水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用

0 引言

水利水电工程是国家基础建设的重要组成部分，其建设规模和复杂程度不断提高，对边坡的开挖与支护技术提出了更高的要求。边坡开挖支护作为水利水电工程施工中的关键环节，直接关系到工程的安全、稳定与质量。因此，对边坡开挖支护技术进行深入研究，不断优化和完善其理论体系和技术方法，具有重要的现实意义和工程价值。

1 边坡开挖支护技术概况

1.1 边坡开挖技术

水利水电工程中的边坡开挖技术是确保工程安全与质量的关键环节。首先，采用自上而下的分层开挖方式，严格控制每层削坡厚度在 2 至3 米范围内，确保施工步骤的规范性和安全性。施工过程中，利用反铲挖掘机从主出渣道自行开挖岔道进入作业面，并建立之字形道路，以优化集渣效率，降低施工成本。同时，加强施工检查力度，确保边坡的稳定性。其次，高效的控制爆破技术是边坡开挖的重要手段。采用非电雷管孔间微差顺序爆破网络，严格控制预裂孔的引爆时间在 75ms 至 100ms 之间，并根据不同距离调整单响药量，确保爆破对边坡岩体的震动影响最小化。此外，马道成形后及时形成排水沟，将水引至坡外，防止积水影响边坡稳定性。通过这些技术的综合应用，能够有效提高边坡开挖的施工效率和质量，确保水利水电工程的安全可靠。

1.2 边坡支护技术

边坡支护技术是保障边坡稳定、防止滑坡和坍塌的关键措施。该技术通过合理的设计和施工，能够显著提高边坡的稳定性，确保工程施工和人员安全。常见的边坡支护技术包括锚喷支护、悬臂式支护、土钉支护、逆作拱墙等。锚喷支护通过锚杆和喷射混凝土的结合，提供强大的支护力；悬臂式支护则利用自身的结构强度抵抗土压力；土钉支护适用于多种土质条件，通过土钉与土体的摩擦力增强边坡稳定性；逆作拱墙则根据工程需求设计成全封闭或局部形式，提供全面的支护效果。这些技术不仅能够有效防止边坡变形和位移，还能减少土壤侵蚀和水土流失，保护周边环境和生态平衡。此外，边坡支护技术还能降低工程建设和维护成本，通过科学的选择和施工，实现经济效益的最大化。综合运用这些技术，能够全面提升土木工程的质量和安全性，为工程的长期稳定运行提供有力保障。

2 影响边坡稳定的关键因素

2.1 地质因素

地质因素是影响边坡稳定性的根本因素。首先，边坡岩土体的性质至关重要，包括岩石或土体的类型、强度、密实度、抗剪强度等，这些直接决定了边坡自身的承载能力和抵抗变形破坏的能力。其次，地质构造的影响显著，如断层、节理、裂隙、褶皱等的发育程度、产状、连通性等，会破坏岩体的完整性，形成潜在的滑动面或切割面，大大降低边坡的稳定性。再者，地下水的作用不容忽视，地下水位的高低、渗流压力、动水压力以及水对岩土体物理力学性质的改变（如软化、泥化）等，都会显著影响边坡的稳定性，往往是诱发滑坡等灾害的重要因素。因此，准确查明和分析这些地质因素是边坡稳定性评价和设计的基础。

2.2 土层开挖和支护的协调性较差

在实际工程中，土层开挖与支护施工环节的协调性不足是导致边坡失稳的突出问题。具体表现为，开挖进度与支护作业未能有效匹配，可能因设计考虑不周、施工组织不当或现场条件变化等原因，导致边坡暴露时间过长，而相应的支护结构未能及时跟进施作或未能达到设计要求。这种时间上的滞后或空间上的不匹配，使得边坡岩土体在无有效约束的状态下承受应力调整和环境因素（如降雨、振动）影响，从而增加了变形、开裂甚至整体失稳的风险。这种协调性差不仅直接威胁工程安全，还可能引发连锁反应，导致返工、延误工期，并显著增加后续的维护成本和修复难度，对工程的经济性和社会效益造成负面影响。

3 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术要点

3.1 边坡开挖作业要点

3.1.1 土质边坡开挖

土质边坡开挖是工程建设中的基础环节，其成功与否直接影响后续工程的稳定性和安全性。在开挖前，必须对土层进行详细的勘察，了解其物理力学性质，包括土的类型、密度、含水量等，这些参数是选择开挖方式和支护措施的重要依据。根据土质特点和工程要求，选择合适的开挖方式，如推土机开挖、铲运机等，确保开挖效率和质量。开挖过程中应保持边坡的平整度，避免过度扰动土壤，减少对周围环境的影响。开挖后，应及时进行边坡植被恢复和排水设施建设，以减少水土流失和坡面侵蚀，保护生态环境。同时，还需定期对边坡进行监测和维护，确保其长期稳定性。

