岩土工程中大型高边坡开挖的设计与施工要点

引言

在岩土工程领域，大型高边坡的开挖是一项复杂且至关重要的任务。高边坡开挖涉及地质条件、边坡稳定性、工程设备选型等多个方面。若设计与施工不当，可能会引发严重的工程事故及环境破坏。因此，确保高边坡开挖工程的安全与成功，正确的设计与施工要点显得尤为关键。

1 前期准备工作

在大型高边坡开挖工程中，前期准备工作是确保整个工程顺利进行的基础。这一环节包括地质勘察、工程设计、施工计划等多个方面，每一项都至关重要。首先，地质勘察是前期准备工作的重中之重。通过对工程现场的地质条件进行详细调查，可以了解边坡的岩土性质、地下水情况、潜在的地质灾害等信息。这些信息对于后续的设计与施工具有决定性的影响，因此必须确保地质勘察的准确性和全面性。其次，工程设计是前期准备工作的另一项核心内容。基于地质勘察的结果，工程师需要制定详细的设计方案，包括边坡的开挖方式、支护结构的选择、排水系统的设计等。设计方案不仅要满足工程的安全性和稳定性要求，还要尽可能降低对周边环境的影响。最后，施工计划的制定也是前期准备工作不可忽视的一环。施工计划需要明确工程的各个阶段、任务分配、时间节点等信息，以确保施工过程的顺利进行。同时，还需要对施工人员进行培训和安全教育，提高他们的安全意识和操作技能。前期准备工作在大型高边坡开挖工程中具有举足轻重的地位。只有做好这一环节的工作，才能为后续的设计与施工打下坚实的基础。

2 设计阶段

2.1 边坡几何设计

在边坡几何设计阶段，工程师需要综合考虑地质勘察结果、工程要求以及周边环境条件。首先，要确定边坡的坡度，坡度的大小直接影响到边坡的稳定性和施工难度。坡度过缓会增加开挖量和施工成本，而坡度过陡则可能引发滑坡等安全隐患。因此，工程师需要根据地质条件、土壤力学特性和工程要求，通过计算和分析，确定合理的边坡坡度。其次，边坡的几何形状也是设计的关键。边坡的形状不仅影响边坡的稳定性，还关系到排水系统的设计和施工难度[1]。常见的边坡形状有直线形、折线形和曲线形等。工程师需要根据实际情况，选择合适的边坡形状，并确定边坡的高度和宽度等几何参数。此外，在边坡几何设计中，还需要考虑边坡与周边环境的协调性和美观性。特别是在城市建设和风景区开发中，边坡的设计不仅要满足工程要求，还要与周边环境相协调，提升整体的美观度。

2.2 支护结构设计

支护结构设计在确保边坡稳定性方面扮演着至关重要的角色。其主要功能在于提升边坡的抗滑能力，以防止在开挖过程中或开挖完成后出现滑坡现象。在进行支护结构设计时，工程师必须综合考虑多种因素，这些因素涵盖了边坡的地质条件、土壤的力学特性、开挖的深度、施工的具体条件以及结构预期的使用寿命等多个方面。在众多的支护结构类型中，常见的有挡土墙、锚杆支护、土钉墙、抗滑桩等。工程师需要依据具体的工程情况，挑选出最适宜的支护结构类型，并进行详尽的设计计算。在设计过程中，除了技术层面的考量外，还需要兼顾支护结构与周边环境的和谐共处，确保在增强边坡稳定性的同时，不会对周边环境造成任何不良的影响。

2.3 排水设计

在边坡开挖过程中，排水设计是确保边坡稳定性的另一个重要因素。水是造成边坡失稳的主要原因之一，因此，合理设计排水系统至关重要。排水设计的主要目的是迅速排除边坡上的积水，减少水对边坡的冲刷和渗透，从而保持边坡的稳定。排水设计包括地表排水和地下排水两部分。地表排水主要通过设置截水沟、排水沟等设施，将边坡上方的雨水、地表水等迅速引导至边坡外侧，避免水流直接冲刷边坡[2]。地下排水则通过设置盲沟、排水孔等，将边坡内部的地下水排出，降低边坡的地下水位，减少水对边坡的渗透压力。在设计排水系统时，需要充分考虑边坡的地质条件、降雨量、地形地貌等因素，合理确定排水设施的位置、尺寸和数量。同时，还需要注意排水设施与周边环境的协调性，确保排水系统在发挥排水功能的同时，不会对周边环境造成不良影响。

2.4 系统监测设计

通过系统监测，可以实时掌握边坡的变形情况、支护结构的工作状态以及地下水位的变化等信息，为及时调整施工方案和采取应急措施提供重要依据。监测内容主要包括边坡表面的位移监测、支护结构的应力监测、地下水位监测等。位移监测可以通过设置测斜仪、沉降观测点等来实现，定期对边坡的位移量进行测量和分析。支护结构的应力监测则可以通过在支护结构上安装应变计等传感器，实时监测支护结构的受力情况。地下水位监测则需要设置水位观测井，定期观测地下水位的变化。在监测设计中，需要合理确定监测点的位置和数量，确保监测

