水利工程高边坡支护施工的稳定性控制研究

引言

高边坡稳定性受地质构造、岩土特性和外部荷载等多因素影响，支护施工需综合考虑这些因素。现代监测技术和数值模拟手段的发展，为施工过程稳定性评估提供了新的技术支撑。基于监测数据的反馈分析能够优化支护参数，实现施工过程的精准控制。这些技术进步显著提升了水利工程高边坡施工的安全性和可靠性。

1 水利工程高边坡支护施工稳定性影响因素分析

1.1 地质条件对稳定性的影响

地质构造特征直接决定了高边坡岩体的结构完整性。岩层产状变化导致不同区段的抗滑能力差异，层面倾向与坡面关系影响整体稳定性。岩体节理裂隙发育程度控制着潜在滑裂面的形成条件，节理间距和贯通率决定了岩体破碎程度。软弱夹层的存在降低了滑移面的抗剪强度，形成薄弱带。风化程度差异造成岩体力学性能不均匀分布，表层风化带强度显著降低。

1.2 水文状况对稳定性的影响

地下水位波动改变边坡岩土体的有效应力状态，水位上升导致孔隙水压力增大。渗流场分布影响岩体结构面的软化程度，持续渗流加速软弱夹层的泥化过程。降雨入渗引起非饱和区基质吸力丧失，降低表层土体抗剪强度。动水压力作用推动岩块沿结构面位移，渗透力改变滑体的力学平衡条件。地下水的化学作用促使岩体胶结物质溶解，结构面抗滑性能逐渐劣化。

1.3 外部荷载对稳定性的冲击

地震作用产生惯性力和动水压力，改变边坡受力状态。库水位骤降形成指向坡内的渗透力，减小抗滑力分量。交通振动荷载持续作用导致结构面材料疲劳损伤。坡顶堆载增加下滑力矩，改变原有平衡状态。温度循环变化引起岩体裂隙冻胀和热应力。风荷载对表层松散体产生拖曳作用，引发局部垮塌。波浪冲刷作用掏空坡脚支撑区域，减小阻滑力。

2 水利工程高边坡支护施工稳定性控制技术措施

2.1 锚杆支护的稳定性控制技术

锚杆支护采用全长粘结型锚杆增强岩体整体性，通过钻孔注浆使杆体与围岩形成共同受力体系。施工过程需严格控制钻孔角度偏差，确保锚杆轴线与潜在滑裂面保持最佳交角。注浆材料采用早强水泥浆液，保证浆液在裂隙中的充分扩散和密实填充。锚杆长度根据潜在滑移面深度确定，锚固段需穿过可能滑动面进入稳定岩层。锚杆布置采用梅花形分布，间距根据岩体破碎程度和设计荷载确定。张拉锁定工序需在浆体强度达到设计要求后进行，预应力施加过程分级加载。

2.2 挡土墙支护的稳定性保障手段

重力式挡土墙通过自身重量抵抗土压力，墙身采用阶梯式断面增加抗滑稳定性。基础埋深需满足冻胀和冲刷要求，底部设置凸榫增强抗滑能力。墙后设置排水系统，包括反滤层和排水管，降低静水压力。挡墙材料选用毛石混凝土或浆砌块石，保证砌体强度和整体性。墙面设置沉降缝和伸缩缝，间距根据地质条件和温度变化确定。墙背回填采用分层夯实，每层厚度控制在 300mm 以内。泄水孔按梅花形布置，孔径和间距根据水文地质条件设计。

2.3 喷射混凝土支护的质量把控要点

喷射混凝土采用湿喷工艺，配合比设计满足早期强度和耐久性要求。喷射前需清理岩面松动石块，保证新鲜岩面外露。钢筋网片安装位置准确，与岩面保持设计距离并固定牢固。喷射作业分段分层进行，每层厚度控制在 50-70mm 范围内。喷枪与受喷面保持垂直，距离控制在 0.8-1.2m 之间。喷射混凝土终凝后及时养护，保持表面湿润状态。厚度检测采用预埋标尺法或钻孔取芯法，确保达到设计要求。表面平整度控制在 30mm/2m 范围内，超挖部位采用同级混凝土补喷。

2.4 预应力锚索支护的施工关键技术

预应力锚索钻孔采用跟管钻进工艺，保证成孔质量并防止塌孔。锚索体选用高强度钢绞线，防腐处理采用油脂填充和 PE 套管保护。内锚固段长度根据设计荷载和岩体条件确定，采用压力注浆确保密实度。张拉设备经法定计量机构标定，分级加载至设计值的 105% 后锁定。自由段采取防腐处理并安装对中支架，保证钢绞线均匀受力。外锚头采用钢垫板和锚具组合，承压面与锚索轴线垂直。封锚混凝土强度等级不低于 C30，保护层厚度满足设计要求。

3 水利工程高边坡支护施工稳定性监测与评估

3.1 监测指标的确定与选取

边坡变形监测指标包括表面位移和深部位移，采用全站仪和测斜仪进行测量。应力应变监测指标涵盖支护结构受力状态和岩土体应力变化，通过埋设钢筋计和土压力盒获取数据。地下水位监测指标选取观测孔水位变化，监测渗流场动态演变。环境因素监测指标包含降雨量和地震动参数，建立与边坡响应的关联分析。支护结构工作状态监测指标涉及锚杆轴力和挡墙位移，反映支护体系效能。各监测指标依据边坡工程等级和地质条件差异化配置，形成完整的监测指标体系。

3.2 监测方法与设备的应用

表面位移监测采用全站仪测量监测点三维坐标变化，配合 GNSS 技术实现全天候观测。深部位移监测使用固定式测斜仪，通过测斜管获取不同深度水平位移量。地下水位监测采用自动水位计，实时记录水位波动过程。支护结构受力监测应用振弦式传感器，测量锚杆轴力和挡墙土压力。裂缝监测采用裂缝计和位移传感器，量化开裂发展程度。环境监测配置雨量计和强震仪，记录外部作用因素。自动化监测系统集成各类传感器，实现数据远程传输和集中管理。

3.3 数据处理与分析的流程

原始监测数据经过滤波去噪处理，消除偶然误差和系统误差影响。位移数据采用时间序列分析方法，识别变形发展趋势和周期特征。多源监测数据通过空间插值技术生成整体变形场，评估区域稳定性。监测数据与数值模拟结果对比分析，验证计算模型的可靠性。关键指标建立过程线图，分析其与施工工序和环境因素的关联性。异常数据采用趋势外推法和灰色预测理论进行研判。定期编制监测报告，包含数据处理结果和初步分析结论。

3.4 稳定性评估标准与预警机制

边坡稳定性评估采用变形速率控制和累计变形量双控指标。预警等级划分为正常、注意、预警和警报四级，对应不同响应措施。位移速率评估标准考虑地质条件和施工阶段特征差异化设定。支护结构工作状态评估依据设计容许值确定控制标准。地下水位变化评估结合渗流稳定分析确定临界阈值。预警触发机制采用多指标综合判断模式，避免单一指标误报。预警信息发布实行分级管理制度，明确各层级处置权限。预警响应包括现场核查、数据分析、方案调整和应急处理等环节。

结束语

水利工程高边坡支护施工的稳定性控制需结合地质勘察、支护设计和动态监测等多方面工作。未来应进一步优化支护结构参数，完善施工过程监测体系，提升自动化控制水平。通过技术创新和工程实践的结合，将为高边坡施工安全提供更可靠的保障。

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