3.1.2 岩质开挖

岩质边坡的开挖工作相较于土质边坡更为复杂，对技术要求也更高。首先，必须对岩石的力学性质，如强度、硬度、抗剪特性等，以及岩体的结构特点，包括节理、裂隙的分布、发育程度和产状等，进行全面细致的调查和了解。基于这些地质信息，应制定并采用科学合理的开挖方案，例如预裂爆破或光面爆破技术，这些方法能够有效控制爆破振动和破坏范围，最大限度地减少对保留岩体的扰动和损伤，保证边坡的完整性。在开挖过程中，必须加强实时监测，利用监测数据及时分析边坡的变形和应力变化，以便迅速发现并处理潜在的安全隐患，防患于未然。对于规模较大的岩质边坡，为了确保其长期稳定性，可以考虑采用预应力锚索框架梁等先进的加固措施，通过施加预应力来提高岩体的整体性和抗滑能力。

3.1.3 槽挖

槽挖作为一种适用于岩石边坡的开挖方式，其核心优势在于能够有效控制开挖范围，显著减小对周边边坡岩体的扰动和破坏。在实施槽挖作业时，对槽底的高程和开挖宽度必须进行严格的实时控制，确保开挖的几何尺寸精确符合设计规范要求，从而保证最终形成的边坡轮廓和坡度达到预定标准。槽挖作业完成后，紧接着应立即进行边坡表面的整形处理和彻底清理工作，去除松动岩块、浮石及杂物，为后续的支护结构（如锚杆、喷锚、支护结构等）的顺利安装和有效施工创造良好、安全的作业条件，确保支护效果得以充分发挥。

3.1.4 钻爆

钻爆法是岩石边坡开挖中应用极为广泛的技术手段，因其施工速度快、效率高而备受青睐。在实施钻爆作业时，必须对装药量进行精确计算和控制，同时科学合理地布置雷管和起爆网络，这是确保达到预期爆破效果、形成符合设计要求的边坡轮廓，并保障施工安全的关键环节。爆破作业完成后，应及时对形成的边坡面进行检查和验收，仔细评估坡面的平整度、完整性以及是否存在不稳定岩块等，确认边坡的稳定性和安全性满足工程要求，为后续施工或工程运营奠定坚实基础。

3.2 边坡支护作业要点

3.2.1 深层支护

深层支护技术是针对边坡深层稳定性问题而采取的关键加固措施，通过在边坡内部或深部设置结构物，显著提升边坡的整体抗滑移能力和抗变形能力，同时也能有效增强其抗渗性能，防止地下水渗透引发破坏。其形式多种多样，常见的包括抗滑桩、预应力锚索、地下连续墙、微型桩群等。选择何种深层支护方案，需要根据边坡的具体地质条件、岩土力学性质、边坡高度、潜在滑动面位置以及工程的总体安全要求和经济性进行综合分析和科学决策。在深层支护的施工过程中，必须对施工质量进行严格把控，包括材料质量、结构尺寸、施工工艺等，并合理安排施工进度，确保支护结构能够按设计要求有效形成，最终保障其稳定性和安全性达到预期目标。

3.2.2 悬臂挡土桩支护

悬臂挡土桩支护是一种在土质边坡工程中广泛应用的支护技术，其显著特点在于结构相对简单，施工便捷，且能够提供有效的边坡支护效果。该支护体系依靠嵌入稳定土层或岩层的挡土桩自身抗弯和抗倾覆能力来抵抗土压力，维持边坡稳定。在悬臂挡土桩的施工过程中，必须对桩位放样精度、桩间距、桩身垂直度以及混凝土的浇筑质量和强度等关键参数进行严格控制，确保每根桩都能按照设计要求准确成型并达到足够的承载能力，这是保证整个支护结构稳定性和安全性的基础。支护体系形成后，应立即建立边坡监测机制，并开展定期的维护检查工作，以便及时发现可能出现的变形、位移等潜在安全隐患，并采取有效措施进行处理，确保支护系统的长期有效运行。

3.2.3 钢筋网和喷射混凝土辅助作业

钢筋网与喷射混凝土是边坡支护体系中常用且重要的辅助加固措施，二者结合使用能显著提升边坡的整体稳定性和抵抗外部冲击的能力。钢筋网主要起到约束岩土体、分散应力和提高结构整体性的作用，而喷射混凝土能够快速封闭坡面，提供必要的覆盖和强度。在喷射混凝土的施工环节，必须严格控制混凝土的配合比设计，确保其强度和耐久性满足要求，同时要精确控制喷射的厚度和均匀性，保证支护层达到设计要求的密实度，避免出现空洞或厚度不足等问题。对于钢筋网的铺设安装，则应严格依照设计图纸进行绑扎或焊接作业，确保钢筋的位置准确、连接牢固，从而保证钢筋网能够有效发挥其加固作用，与喷射混凝土共同构成稳定可靠的支护体系。

