水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用

引言

在水利枢纽工程建设过程中 ， 高边坡开挖与支护施工尤为重要。随着工程规模持续增大 ， 复杂地质条件趋于多样化 ， 如何有效应对高边坡施工所面临的安全风险、技术难题， 现已成为该行业关注焦点。依据《水利水电工程施工质量管理规范》《水利工程施工安全技术规程》等相关文件 ， 相关施工单位在开展高边坡开挖与支护施工时 ， 需对工程项目进行严格勘察、设计、施工监控， 确保水利枢纽工程整体安全性、稳定性。

1 高边坡开挖与支护的重要性

对于水利枢纽工程 ， 高边坡稳定性直接决定工程安危。一旦开挖过程中处理不当 ， 极易引发滑坡、坍塌等地质灾害 ， 严重阻碍施工进度。支护作业则是保障高边坡稳定施工的关键手段 ， 其可有效抵抗岩土体侧向压力 ， 防止土体发生边坡变形、位移 ， 确保工程于全生命周期内安全运行。具体参照三峡水利枢纽工程 ， 其规模庞大且涉及众多高边坡施工项目， 若缺乏精准开挖、可靠支护 ， 必然会面临显著的安全风险。

2 边坡支护技术的应用

2.1 锚杆支护技术

边坡支护体系中锚杆技术发挥关键承载作用，全长粘结型锚杆适用于风化岩层与密实土层，预应力锚杆多用于存在明显滑动趋势的破碎带。锚杆设计前需分析潜在滑裂面位置，锚固段长度根据岩土体粘结强度计算确定，自由段长度需超过潜在滑动体厚度。锚杆倾角宜与主控结构面呈大角度相交，间距布置考虑群锚效应避免应力叠加。施工阶段采用跟管钻进工艺成孔，破碎地层使用自钻式中空锚杆同步注浆护壁。注浆材料选用微膨胀水泥基浆液，注浆压力控制在岩体劈裂压力下限确保有效渗透。预应力锚杆张拉锁定后安装应力监测装置，锚头密封采用多层防腐措施。质量控制重点监测锚杆抗拔力与位移关系曲线，验收标准要求残余变形量小于弹性变形量的 20%。锚杆支护需与喷射混凝土面层协同工作，钢筋网片与锚杆端部焊接形成空间受力体系。特殊地质条件下采用可拆卸式锚杆，为后期加固预留调整空间。技术应用中需动态跟踪锚杆应力变化，锚固力衰减超过 15% 时启动补张拉程序。锚杆排布方案需结合监测数据优化，坡顶位移敏感区域实施长短锚杆交错布置。验收阶段采用声波透射法检测锚固密实度，空浆区域实施二次高压注浆补强。

2.2 喷射混凝土支护

喷射混凝土支护技术通过高压设备将混凝土高速喷涂于边坡表面，形成一层连续且均匀的保护层，有效提升坡面的抗剪强度和稳定性。该技术特别适用于土质松散、易风化的边坡，可以快速封闭坡体表面，阻止雨水渗入并减少风化作用。此外，喷射混凝土还可以与钢筋网和锚杆结合使用，进一步增强支护效果。其快速施工、适应性强的特点，使其在水利水电工程中被广泛应用。

2.3 格构梁及其他新型支护技术的应用

格构梁是边坡施工中的一种新型支护结构。其原理是组合结构的原理，梁、柱与土体结合为一个整体，相互受力，从而增强边坡稳定性。其能较好的分散地应力，减少局部集中荷载对边坡体的破坏，适用性大，可按不同岩土条件自由改变规格和设置方式。此外其他新型支护技术土钉墙、柔性防护网等也在水利枢纽工程应用。土钉墙是通过增大坡面抗剪强度达到坡面加固的目的。柔性防护网是采用高强度钢丝网覆盖在边坡表面，控制松散岩土的移位。

