水利工程施工中边坡开挖支护技术运用探究

引言：

水利工程规模大、施工环境复杂，边坡稳定问题直接影响工程效果。近年来，随着施工技术进步，边坡开挖支护技术成为保障施工安全和工程稳定的重要手段。传统施工方式中缺乏系统支护设计，导致边坡失稳、滑坡等事故，影响了施工进度和结构安全。现代支护技术依托地质勘察、数值模拟与智能监测，实现精准设计和动态调整，有效提升了边坡稳定性。本文从具体应用出发，系统分析边坡开挖支护技术实施方法和控制因素，为水利工程边坡治理提供科学依据及操作指引。

一、基于地质勘察评估边坡稳定性

边坡开挖前的地质勘察是确保边坡支护科学、安全的关键。勘察工作中全面掌握区域地质构造、地层岩性、节理裂隙发育、地下水赋存状态及岩土物理力学参数等。常用勘察方法为：钻探取芯、地球物理勘探、原位测试与实验室岩土试验。钻探取芯用来获取不同深度岩土样本，测定抗剪强度、内摩擦角、粘聚力等参数；地球物理勘探，像高密度电法、地震折射法用于识别软弱夹层、断层破碎带及潜在滑动面；原位测试涉及标准贯入试验、静力触探试验与平板载荷试验，用来判断岩土承载力、变形模量；实验室岩土试验能够进一步测定岩土的物理性质和力学指标，给数值模拟提供输入参数。勘察后，建立三维地质模型，结合数值模拟软件（如 FLAC3D、PLAXIS）对开挖中边坡应力重分布、变形趋势及稳定性进行预测。稳定性分析中采用极限平衡法或有限元法，计算安全系数，分析潜在滑动面位置和失稳可能性。例如，某大型水库边坡工程中，利用三维地质建模发现边坡中部出现了软弱泥岩夹层，利用极限平衡法分析后判定为潜在滑动区域，随即布置锚杆加固，防止开挖中边坡失稳。同时，勘察中重点关注地下水活动情况，采用水文地质钻孔和抽水试验获取渗透系数、水位变化及承压情况，为支护结构设计做出指引。地下水位过高导致边坡饱、自重增加、岩土抗剪强度下降，因此设计中结合排水方法，比如，设置排水孔、盲沟或集水井，降低地下水影响，维系边坡稳定性。

二、多样化支护结构设计应用

支护结构选择基于地质条件、边坡高度、开挖方式与施工环境的综合考虑，保证支护体系安全可靠、经济合理。喷锚支护适用于岩质边坡，施工流程为：初喷封闭岩面、钻孔安装锚杆、注浆加固及复喷混凝土形成整体支护层。喷射混凝土厚度一般在 80～150mm ，锚杆间距控制在 1.2～1.5m ，长度按照岩层稳定性确定，一般为 3～6m 。喷射工艺适合采用湿喷法，以保证混凝土粘结力和强度，减少粉尘污染。预应力锚索适用于高陡土质边坡或软岩边坡，施工中采用潜孔钻机钻孔，清孔后插入锚索并注浆，等浆体强度达标后进行张拉锁定。锚索长度维持在 10～30m ，预紧力控制在 150～500kN 之间，控制边坡变形。施工中严格控制钻孔角度、深度，确保锚索锚固段保持稳定岩层，同时应用分级张拉工艺，保证预紧力均匀分布。抗滑桩用于滑动面较深边坡治理中，桩体选择钢筋混凝土灌注桩，直径通常为 1.0～2.0m ，桩间距按照滑坡推力计算，控制在 3～6m_⨀ 。桩体施工采用旋挖钻机或冲击钻机成孔，清孔后下放钢筋笼，灌注混凝土，桩顶设置冠梁保持整体稳定性。格构梁支护结合喷锚与骨架结构，适用于岩体破碎或节理发育复杂边坡。施工时先布置锚杆并注浆，再浇筑钢筋混凝土格构梁，构成骨架结构，保持边坡整体性。格构梁间距通常为 2.0～3.0m ，梁宽 300～500mm ，混凝土强度高于 C25。例如，某水电站边坡工程采用“锚索 + 格构梁”复合支护体系，锚索长度 20m ，张拉力300kN，格构梁间距 2.5m ，控制了边坡位移，确保施工安全。同时，支护结构结合排水措施，例如，喷锚支护中设置泄水孔，格构梁节点布置排水沟，避免雨水渗入引发边坡软化或滑移。