数据的全面性和准确性。

3 施工阶段

3.1 施工方案制定

在制定施工方案时，需要综合考虑边坡的地质条件、开挖深度、支护结构类型、施工工期和安全性等因素。首先，应根据边坡的实际情况和设计要求，确定合理的开挖顺序和开挖方法。对于大型高边坡，通常需要采用分层开挖的方式，每层开挖完成后及时进行支护，以确保边坡的稳定性。同时，还需要确定合适的开挖坡度，避免过陡或过缓导致边坡失稳。在支护结构施工方面，应根据设计方案选择合适的支护结构类型，如锚杆、锚索、土钉墙等，并按照设计要求进行施工。施工过程中应严格控制支护结构的材料质量和施工质量，确保支护结构的稳定性和可靠性。此外，还需要制定详细的排水方案，确保边坡在施工过程中不受水的影响。排水方案应包括地表排水和地下排水两个方面，通过设置排水沟、截水沟、集水井等设施，将地表水和地下水及时排出，避免水对边坡稳定性的不利影响。

3.2 地质处理与支护工程

在地质处理过程中，需要对边坡的岩土体进行详细的勘察和分析，了解其物理力学性质和地质结构特征，以便采取针对性的处理措施。常见的地质处理方法包括注浆加固、锚杆加固、抗滑桩加固等。注浆加固是通过向岩土体中注入浆液，提高其强度和稳定性；锚杆加固则是利用锚杆将岩土体固定在稳定的地层中；抗滑桩加固则是通过设置抗滑桩来阻挡岩土体的滑动。在支护工程方面，除了选择合适的支护结构类型外，还需要注意支护结构的布置方式和施工顺序。支护结构的布置应根据边坡的实际情况和设计要求进行，确保其能够有效地承受边坡的荷载和变形。施工顺序则应按照先支护后开挖的原则进行，确保支护结构在施工过程中的稳定性和安全性。

3.3 监测与控制

在岩土工程中，大型高边坡开挖的监测与控制是确保施工安全和边坡稳定的重要环节。监测工作应贯穿于整个施工过程，通过实时监测边坡的变形、应力状态以及地下水动态等关键参数，及时发现并预警潜在的失稳风险。控制方面，主要依赖于科学的施工方法和合理的支护措施。施工方法需遵循既定的施工方案，严格控制开挖进度和开挖方式，避免对边坡造成过大的扰动。支护措施则需根据监测数据及时调整和优化，确保支护结构能够有效地控制边坡的变形和位移。此外，还应建立完善的应急响应机制，一旦发生边坡失稳等紧急情况，能够迅速启动应急预案，采取有效的抢险措施，最大限度地减少损失和影响。通过监测与控制的有效结合，可以确保大型高边坡开挖的施工安全和边坡的长期稳定。

3.4 后期维护计划制定

在大型高边坡开挖工程完成后，后期维护计划的制定同样至关重要。这一环节旨在确保边坡在长期使用过程中的稳定性和安全性。维护计划应涵盖定期检查、维护保养以及必要的修复工作。首先，定期检查是后期维护的基础。通过定期检查，可以及时发现边坡是否存在变形、裂缝或其他潜在问题。检查频率应根据边坡的具体情况、地质条件以及历史变形数据等因素综合考虑确定。同时，检查内容应包括边坡的整体稳定性、支护结构的状态、排水系统的有效性等关键方面。其次，维护保养是保持边坡稳定性的重要手段。这包括清理边坡表面的杂物、植被修剪、排水系统的清理与维护等工作。通过维护保养，可以保持边坡的整洁和排水系统的畅通，减少因杂物堆积或排水不畅导致的边坡失稳风险。最后，对于在检查中发现的任何问题或潜在风险，应及时采取有效的修复措施。修复工作应遵循专业规范，确保修复后的边坡能够满足稳定性和安全性的要求。同时，修复过程中应做好记录，以便为后续维护提供参考和依据。后期维护计划制定是大型高边坡开挖工程中不可或缺的一环。通过科学合理的维护计划，可以确保边坡在长期使用过程中的稳定性和安全性，为岩土工程的可持续发展提供有力保障。

结束语

综上所述，岩土工程中的大型高边坡开挖设计与施工是一个复杂而系统的工程，它要求设计者和施工者具备扎实的专业知识和丰富的实践经验。通过合理的前期准备、精确的设计以及严谨的施工，我们可以确保边坡的稳定性和安全性，为岩土工程的顺利进行提供有力保障。随着科技的进步和工程实践的不断深入，我们相信未来的边坡开挖设计与施工技术将会更加成熟和完善，为我国的工程建设事业做出更大的贡献。

参考文献

[1] 唐顺锋.分析高边坡公路路基的防护设计与施工控制要点[J].城镇建设,2020(04):186-187.

[2] 李小辉.高边坡防护工程设计思路及施工要点[J].低碳世界,2018(7):2.