水利工程施工中边坡开挖支护技术应用研究

前言： 水利工程在国家基础设施创建过程中起到十分关键的作用，它关乎民生需求能否得到满足以及经济发展进程能否顺利推进，这些工程担负着水资源调配，防洪减灾等基本功能任务，并且对农业灌溉，电力供应等产业的发展也起到支持作用，所以，在水利设施建设期间，边坡支护属于保证工程安全的基本工作之一，其技术水平及执行质量直接关联到整个项目成败与否。

1.项目介绍

某水利枢纽工程流域面积超过 312 平方公里，是一项具备多种效益的水资源开发与利用设施，包含了城镇供水、流域防洪以及农业灌溉等诸多功能。项目位于工程区两岸边坡处理是施工过程的重点之一，开挖支护工作的范围涉及左右坝肩，因为工程的地质情况比较特殊，所以边坡处理的过程中要对岩体结构，地下水的分布以及可能存在的滑动面等多种因素展开综合考量。其次，施工过程中需要应用动态设计结合开挖过程中实际情况，呈现地质特征，再随时调整支护参数。常采用的手段包含锚杆系统支护，喷射混凝土面层，预应力锚索加固等，并且在必要之处会加上排水孔，挡土墙之类的辅助措施。在工程的布局方面，输水系统采取隧洞和明渠相结合的布置形式，引水隧洞穿行于山体的硬岩之中，进出口部分格外要留意围岩稳情况，灌溉渠道构建需按照当地地形特点，采取明挖现浇或者预制构件拼装[1]。

2. 水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用实践探索

2.1 土方开挖

大型边坡开挖工程中遇到的第一个难题就是雨季施工带来的降水对边坡稳定性的影响。要想保证工程顺利进行并且保障施工安全，就要求有十全十美的防护措施。在项目开始之前，必须在作业区周围建立起一套完整的截排水系统来应对降水产生的风险，在坡顶和坡脚处分别设置截水沟和排水沟，并且这两者之间要形成一个没有缝隙的网络。其中截水沟要设置在离坡顶边缘 2m 以上的地方，而排水沟则应该距离坡脚1m 以外。

土方挖掘流程需要按照自上而下分层开展，当每个作业层级的土方被移除之后，立刻用混凝土喷射支护，这样才能保证坡面得到及时的保护，如果采用多个台阶同时挖掘的办法，一定要把上下台阶的作业距离严格控制好，而且要让下台阶的挖掘面比上台阶滞后至少 30m ，这种做法非常关键，它能有效地减少因为开挖面暴露太久而引发塌方的危险[2]。

本项目施工单位结合现场地质状况和环境因素之后选取了分层纵挖、分段纵挖或者横挖等多种施工方法。在软土地层或者湿陷性黄土区域，边坡系数最好选用1:0.5 到1:0.75 的坡度，配合钢板桩等支护结构稳固边坡。开挖工作应当和排水系统创建同步，沿着开挖面设立 200×300mm 的临时排水沟以及 600×600×800mm 的集水井，设置恰当功率的潜水泵，当机械挖到比设计标高高出20cm 时，一定要换成人工来清理，不然会破坏基底土层的稳定。高差超过 2m 的土质边坡，得搭建起包含临时锚杆，挂网以及遮雨布的三层防护系统.坡顶的地方绝对不能堆东西，而且要建设截水带和引水沟，免得地面上的水流冲刷坡面。

2.2 石方爆破开挖

在处理复杂的地质条件下的岩质边坡开挖工程时，为应对岩体结构特性，需结合深孔 ms 微差梯段爆破及手持风钻辅助工艺，用综合性施工方法减小爆破对原始岩层的干扰。

在深孔梯段爆破时，主要设计参数涉及梯段高度，钻孔深度，孔距和排距等。通过实际操作证明，梯段高度控制在 12m 之内可达成爆破效果和安全性能的最佳协调状况。装药结构最好采取连续式布置，选用直径为90mm 的海用炸药卷，从孔底开始往上分层装填，这样就能保证药包得到均匀密实的安排。

毫秒微差爆破技术的关键是精确控制每个炮孔的起爆时序，使相邻炮孔的爆破间隔时间控制在 15 到 75ms 之间，让先爆的炮孔给后爆的炮孔创造出新的自由面，同时爆破过程中产生的应力波互相叠加，增强破碎效果。