3.2.4 锚杆支护

锚杆支护作为一种在岩质边坡工程中普遍采用的关键支护技术，以其施工相对简便、适应性广且支护效果显著的特点而备受青睐。该技术通过将锚杆深入到稳定岩层中，利用锚杆与岩体之间的粘结力或端部锚固力，将不稳定的岩体锚固在稳定岩体上，从而有效提高边坡的整体稳定性，限制岩体的变形和位移。在锚杆支护的实际施工过程中，必须对锚杆的类型选择、数量配置、单根长度、钻孔深度以及安装角度等核心参数进行严格控制，确保每根锚杆都能按照设计要求准确安装并充分发挥其锚固效能，这是保障整个支护体系稳定性和安全性的关键。锚杆支护体系完成后，同样需要建立完善的边坡监测系统，并开展定期的维护检查工作，以便及时发现可能出现的锚杆松动、岩体变形等潜在安全隐患，并迅速采取有效措施进行处理，确保支护效果的持久可靠。

4 技术改进与发展方向

4.1 加强前期勘察与设计优

前期勘察与设计优化是确保边坡开挖支护技术有效应用的基础和前提。深入细致的勘察工作能够全面揭示工程区域的地质构造、岩土体物理力学性质、水文地质条件等关键信息，为支护设计提供精准可靠的依据，避免因信息缺失或偏差导致设计缺陷。在此基础上，设计优化则显得尤为重要，通过科学合理地选择支护结构形式、优化支护参数（如尺寸、强度、间距等）、细化施工工艺，能够更好地适应复杂多变的地质条件，显著提升支护体系的有效性和可靠性，最终确保边坡的长期稳定与安全。

4.2 推广智能化施工设备

推广智能化施工设备是推动边坡开挖支护技术进步的关键举措。通过引入集成先进传感器、智能监控系统和自动化控制技术的施工装备，能够实现对边坡开挖、支护等关键工序的实时、精准监测与智能控制。这不仅能大幅提升施工效率，缩短工期，更能显著增强作业过程的安全性，减少事故风险。同时，智能化设备的应用有效降低了人为操作失误对施工质量的影响，保证了开挖精度和支护结构的可靠性，从而全面提升边坡工程的整体建设质量与智能化水平。

4.3 加强施工过程监测

加强施工过程监测是保障边坡开挖支护技术成功应用的核心环节。在边坡工程实施期间，通过布设监测仪器并实时采集边坡的变形位移、内部应力应变、地下水位及渗流等关键参数数据，能够动态掌握边坡的响应状态。这种实时监控至关重要，它使我们能够敏锐地捕捉到任何异常变化，及时发现可能引发失稳的潜在安全隐患或影响支护质量的缺陷，从而能够迅速启动预警机制并采取针对性的处理措施，有效保障边坡的稳定与安全，同时为施工调整和决策提供客观、科学的依据。

4.4 开展专业技术培训

开展系统的专业技术培训是提升施工队伍整体素质和保障工程安全质量的基础性工作。通过组织有针对性的培训课程，邀请专家进行讲解，以及搭建施工人员之间的学习交流平台，能够有效提高作业人员对边坡开挖支护技术的理论认知和实践操作能力，使其熟练掌握各项工艺流程和技术要点。同时，培训也是强化施工人员安全意识、规范安全操作行为的重要手段。通过持续的专业技能和安全知识培训，能够显著增强施工质量，优化现场管理水平，为边坡工程的顺利实施和安全运行提供坚实的人才保障。

4.5 优化支护技术与生态保护的结合

在边坡开挖支护技术的应用实践中，必须将生态保护理念深度融入工程全过程，实现技术进步与环境保护的有机结合。应积极探索并采用既能确保边坡结构稳定，又能最大限度降低对原生生态环境影响的先进支护方法。这要求在支护结构设计阶段就充分考虑生态因素，通过实施合理的植被恢复、土壤改良及水土保持措施，促进受扰动区域的生态自我修复能力，力求实现工程建设与自然环境的和谐共生。同时，必须对所采用的支护技术可能引发的生态问题，如水土流失加剧、生物栖息地破坏等潜在风险进行科学评估，并预先制定有效的预防、减缓及修复治理方案，确保工程建设活动符合生态文明建设和可持续发展的要求。

4.6 加强边坡支护技术的标准化与制度建设

加强边坡支护技术的标准化与制度建设，是全面提升工程质量与科学管理水平的基石和重要保障。通过系统性地制定并严格执行统一的支护技术标准、规范化的施工流程以及明确的操作要求，能够为各类边坡支护工程提供清晰的技术指引和质量控制依据，确保不同项目、不同施工队伍在具体实施中达到一致的技术水准，从而有效保障施工质量的稳定性和可靠性。与此同时，建立一套完善的、覆盖边坡支护全生命周期的制度体系，包括设计审查、施工监管、验收评定、后期维护等环节的管理规定，不仅能够有效规范市场秩序，明确各参与方的权责关系，更能显著提升工程项目的整体管理水平，推动边坡支护行业走向更加规范化、科学化和可持续的健康发展道路。

结束语：水利水电工程施工中边开挖支护技术的应用是一项复杂而重要的任务。科技的进步和工程实践的深入，我们需要不断创新和完善坡开挖支护技术以适应新的挑战和。