水利水电工程施工中边坡开挖支护技术运用策略研究

引言

水利水电工程是保障国民经济和社会高速发展的重要基础设施，但其施工环境复杂，工艺难度大。在地形起伏、地质结构复杂的山区，水利水电工程的边坡开挖和支护施工直接决定工程主体结构的稳定性，同时影响施工进度。近年来，随着水利水电工程规模持续扩大，相关技术要求越来越高，传统边坡支护技术存在的不足暴露出来。水利水电工程的边坡开挖支护，需要规避软弱岩层、断层破碎带、强风化作用等因素影响，充分保障边坡稳定。因此，有必要结合现代水利水电工程项目实际，对边坡开挖支护技术的应用策略进行进一步探究。

一、工程概况

西南山区某大型水电站工程位于地质构造复杂的山地河谷地带，边坡高差普遍为 60 米～ 120 米，岩体多为强风化砂岩与泥岩互层，局部夹杂断层破碎带。在该工程主厂房、引水隧洞开挖过程中，需对多个高陡边坡进行分级开挖，并做好支护。考虑现场岩体结构松散、地下水丰富等不利条件，项目组采用了锚杆 + 喷射混凝土组合支护的方式，结合格构梁加固和预应力锚索加固等技术措施。

二、水利水电工程施工中边坡开挖支护施工的难点

（一）复杂地质结构下岩体稳定性分析难度大

该水电站项目所处的西南山区地质构造很复杂，岩体主要是强风化砂岩和泥岩互层，局部穿插有断层破碎带。边坡高差普遍为 60～120 米，岩体节理发育、结构松散。基于此，该项目边坡开挖支护之前的岩体稳定性分析难度较大。具体来讲，风化作用导致岩体强度参数波动较大，现场实测值为 3～8MPa ，力学性能远低于一般完整岩石。同时，该地区断层及节理面分布不均，边坡受力状态不确定性较大，常规极限平衡法或简化的块体分析方法不适用。另外，该地区地下水较为丰富，导致岩体黏结力较弱，边坡滑移和崩塌风险较大。

（二）高陡边坡分级开挖顺序问题

在本工程中，大量边坡需按照高陡特性实施分级开挖，单级高度多为 10～20 米。受坡体高差大、岩质软弱影响，边坡开挖过程中较容易出现局部失稳问题。分级开挖顺序直接影响边坡自稳时间和支护结构受力状态。比如，在主厂房区域，如果上一级支护没有及时完成，下一级开挖很容易导致上部岩体悬空或失去约束，引发坍塌、掉块等安全问题。并且，各分级区域之间的施工进度协调难度较大，如果工序衔接不当，会造成部分区域长时间暴露于自然环境下，加速风化与水蚀进程[1]。

（三）强风化岩层锚固施工问题

针对该项目强风化砂岩与泥岩互层的地质条件，项目组普遍采用锚杆喷射混凝土与钢筋网片协同支护体系。但施工中，强风化岩层自稳能力弱，对锚杆的握裹力要求较高，但现场钻孔取芯显示部分区域岩芯完整性差，孔壁易坍塌。锚杆长度设计为48 米，但部分位置受岩石破碎、孔深影响，较难保证设计值。另外，喷射混凝土厚度控制在1020 厘米，但受基底松散、吸水率高等影响，喷层易出现空鼓、脱落等质量问题。钢筋网片虽能提升整体抗变形能力，但其与喷射混凝土的协同效应在实际操作中受到多种因素影响。比如，网片铺设密实度不足，锚固端未能有效固定，容易影响支护系统的整体稳定性[2]。

三、水利水电工程施工中边坡开挖支护技术运用策略探究

（一）优化岩体稳定性分析，加强监测

在复杂地质环境下，边坡岩体稳定性分析需采用多技术结合的精细化方法 [3]。具体来讲，可结合三维地质建模和有限元数值分析方法，针对岩体结构进行空间分布模拟。在勘察风化层厚度、断层带位置、节理发育状况的基础上，建立真实反映现场地质条件的模型。在该工程案例中，可采用激光扫描仪和高密度电法成像设备，采集边坡剖面的高精度数据，将岩体单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等地质参数输入分析软件，动态预测各工况下应力分布和风险破坏面。在此基础上，建立实时监测系统，全过程监测评估边坡稳定状态。在关键部位布设多点位移计、裂缝计、应力计，同时布置地下水位自动记录装置，形成自动化数据采集与预警体系。比如，在主厂房边坡区域，埋设深层位移计12 组、表面裂缝计 20 组，按 1h 间隔上传数据。技术团队对比分析历史数据与实时数据，可及时发现异常变形趋势，并据此调整支护参数或施工工序。

