控。因为爆破设计工作中具有安全风险，就会对作业人员的生命财产安全带来危险，所以怎样有效保证作业人员的个人安全便成为施工企业目前重点关注的话题。为此，施工企业先是应当准确计算出安全范围，并且要采取有效措施避免钻爆区域的山体出现滑坡灾害，避免爆破区域的部分山体失去稳定，而在爆破期间发生崩塌问题，使得岩石从高处坠落，而给工程项目的施工建设与作业人员的人身安全带来重大影响。所以，水利水电项目的施工企业必须要提高钻爆设计的质量[4]。

2.4 爆破开挖

对于土质偏硬的施工区域，在进行边坡开挖时普遍是采取钻爆法，就目前国内的建设行业而言，钻爆法已经具有较长的使用历史，尤其是在传统的铁路隧道建设中，其已经演变成为一种打眼放炮的基础钻进施工方法。而随着科技水平的持续提高，此项技术在许多建设场景中已经不太适用。新式的钻爆法属于一种新型技术，综合了隧道施工经验与岩体力学原理，把锚杆与喷射混凝土加以结合。新式钻爆法运用于水利水电使用建设中，具有非常突出的特征和较强的实用性，此项施工技术可以在隧道岩体开挖之中起到独有的自承作用，而锚杆在此之中则主要发挥的是稳固围岩的作用。通过长期的探索、实践运用与技术改良创新，钻爆法的优势作用得到了充分的体现，首先是运用该技术开挖成洞耗时较短，所要求耗费的施工成本不高。而从作业安全的角度进行考虑，主要可以显著提高工程安全系数和作业自动化程度。而从施工灵敏度的角度进行分析，钻爆法不会受限于地质岩体断面形状，可以灵活地应用于高强度地应力、突水涌泥等多种类型的复杂隧道环境之中。

目前来看，爆破施工主要是按照非电雷管空间的微差序列实行爆破，欲裂孔要求设置在类似梯孔爆炸时间的100 ms之前。在开挖作业中，若是岩层倾斜角度较低，则需要将切角开挖也一并调小，使得梯度高度被控制在6 m上下。而在具体施工作业之中，应当按照土质特征的不同选取合适的施工方式。

2.5 边坡锚杆支护

此种支护形式在水利水电项目的边坡中应用较为普遍，其具有占地面积较小、安全性较强等优势。锚杆施工质量将会直接决定边坡的整体安全性，因此对其实行质量管控十分重要。首先是需要严格把控好各种原材料的选择（例如钢筋、水泥、砂石等），对于注浆锚杆水泥砂浆内加入的速凝剂与其他外加剂，其中不可存在会对锚杆存在腐蚀性的物质。同时，还要保证锚杆钻孔孔位准确，孔的深度、直径都能满足技术标准要求。在钻孔结束之后，再使用高压风把空中残渣与水完全吹除。对于孔深度较高、成孔难度较大的锚杆，可以采取先插进再注浆的工艺，把锚杆与灌浆系统放入空中，对锚杆与灌浆系统装设对中支架，从而确保锚杆与注浆系统保持居中。珠江系统主要包括了排气管与进浆管，孔口使用注浆塞或者是环氧砂浆实行封闭处理，锚杆注浆机从进浆管注浆，在排气管出浆之后，则可以将进浆管与进气管予以闭合。在碰到锚杆孔用水的问题时，需在锚杆孔周围进行钻孔排水或者是对其实行灌浆处理，又或是可使用其他排水防水方案，以此确保水泥砂浆不会被水流带走与稀释。在锚杆安装完毕之后，在砂浆充分凝固之前，不得对锚杆进行敲击、碰撞和拉扯，也不得在其上悬坠重物。

