水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用探讨

引言

在水利水电工程的施工作业中，边坡的开挖、支护是保障施工质量和施工安全的重点环节。根据工程建设背景，工程往往施工范围大多处于地质结构复杂、地势险峻的区域，开挖的边坡稳定性将受到地质构造、地下水、施工影响等多方面的影响因素，稍有不慎则容易造成滑坡、塌方等安全事故。近年来，随着施工技术的进步，锚杆、喷混凝土、格构梁等支护形式广泛地应用于水利水电建设工程，同时与信息化的检测系统相结合，以达到支护方案动态控制的效果。

一、水利水电工程边坡开挖的特点与技术要求

1. 边坡开挖的特点

水利水电工程通常设置在山区、河谷等不平坦的地形及地质变化剧烈、施工受限的场地，因工程建设常常涉及大量高边坡、深基坑、临水作业的岩土体，边坡稳定性受岩土体中的节理裂隙发育程度、断层分布、风化层以及地下水等因素影响大，施工既要满足大规模的土石方开挖效率又要严格控制其边坡变形、滑塌控制，而且水利水电工程大多都是施工期较长、工程量较大的工程，边坡开挖要兼顾满足与其他工程（主体工程施工、导流施工、泄洪建筑物开挖与使用）的衔接，这对施工组织工作提出了新的更高要求。

2. 边坡开挖的技术要求

边坡开挖应满足安全、经济、环保的总体要求，在地质勘察结果的基础上，技术上应确定合理的开挖坡率和开挖顺序的分层分段，使岩土体的应力调整过程平缓，不发生瞬时失稳，施工中应采用锚杆、喷混凝土、格构梁等必要的临时或永久支护措施，使边坡具有一定的整体稳定性[1]。同时应加强边坡的排水设计，避免地表水和地下水对边坡的浸润作用和削弱。对于生态敏感区还要结合植被恢复、生态护坡技术等综合措施，做到工程安全和环境保护协同兼顾。

二、水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用

1、放坡开挖—台阶法的应用

水利水电边坡的先按施工勘察资料及其临（最）终稳定（抗滑）要求分层台阶式自上往下开挖，分层台阶式开挖宽度按机械回转半径及支护作业面计算确定，一般宽度 ≥3m ，雨季或度汛期适当放宽以作排水及避险之用；开挖前完成坡顶截水沟和临时弃渣设计，开挖过程中控制爆破单耗及炮孔布置，以微差浅孔爆破为主以减少扰动，遇软弱夹层及节理裂隙密集带时缩短分层步距、预留安全土(岩)楔并待支护到位后再行清槽；每层边坡开挖后及时清平边坡、凿除浮石、冲洗边坡为喷射混凝土或锚固创造清洁基面；台阶前沿设临时拦护及警示网，加强边沿作业机械行走路径管控，开挖—清除浮石—开挖—喷射混凝土—锚固—第二次喷射混凝土—开挖—清槽、排水构造施工组织按“ 短进尺、快封闭” 原则控制坡体扰动时长及形成坡体闭合受力的后续支护体系。

2. 锚杆支护的应用

锚杆用于加固破碎岩层与过渡风化带，施工流程为测量放样 $$ 成孔 $$ 清孔→安装锚杆 $$ 注浆 $$ 养护 $$ 检测 $$ 与面层联结；成孔多采用潜孔锤或回转钻，孔径按设计与地层条件匹配并用风水联合清孔至返渣洁净，锚杆钢筋（如 HRB400）预先除锈、安装垫板与止浆塞并按梅花形或矩形布置形成有效锚固网；注浆采用水灰比严格控制、一次压注或分段二次补注的工艺，实时监测压力与浆量以保证浆体饱满填充裂隙并形成有效“ 岩—浆—钢” 复合体，必要时在渗透性强的层位预注浆封堵；锚固完成后进行外露长度、锁定力与随机拉拔试验抽检，合格后将锚杆与钢筋网、格构梁或喷射混凝土面层可靠锚接，确保荷载从坡面均匀传递至深部稳定地层；施工组织上与爆破、喷射作业交叉流水，强调“ 先锚后复喷、先稳后挖” 的节奏控制以降低二次扰动。