2.4 锚索支护技术

边坡支护体系中锚索技术针对深层滑动隐患提供高强度预加固，压力分散型锚索适用于岩体破碎带，拉力集中型锚索在均质岩层中发挥最佳效能。锚索设计依据潜在滑移体几何特征确定自由段与锚固段比例，预应力施加值综合考虑岩体蠕变特性与支护结构变形协调。钻孔施工采用跟管钻进工艺保障孔壁完整，遇断层破碎带实施袖阀管分段注浆固结。钢绞线环氧涂层配合油脂填充多层 PE 套管，形成电化学腐蚀三重防护体系。注浆材料选用纳米硅改性水泥浆，流动性指标控制满足微裂隙渗透要求。张拉锁定阶段实施分级加载，岩体压缩变形稳定后完成最终锁定。锚具槽混凝土封闭采用微膨胀防腐砂浆，预留检修通道便于后期维护监测。位移敏感区域安装光纤光栅传感器，实时监测锚索应力波动与预应力损失。高陡边坡采用下倾式锚索群，锚固方向与主控结构面形成最优夹角。库区水位变动带实施压力分散型锚索，锚固段穿越地下水位波动区进入稳定岩层。

2.5 联合支护技术

联合支护技术通过结合锚杆、喷射混凝土、锚拉板加锚索等多种技术，根据边坡的地质特性与施工需求进行优化组合，从而实现最佳的支护效果。这种技术在应对复杂岩土条件、多个滑动面或高陡边坡时，具有显著优势。通过将不同支护方式的优势互补，联合支护技术能够有效提高支护系统的整体性能，确保边坡长期稳定性。同时，这种技术还可以在施工中灵活调整设计，适应现场条件的变化，体现了较高的技术适应性和工程实用性。

3 施工动态监测与安全管理

3.1 动态监测技术管理

动态监测技术应用于水利枢纽工程高边坡施工中，主要是为了更好地掌握施工边坡的稳定性，为施工提供安全保障，提高施工效率。动态监测技术主要就是通过在施工边坡上设置多种传感器，利用数据采集和传输技术，及时采集边坡位移、应力变化、水位变化等信息，为施工提供实时、快捷的信息支持，施工人员可以根据这些信息及时调整施工方向，改变施工方式，以适应施工边坡的稳定性。特别是在出现病态地质情况，易发生地质灾害的情况下，能及时为病兆病害信息实施监控和诊断，以便及时采取防治措施，减少滑坡、滑塌、裂缝等地质灾害出现的机会。

3.2 开展专业技术培训

施工技术人员的水平直接影响边坡开挖支护技术的实施效果，因此加强培训至关重要。在技术更新日新月异的背景下，定期组织专业技术培训，可以提升技术人员对复杂地质条件的应对能力。除了提升施工技能，培训还应包括对环境保护和安全管理的意识培养。例如，在开展爆破作业或高风险区域施工时，确保所有技术人员掌握必要的安全防范措施，并通过模拟演练提高应急处理能力。与此

3.3 边坡施工安全管理系统的构建

边坡施工安全一直是保证高边坡施工安全的重要因素，设计边坡施工安全管理应根据边坡施工现场的地质条件以及实时动态监测信息作为控制依据，及时发现和消除各类边坡安全事故隐惠。其设计内容主要包括现场采集边坡施工安全相关信息、分析和处理相关信息、传输相关信息以及采取措施消除边坡安全事故四个部分，通过这几个子系统的协调工作，实现对边坡安全事故的预防与控制。

结语

边坡开挖支护技术是水利水电工程施工中的核心技术，对工程安全和质量至关重要。科学设计和精细化管理是确保稳定性和提高施工效率的关键。通过在双江口水电站施工中应用先进的边坡开挖支护技术，成功保障了施工安全和工程质量，为类似水利水电项目提供了宝贵经验。未来，随着技术的进一步发展，边坡支护技术将在更复杂的地质条件下展现出更强的适应性和效果。

参考文献

[1] 赵建梅 . 边坡开挖支护技术在水利工程施工中的应用 [J]. 水上安全，2024（13）：179- 181.

[2] 张全荣 . 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用分析 [J].水上安全，2024（11）：178- 180.

[3] 王悍，王曦，张佳伟，等 . 水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用 [J]. 中国住宅设施，2024（02）：187- 189.