2.6 边坡喷混凝土支护

该项支护方式具有非常高的运用价值，能够很好地保障边坡总体稳固性，对于边坡支护难度不高的区域较为适用。此方法主要是利用砼的喷射来实现稳固边坡的作用，同时还能基于砼的喷射起到隔离的作用，当养护至一定强度之后便能够抵抗风雨的持续侵蚀，缓解外部因素带来的负面影响，提高整体的支护效果。当进行边坡混凝土支护喷射之前，需要先把表面的杂物与垃圾全部清理干净，同时对比较光滑的岩面加以处理，在建设好工作平台之后，借助高压水对平台表面予以冲刷清洗。面对遇水之后易于发生潮解的岩层表面，最佳处理方式是使用高压风予以清理。对于需要进行挂网的混凝土喷射施工，需要将钢筋网沿着开挖面铺设，在规定位置进行混凝土的喷射之前铺设钢筋网。使用锚杆头点焊固定，对于中间部位使用膨胀螺栓实行加密固定，对于网间接头则使用铅丝予以稳固，需要将钢丝网保护层厚度控制在20 mm以上。对于边坡喷射混凝土施工，需要采取分层分段分片的方式有序开展，而且喷射的次序为自下至上，对于不平整的位置需要先进行凹陷部位的喷射，然后再进行招聘。而在进行混凝土的分层喷射之时，应当在前一层完全终凝以后再开始，若是终凝之后超过了1 h再实行喷射，那么就需要先用高压水对前层实行充分冲洗。喷射厚度可使用埋设铁钉的方式实行把控，在各个部门全部施工结束之后，要把标志物放入混凝土内，不然就要实行合适的补喷处理。若是基岩表部具有渗漏问题，但是实际渗漏量不多时，可以在喷射之前实行吹扫，其后依照由远至近的原则，先进行干拌混凝土的喷射，可在其中加入速凝剂，从而减少终凝时长，待到水彻底止住以后，再按照设计配合比实行封闭喷射。

2.7 安全辅助钢筋网

边坡开挖支护技术的主要实施目的在于巩固水利水电工程的边坡，提高工程项目的安全性与稳定性。在边坡开挖支护施工中，安全辅助钢筋网的主要作用是提高施工作业的安全性与稳固程度，此项技术主要是使用钢筋网来对施工破碎区域进行保护。由于水利水电项目涉及范围较广，而且在施工现场的地质环境也存在一定的差异，部分区域岩体十分坚固，施工起来十分便利，而部分区域岩体比较脆弱，较易发生滑坡和塌方等事故，为此，便要求使用安全辅助钢筋网来实行安全防护处理。安全辅助钢筋网通常是使用48 mm的钢管，而且钢筋网可供选取的种类比较多，一般是使用20 cm × 20 cm 的。钢筋网是安设在工程破碎区，特别是在勘察阶段若是发现重要的开挖区域内存在破碎区，则更是应当注重对安全辅助钢筋网的安设。比如，在某项水利水电工程建设过程中，发现开挖区内分布着破碎地段，这时施工单位就应当对此地段展开调查，再搭设脚手架，辅助作业人员安设钢筋网。一般情况下，钢筋网的安装要求用到许多材料，所以，必须要为运输车辆预留出合适的通行空间，为了确保周围场地的安全性，在进行钢筋网设计之时，需要尽可能地增大钢筋网捆扎的面积，把钢筋网面和岩石表面加以紧密贴牢，然后便可进行钢筋网接头与锚杆头的焊接施工，基于两者的焊接构成完整的钢筋网防护结构，保障边坡的稳固性。

3 结语

在水利水电工程施工中，落实好边坡开挖与支护工作十分关键，在具体施工作业中，需要先保证开挖作业的安全性，边坡结构的稳固性，在这一基础上，要使用合理的支护技术，从而充分保障水利水电项目的安全性，使之整体质量更加可靠。在进行边坡施工时，必须要对现场的环境状况、地质特征加以充分了解，再制定开挖和支护施工方案，以此为后期施工作业的顺利进行提供可靠基础，这样方能良好的保障水利水电工程的建设质量。

参考文献

[1] 唐志強.边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的运用分析[J].建筑技术开发，2021，48（20）：100-101.

[2] 李国辉.水利水电工程施工中边坡开挖支护技术探究[J].农村实用技术，2021（9）：122-123.

[3] 侯明明，张小艳.边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的运用分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（7）：186-187.

[4] 李涛.水利水电工程施工中的边坡开挖与支护技术[J].中国新技术新产品，2021（12）：73-75.