水利水电施工中边坡开挖与支护的施工工艺

摘要：在水利水电工程之中，边坡开挖属于建设阶段极为关键的一个环节，此环节的稳定性紧密关联着整个工程的安全性能以及建设作业的效率。本文旨在研究边坡开挖支护技术的应用，并探究这些技术怎样增强建筑工程的稳定性与施工作业的生产力，从而为水利水电施工的边坡开挖工作提供专业的建议以及学术方面的依据。

关键词：水利水电工程；边坡开挖 ；支护技术 ；

1 边坡开挖与支护技术概述

1.1 边坡开挖的基本概念

边坡开挖是水利水电工程里的关键环节，涉及到斜坡的规划与修整工作。需要对开挖轮廓和体积进行严格管理，以确保边坡的稳定性，防止出现地质事故。地质、水文、结构响应以及生态等因素会影响稳定性以及开挖的复杂程度。为了保障安全和效率，需要进行地质探查、水文调研以及稳定性分析，制定挖掘和支护的方案。在施工过程中，需要持续监测斜坡的稳定性，及时调整计划，以此确保项目能够安全且顺利地推进。

1.2 支护技术分类

支护技术是边坡工程里用于增强边坡稳定性的一系列技术措施。依照边坡的地质条件、开挖深度以及施工环境，支护技术能够分为主动支护和被动支护这两大类。主动支护主要包含锚杆、土钉、预应力锚索等，通过在边坡内部施加预应力来增强边坡的稳定性。被动支护涵盖挡土墙、支撑结构等，通过在边坡外部施加力来抵抗边坡的不稳定力。还有融合了主动和被动支护特点的复合支护技术，例如喷锚支护等，通过喷射混凝土与锚杆的结合运用，既增强了边坡的内部稳定性，又提供了外部的支撑。

1.3 支护技术的选择原则

支护技术的选择原则对于保障水利水电工程边坡的长期稳定性极为重要，在进行选择时，必须基于边坡的地质结构、岩土体的物理力学性质、水文地质条件、边坡的几何形态以及施工环境等关键因素展开综合评估。坚硬的岩石边坡可能更适合采用锚杆或锚索等主动支护方式，而软弱的土层或者破碎的岩石可能需要挡土墙或者深层搅拌等被动支护措施。水文地质条件，特别是地下水位的波动，对支护结构的耐久性有着显著的影响，所以在设计时需要考虑适宜的排水和防水措施。边坡的高度、坡度和长度直接影响支护系统的规模和设计强度。边坡的力学特性，比如岩土体的抗剪强度和弹性模量，是确定支护结构设计参数的关键。施工环境的特殊性，包括可用的施工设备和技术，同样会影响支护技术的选择。经济因素，例如材料成本、施工成本和维护成本，也是决策时不可忽视的要素。选择支护技术时，应当追求安全性、经济性和施工可行性的最佳平衡，进而确保工程的高效、安全实施。

2 边坡开挖支护技术的应用

2.1 边坡开挖前的准备工作

边坡开挖前的准备工作构成了保障工程顺利推进以及边坡安全稳固的关键基础，准备工作主要包括对地质勘察、地形测绘、水文地质考察以及工程计划的制定。在地质勘察过程中，必须对边坡的土石构成、构造界面的属性、潜在的水文状况等进行深入剖析，以便获取边坡的物理与结构性能指标。地形勘察为建设工作提供了精确的海拔和倾斜度数据。水文资源勘探重点关注潜水的分布、迁移特征，以及这些因素如何影响边坡的稳定性。建设规划的制定考虑到了前述勘探的成果，从而规划出恰当的挖掘步骤、加固体系以及工程技术。例如，有一项边坡项目在动工之前，经过地质调查确定了土石的内部摩擦系数为38°，黏结强度为40 kPa，这些建设参数为后续的加固方案提供了关键的参考。

2.2 支护施工技术要点

支护施工技术要点涵盖了支护结构的设计、材料选择、施工工艺和质量控制。在规划过程中，必须仔细考量边坡的地质状况、挖掘深度以及施工场所的特点，从而挑选出恰当的加固方式，例如，采用锚杆系统、土壤锚固、喷射锚固技术或者综合性的加固体系。在选择构建材料时，必须保证支撑结构的持久性和稳定性得到充分保障。例如，锚固装置应当采用能够提供充足承载力和抗腐蚀特性的钢质材料。在施工过程中，必须严格遵循设计规范，以保证支撑构造的建造质量，包括但不限于锚杆的打孔、注浆以及拉伸等步骤。质量监控依靠实地考察与实验来确认支撑构造的性能。例如，对锚杆的拉拔力度检测和对喷射锚固混凝土的耐压能力评估。