3. 预应力锚索（锚缆）支护的应用

对高陡边坡或存在潜在深滑面的段落，布置多排预应力锚索形成主动加固体系；工序为钻孔 $$ 安装自由段与锚固段钢绞线→孔口封闭 $$ 分级张拉→锁定锚具 $$ 压浆密实 $$ 张拉复核 $$ 长期监测；钻孔完毕检查孔径、孔深与偏斜度并清孔至合格，安装时保证塑料波纹管、止水构件与中心定位件完整，防止压浆时串浆与渗漏；张拉采用分级加载曲线，监测伸长量与荷载—位移关系，必要时进行回零复测校核锚固效率；锁定后实施全段压浆，末端补浆消除空腔，提高耐久性与抗腐蚀能力；外端与冠梁、系梁或混凝土面板整体锚固并设置泄水孔、检修口，运行期通过锚索测力计与反射波检测进行力学状态追踪，实现“ 设计力—锁定力—在役力” 闭环管理；该体系与排水、削坡减载联动，可显著提升潜在滑动面的抗剪与抗拔储备。

4. 喷射混凝土（挂网喷浆）支护的应用

坡面喷射混凝土初期封闭-长效防护：坡面清刷 $$ 挂筋网 $$ 挂锚垫板 $$ 湿（或干）喷 $$ （养护） $$ 复喷加厚 $$ （压光）（缝切割） $$ （养护） ∣ 渗排构造处理；喷射前清刷浮石、泥膜，见坚硬岩土基体后绑扎 φ 8～φ 10 钢筋网与锚杆点焊连接，薄喷首层（如 3～5cm ）快速封闭、缓风化、缓渗流，复喷加厚至设计厚度（如 6～10cm ，局部加厚）并加密、加厚及设置加强筋；喷浆选配早强、抗渗、抗冻混凝土并掺加适量外加剂加速凝效果，控制坍落度、骨料最大粒径满足泵送、喷射工艺要求；养护期洒水或薄膜覆盖，防止初期失水开裂；与泄水孔、盲沟、坡面分缝同步安排布置，形成“ 透水—防护” 复合面层，具有抗风化剥落、消散孔压的功能。

5. 土钉墙面层体系的应用

在覆盖层或残积土层厚、结构性较差的边坡，采用“ 分层短进尺开挖 ⁺ 即时土钉加固 + 薄喷封闭” 的土钉墙体系；每开挖 1～1.5m 即布置一排土钉，土钉多为中小直径钢筋，成孔后采用水泥浆重力注入或小压力压注，确保周边土体被浆液充分改良；待土钉达到早期强度后喷薄层混凝土形成临时面层，随后分层循环；当达到设计坡高后统一浇筑或喷射永久面层（可为钢筋网 + 喷射砼或预制面板），在面层中设置胀缝与泄水孔，整体与冠梁、趾梁形成闭合结构；施工控制重点在于“ 随挖随钉随喷” 的节奏、注浆饱满度与面层—土钉头部锚固质量，必要时辅以微型拉拔试验与内窥镜检查，确保土体加筋效果与面层受力协同[2]。

6. 格构梁（格框） + 植生护坡的应用

对高陡岩土混合坡体或生态约束较强的水库消落带岸坡，采用格构梁作为表层受力骨架、格室内实施植生或浆砌片石；先在坡面放样格线，按纵横向交织的网格开凿浅槽与锚固孔，布置锚杆或土钉后绑扎纵横钢筋并与锚固头可靠连接，再浇筑混凝土格梁形成刚性网格（常见网格边长3～4m，截面按受力与施工可达性优化）；格室内设置反滤层与客土基材，植入乡土耐旱耐淹植物或铺设植生毯，兼顾抗蚀、固土与景观需求；格梁节点处配置泄水构造、坡脚设置集水盲沟与趾梁，形成“ 骨架承载—格室固土—渗排分流” 的综合体系。

结语：

施工期间如何安全科学合理地对水利水电工程边坡进行开挖与支护施工，能够使水利水电工程施工期间保证工程安全稳定，并降低其结构破损风险和维护寿命年限。实践经验证明，对于各类地质环境状况，采取适当的边坡支护结构组合，做好边坡区域的排水、进行信息化的监测，能够在一定程度上加强水利水电工程边坡的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]郭兴强.水利水电工程施工中边坡开挖支护技术应用研究[J].2024(5):119-120.

[2]张前锋.边坡开挖支护技术在水利施工中的应用分析[J].智能建筑与工程机械, 2024, 6(6):123-125.