水利水电工程施工中高边坡开挖支护技术探讨

高边坡开挖支护作为水利水电工程施工的核心环节，其技术水平直接影响工程成败，伴随工程规模持续扩张、地质条件愈发复杂，边坡失稳风险显著增加。传统施工技术在应对断层发育、岩性破碎等特殊地质条件时，暴露出勘察滞后、支护失效等问题。探索契合现代工程需求的技术创新路径与管理优化策略，已成为保障水利水电工程安全建设的紧迫任务。监测结果表明，采用设计的开挖支护施工技术后，边坡的最大变形量符合监测指标，证明此种开挖支护施工具有较大的合理性，具有一定应用价值。

一、水利水电工程高边坡开挖支护技术存在的问题

（一）地质勘察精准度不足

水利水电工程高边坡地质构成复杂，传统钻探、坑探等勘察手段受设备性能与技术方法制约，难以实现对地质信息的完整捕捉。深层地质构造、细微断层走向以及岩性渐变区域，常因勘察深度和分辨率限制形成探测空白，致使地质结构数据存在关键缺失。以二维图纸为主要载体的勘察成果，无法直观呈现地质体在三维空间的分布状态及相互作用关系，使得设计人员在评估边坡稳定性、制定支护方案时，因缺乏立体且全面的数据支撑，难以对复杂地质条件做出准确判断。

（二）传统支护技术适应性差

在水利水电高边坡支护工程中广泛应用的锚杆支护、挡土墙支护等传统技术，面对复杂地质环境和边坡变形时，暴露出明显的适应性短板。在高陡边坡、破碎岩层等特殊地质条件下，锚杆因锚固介质强度不足，难以维持稳定的锚固力，极易出现松动、脱落现象；挡土墙则难以抵御持续变化的土压力和边坡变形，易产生墙体开裂、倾覆等问题。

（三）施工过程监测不完善

当前高边坡施工监测存在手段单一、覆盖范围有限的问题。多数项目仍以人工定期巡查和单点位移监测为主要手段，无法实时、全面地掌握边坡整体变形趋势和应力分布变化情况。对于关键施工部位和隐蔽工程，缺乏自动化、智能化的监测设备，潜在的安全隐患难以被及时察觉。监测数据采集方式多样且缺乏统一标准，数据格式不兼容，分析处理过程过度依赖人工经验，难以快速转化为有效的施工决策依据。

二、水利水电工程高边坡开挖支护技术路径

（一）创新地质勘察技术

水利水电工程高边坡常呈现地层结构复杂、岩性差异显著的特点，传统钻探与坑探方法难以全面捕捉地质细节。三维激光扫描技术凭借非接触式测量特性，可快速获取边坡表面高精度三维点云数据，精准还原坡面起伏形态、裂隙发育特征以及结构面产状，生成直观的数字地形模型，清晰展现边坡表层地貌信息，通过数据分析识别潜在的滑坡边界与不稳定区域。

地质雷达技术则发挥其对地下介质的探测优势，利用电磁波在不同地层中的传播特性，穿透覆盖层获取地下岩性变化、断层分布、溶洞发育等信息。通过对雷达回波数据的处理与解析，能够生成地下地质结构的二维剖面图像，直观反映地质体的空间分布规律。两种技术产生的数据具有不同的坐标系与数据格式，需经过坐标转换、数据配准等预处理操作，消除空间位置偏差。

（二）应用新型支护技术

智能锚杆支护系统突破传统锚杆的功能局限，在锚杆内部植入微型传感器，构建起分布式监测网络，实时感知锚杆在不同施工阶段与工况下的轴力变化、位移变形等关键参数，通过低功耗无线通信技术，将数据稳定传输至工程监控中心。施工管理人员通过专用软件平台，可实时查看每根锚杆的工作状态曲线，系统内置的数据分析算法能够对监测数据进行实时处理与趋势预测。当锚杆受力超过预先设定的安全阈值或出现异常变形趋势时，系统立即触发多级预警机制，通过声光报警、短信推送等方式通知相关人员。智能锚杆系统具备自适应调节功能，可以根据边坡实际变形速率与方向，自动调整锚杆预应力，实现对边坡变形的动态响应与精准控制，显著提升支护结构的可靠性以及耐久性。