2.3 支护施工中的监测与控制

支护施工中的监测与控制对于持续判断边坡的稳固程度以及确保作业安全至关重要，监测项目涵盖了边坡的移动、张力、地表水位以及支撑构造的运行状况。位移观测可以实施地面位移观测和深层位移观测，目的是衡量边坡的形变情况。应变观测专注于对支撑构造及地质体内部的压力变化进行跟踪。地下水资源的深度观测有助于掌握水文及岩土工程状况对边坡稳定性的作用。辅助体系的运行状况追踪，例如，锚固件的预张力衰减以及喷射混凝土的裂痕扩展，都能够为施工条件提供参考。管理策略包括改进施工计划、增强支撑体系以及实施紧急预案。

3 边坡开挖支护技术案例分析

3.1 国内外典型案例介绍

在国内外的水利水电工程中，存在多个边坡开挖支护技术的典型案例。例如，中国的三峡大坝工程，其边坡高度超过100米，地质条件复杂，采用了多种支护技术，包括预应力锚杆、土钉墙和喷锚支护。在预应力锚杆的应用中，锚杆长度达到60米，预应力达到2000kN，有效提升了边坡的稳定性。土钉墙的使用，通过土钉与土体的相互作用，增强了边坡的整体稳定性。在喷锚支护方面，喷射混凝土厚度达到25厘米，与锚杆结合使用，形成了复合支护系统，显著提高了边坡的抗剪能力和抗滑能力。

国外的案例是挪威的Røldal水电站，其边坡高度达到200米，采用了先进的地质雷达技术进行地质勘探，并结合数值模拟方法对边坡稳定性进行深入分析。在支护技术的选择上，该工程采用了自进式锚杆和预应力锚索，锚索长度超过100米，预应力达到3000kN，有效控制了边坡的变形。工程还采用了智能监测系统，实时监测边坡的位移、应力和地下水位，以确保施工的安全性。

3.2 案例中支护技术的选择与应用

在上述案例中，支护技术的选择与应用体现了对工程地质条件、设计要求和施工环境的综合考量。在长江三峡水利枢纽工程的实施过程中选择适用的预应力锚固系统，是考虑到了陡峭的边坡和复杂多变的地质环境。为了提高边坡的稳固程度采取了预先施加张力的方法。使用土钉墙是为了增强边坡的局部稳定性，特别适用于那些地质条件不佳的区域。喷射锚固技术的综合运用极大地增强了边坡的抗剪能力，也提升了边坡的整体稳固性。在勒达尔（Roldal）水力发电项目中采用自钻式锚杆和预张式锚固系统的决策，是基于对陡峭悬崖、复杂地质状况的深入分析。自钻式锚杆能够适应各种地质环境，预紧力锚索能施加更高的预紧力，有效抑制边坡的位移。智能化监控系统的采用为施工过程提供了实时监测与控制的技术保障，保障了施工的稳定性。

在深入研究这些代表性实例后，可以发现，支护技术的选择与应用需要全面评估工程的实际状况，涉及地质状况、坡面高度、施工环境等因素。高度先进的监控手段与施工过程控制同样构成了保障工程安全的核心要素。这些典型案例为相似项目提供了重要的知识和技术参考，有利于提高边坡挖掘保护工作的安全性和可靠性。

4 结束语

本文通过深入剖析边坡开挖支护技术的理论基础、关键技术及其在水利水电工程中的应用案例，总结了边坡稳定性分析的重要性和支护技术的有效性。实践证明，合理选择和科学应用支护技术，结合精准的监测与控制，对于确保边坡工程的安全性和提高施工效率具有决定性作用。未来，随着新材料、新技术的发展和应用，边坡开挖支护技术将更加完善，为水利水电工程的安全稳定提供更为坚实的保障。

参考文献：

[1]袁欢.水利工程施工中的边坡开挖及防护技术[J].水上安全，2024（3）：160-162.

[2]郝泽维.水利水电工程边坡开挖支护施工要点[J].中国电力企业管理，2024（3）：94.