三、精细化施工工艺控制

施工工艺控制是支护技术应用的关键，直接影响支护结构质量、边坡稳定性。施工前制定详细的施工方案，清楚开挖顺序、支护流程与质量控制标准。开挖时采取分段、分层方式，每层开挖高度控制在 2～3m ，避免一次性开挖引发边坡松弛或失稳。开挖后，立即进行临时支护，避免岩土暴露时间过长。喷锚支护施工中，采用湿喷工艺，喷射厚度维系在 100mm 以上，喷射角度和岩面夹角大于 70°，确保混凝土和岩面粘结良好。喷射中控制风压与和灰比，确保混凝土密实度、强度。锚杆施工采用风动钻机或潜孔钻机钻孔，孔径通常42～50mm ，钻孔深度误差控制在 ±50mm 以内，安装锚杆后及时注浆，选择纯水泥浆或水泥砂浆，水灰比控制在 0.4～0.5 。注浆压力在 0.4～0.6MPa ，保证浆液充分填充孔隙，提高锚固效果。预应力锚索施工流程为：钻孔、清孔、锚索安装、注浆、张拉与锁定，注浆压力控制在 0.4～0.6MPa ，张拉分三级推进，每级持荷时间要高于 5 分钟，确保锚索和岩土体充分锚固。抗滑桩施工采用旋挖钻机成孔，清孔后下放钢筋笼，灌注混凝土，桩体强度达到设计要求后进行桩间连接、冠梁施工。格构梁施工中，先清理坡面，修整基槽，再绑扎钢筋，做好支模，混凝土浇筑分层振捣，保证密实度。施工中建立质量检查制度，定期检测锚杆抗拔力、喷射混凝土强度和锚索张拉力，发现问题及时调整施工参数，确保支护结构安全、可靠。同时，施工期间加强现场管理，设置安全防护设施，避免高空坠物与边坡落石，保障施工人员安全。

四、全过程监测及动态反馈机制

边坡支护为动态性工程，施工中建立完善的监测系统，掌握边坡变形和支护结构状态。监测内容涉及地表位移、深层位移、锚索受力、喷层应力与地下水位变化。监测方法囊括全站仪测量、GNSS 定位、测斜仪、振弦式应力计与水位计等。监测点布置覆盖边坡重要区域，地表位移监测点间距在 10～20m ，深层位移测斜孔深度超过潜在滑动面 5m 以上。监测频率根据施工阶段调整，开挖初期每周监测一次，支护后每月监测一次，遇雨季或异常情况后加密监测。数据采集后上传到监测平台，由专业人员分析判断边坡稳定性，结合数值模拟结果对支护结构动态优化。例如，某大型堤防工程中，施工中通过 GNSS 监测发现边坡位移速率超过预警值，立即启动应急响应机制，增补锚杆，加强喷层，控制变形发展。同时，监测系统具备远程传输与自动报警功能，如果监测数据超过设定阈值，系统自动推送预警信息给管理人员终端，保证快速响应。监测数据能够为后期边坡运行管理提供支持，推动边坡健康评估，维护决策，推动边坡治理从被动应对向主动防控转型。

结语：

总之，边坡开挖支护技术是确保水利工程安全施工与结构稳定的关键举措。通过地质勘察、支护设计、精细施工控制及完善监测机制应用，以此，提升边坡稳定性，降低施工风险。所以，应持续推广智能化勘察与监测技术，促进支护方案向数字化、精准化发展。同时，加强施工人员培训和标准体系建设，提升边坡治理整体水平。只有把技术、管理与实践结合，才能真正推动水利工程边坡治理安全、高效发展。

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