在采用孔内分段起爆时，上部装药与下部装药的间隔时间应该控制在 25ms 以上，降低爆破振动的传播速度。经实测，合理设置微差间隔，爆破振动效应可降低 30%～40% ，有效的保护保留岩体的结构完整性。

为了保证施工的安全性，爆破振动监测系统必须在不同的方向和距离爆区的多个测点上布置，以重点监测径向、切向和垂直向的质点振动速度，利用萨道夫斯基公式预测振动值，K、 a 是场地系数，Q 是单段最大药量，R 是爆心距，当爆破点靠近重要构筑物时，应采用小孔径不耦合装药结构，装药不耦合系数应控制在1.5\~2.0 之间，以减少爆破冲击波对孔壁岩体的破坏[3]。

2.3 钢筋铺设

水利工程中的边坡支护环节是保证工程安全和稳定的重点环节，钢筋施工的品质直接牵涉到整个项目使用的寿命以及其可靠程度。钢筋作为支护结构的主要框架部分，它的布置工艺以及施工品质必须按照专业技术标准来执行，这样才能和混凝土一起形成有效的承重体系，而且在整个施工期间，一定要考虑到地质情况，结构需求以及周边环境这些因素边坡支护工程中的钢筋系统设计必须符合《水工混凝土结构设计规范》等规定。当采用HRB400 级螺纹钢筋作为主筋时，其抗拉强度要大于400MPa，屈服强度不得低于335MPa，对于关键受力构件比如格构梁来说，其纵向受力筋的直径一般选择 28AA-32mm ，箍筋应当采用 HPB300 级光圆钢筋，其直径不能少于 8mm ，依照结构计算，钢筋间距大概为 150-200mm ，但是特殊地方可以密集到 100mm ，这样就可以符合结构整体强度的要求。

在处理边坡支护的钢筋锚杆施工时，精度的控制非常重要，锚杆孔位的放样偏差不能超过正负 50mm ，钻孔的倾斜度误差要保持在正负 2 度以内。采用套筒链接的锚杆钢筋，其螺纹加工的长度应该达到钢筋直径的35倍，链接完成之后外露的螺纹不能多于2 扣，针对长度超过 12m 的锚杆，建议采用分段制作并现场链接的方式，从而保证在运输和安装过程中质量可以得到保障，钢筋的施工要按照工厂预制、现场装配的原则来进行，先在加工车间做好除锈、调直、切断、弯曲等工作，所有钢筋加工的机械都要经过计量检验，确保下料长度的误差不超过正负 10mm ，弯曲角度的偏差在正负 3 度以内，加工好的钢筋应该按照类别分开堆放，并且悬挂标识牌表明规格和使用的位置，堆放的高度不要超过 1.2m ，避免出现变形情况。

施工前，首先进行测量放线，用墨斗准确地划出钢筋的位置线，间距误差不能超过正负二十 mm ，当钢筋网铺设的过程中，它要随着坡面起伏，搭接长度不能少于二百 mm ，而且要用扎丝每隔五百 mm 绑扎固定，在格构梁的交叉节点处，钢筋很多，应该事先做好样架来预先排列，保证各个方向上的钢筋位置正确，保护层厚度也要用专门的垫块来控制，误差要控制在正负五 mm 以内。锚杆注浆结束以后，开始铺钢筋网，用六号钢筋来做，网孔尺寸要均匀，保持在两百 以两百 mm ，锚垫板选 Q 二三五 B 钢板，尺寸是两百 以两百 以二十 mm ，安装之前要做好防锈处理，锚杆螺母的紧固力要用扭矩扳手控制，在达到五十千牛的设计值之后做好标记，防止漏拧或者过拧造成隐患。

结语： 水利工程建设当中，边坡的开挖和支护工艺应用水平直接关联到水利设施的整体品质及其使用寿命，经过充分的理论分析显示，边坡支护技术的重要性已得到普遍认同，各个工程项目所依托的地质构造，水文情况以及周边环境存在差别，所以在执行时务必采取具有针对性的技术方案，依靠科学规划并加以细致管理来保证工程的安全。

参考文献：

[1]车永春.水利工程施工中边坡开挖支护技术应用概述[J].全面腐蚀控制,2025,39(04):118-119+132.

[2]吴若冰,张腾.水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用[J].治淮,2025,(03):47-48.

[3]梁玉冰.边坡开挖支护技术在水利工程施工中的应用[J].工程建设与设计,2025,(05):193-195.