装配式混凝土挡墙技术采用工厂预制 - 现场装配的新型施工模式，革新了传统现场浇筑工艺。构件预制环节，利用标准化模具与自动化生产线，严格控制混凝土配合比、钢筋绑扎精度以及预埋件位置，确保构件质量稳定可靠。生产完成的挡墙构件经过严格的质量检验后，运输至施工现场进行吊装拼接，相较于传统施工方式，装配式工艺可使施工效率提升 40% 以上，有效缩短工期。

针对不同边坡高度、坡度以及地质条件，可以定制化设计挡墙构件的尺寸规格、连接形式与配筋方案，采用榫卯式连接结构增强构件拼接处的抗剪性能，通过设置企口缝提高防水效果。在挡墙内部集成排水系统，包括排水孔、排水盲沟等设施，可以及时排除边坡内部积水，降低孔隙水压力对边坡稳定性的不利影响，最终实现支护功能与环境适应性的有机统一。

（三）完善施工监测体系

基于 BIM 与物联网融合的施工监测系统，为高边坡施工安全管理提供了数字化、智能化解决方案，首先利用 BIM 技术建立高边坡三维信息模型，将监测点的空间位置、传感器类型、监测频率等信息集成至模型中，形成可视化的监测规划方案。该模型充分展示了边坡的几何形态，还包含了工程结构、地质信息等多维度数据，为监测系统的设计与部署提供直观参考。

物联网技术通过在边坡关键部位，如潜在滑动面、支护结构节点、地下水敏感区域等，部署位移传感器、应力计、渗压计、倾角仪等智能监测设备，实现对边坡变形、应力状态、地下水位、环境温湿度等参数的实时动态采集。现场传感器采集的数据通过 5G 网络、无线自组网或专用通信线路传输至云端监测平台。平台利用机器学习算法对海量监测数据进行深度分析，建立数据变化趋势模型，识别异常数据特征。结合 BIM 模型的空间可视化功能，监测结果以颜色云图、动态模拟、数据报表等多种形式直观呈现，施工人员通过电脑终端或移动设备，可实时查看不同区域的变形程度、应力分布以及地下水变化情况。当监测数据触发预设的预警条件时，系统自动生成风险分析报告，详细评估风险等级以及影响范围，并且基于预设的应急预案，为现场人员提供包括局部加固、调整开挖顺序、增加监测频率等在内的具体处置建议，实现从数据采集、分析预警到决策支持的全流程智能化管理，有效防范边坡失稳风险。

（四）深层支护

排架安装完成后，需要使用 MQT85 气动钻机在边坡上部钻孔。在深层支护施工过程中，如果使用后插杆，需要首先进行灌浆，对于岩层易坍塌、破碎的部位，采用插杆与注浆同步进行的方法进行支护，推进施工进度。其中，倾角控制主要通过有效使用锚索钻孔导向仪来实现，并且及时校正和测量。轻型锚杆钻机用于为锚索钻孔。针对地质条件相对较弱的部位，需要灌浆加固墙体。锚固平台准备完成后，采用直径为 3mm 的钢丝固定平台与钢管顶端。

结束语：

综上所述，在水利水电工程建设的复杂体系中，高边坡开挖支护技术作为工程安全与质量的核心支撑，直接决定施工过程的稳定与否，当前，地质勘察受技术限制难以完整呈现复杂地层状况，传统支护技术在特殊地质条件下效果不佳，施工监测存在覆盖盲区，多单位协同管理缺乏有效衔接。唯有推进勘察技术升级、应用智能支护手段、构建全面监测网络并优化协同机制，才能在一定程度上提升施工管理水平，持续以技术创新保障水利水电工程建设可以安全平稳开展。

参考文献：

[1] 徐力泽 . 水利工程中高边坡开挖与支护工程的施工要点分析 [J]. 黑龙江水利科技 ,2022,50(10):73-75.

[2] 姚红霞 . 水利工程施工中高边坡开挖与支护技术的应用 [J]. 建材发展导向 ,2022,20(20):160-162.