（二）优化高陡边坡分级开挖顺序，强化时序管理

针对高陡边坡分级开挖过程中存在的安全隐患与工序衔接问题，科学制定分级开挖方案并实施动态调整。首先根据地质勘查成果，将高差 60120 米的边坡划分为若干开挖平台，每级高度控制在 1015 米，并结合岩体软硬交替特性合理布置平台宽度，让边坡有足够的自稳能力[4]。在各级平台间设置临时排水沟槽和截水墙，降低雨季期间表层径流对岩体造成的不良影响。每一级开挖后，立即进行临时支护作业，喷射混凝土封闭裸露岩面，加设锚杆或钢筋网片，防止局部岩块脱落。另外，项目部采用 BIM 技术，模拟分析施工进度，对各级边坡开挖、支护和后续土方转运等环节进行精细化管理。动态调整施工计划，避免多级同时暴露造成的不稳定因素。比如，在主厂房西侧高陡边坡段，严格保证上一级支护完成且监测无异常之后，才能进行下一级开挖。配备巡视与验收小组，对每一级支护效果进行现场评估。

（三）采用锚固施工与喷射混凝土钢筋网片协同加固技术

结合项目现场实际情况，针对性调整锚杆施工工艺。首先，选用具备正反循环冲击功能的液压钻机，避免破碎岩体钻进时孔壁出现坍塌。钻孔过程中，采用高分子泥浆护壁或注浆加固措施。锚杆选型方面，优先采用带有机械扩体端头的自进式中空锚杆，长度根据现场勘查结果动态调整，一般控制在 58 米左右，入稳固岩层深度不小于 1.5 米。采用快硬高强水泥基材料作为锚固浆液，并在浆液中掺加膨胀剂，提高填充密实度和早期强度。灌浆压力严格控制为 0.40.6MPa ，防止因压力过大导致的孔壁破裂。

在该项目的喷射混凝土与钢筋网片协同支护方面，施工期间兼顾基层处理和材料性能匹配[5]。基层处理环节，对松散表层进行人工清理，采用高压水枪冲洗，去除浮土及杂质，保证喷层粘结牢固。喷射混凝土时采用高性能速凝剂，掺加聚丙烯纤维以提升抗裂性能，厚度分两次铺设，每次控制在 7～10 厘米，总厚度达设计值后及时养护，保证早期强度发展。钢筋网片布置严格紧贴坡面，纵横间距为 15×15 厘米，节点处采用U 型卡扣固定，结合预埋短锚杆，将网片与基岩牢固连接。

结语

综上所述，边坡开挖支护技术是水利水电工程施工中的核心环节，其施工需要保证科学性，同时结合现场实际，应用现代技术，在施工中突出创新性。面对水利水电工程所在地区地质条件复杂、环境变化频繁的问题，要统筹各种先进的施工技术，优化工艺，充分保证工程结构稳定性，同时兼顾经济性。唯有如此，才能充分保证水利水电工程的施工质量，稳定发挥其社会、经济价值。

参考文献

[1] 梁万华 . 水利水电工程施工中高边坡开挖稳定性分析及支护技术优化研究 [C]//2025 工程技术与材料应用学术交流会论文集 .2025:1-3.

[2] 宋海超 . 水利水电工程中高边坡开挖及锚喷支护的应用 [J].建材 ,2025,51(2):166-169.

[3] 郭易 . 水利水电工程边坡开挖支护施工要点 [C]//2024 人工智能与工程管理学术交流会论文集. 2024:1-4.

[4] 林惠颜 . 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术运用策略研究 [J]. 工程技术研究 ,2024,9(21):97-99.

[5] 朱洪霞, 杨恩娟. 水利水电工程边坡开挖支护施工要点[C]//中国国土经济学会 2024 年学术年会 ( 二 ) 论文集 . 2024:1-4.