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

在水利水电工程领域，边坡开挖与支护技术的合理应用直接关系到工程质量和施工安全。面对复杂多变的地质条件和日益严格的环保要求，如何科学规划边坡开挖方案，优化支护结构设计，成为施工人员和技术人员面临的重大挑战。边坡开挖支护技术的运用策略不仅关乎工程的顺利进行，更影响着周边生态环境的保护与恢复。因此，深入研究这一领域的技术要点与难点，探索创新解决方案，对于推动水利水电工程技术的进步具有重要意义。

1 水利水电工程边坡开挖与支护技术概述

水利水电工程边坡开挖与支护技术是确保工程安全稳定、保障周边生态环境的关键技术之一。在水利水电工程的建设过程中，边坡开挖是不可避免的重要环节，它涉及到土体和岩体的挖掘与塑形，旨在为后续的工程结构提供稳定的支撑面。而支护技术则是在边坡开挖后，为了保持边坡的稳定性，防止边坡滑坡、坍塌等安全事故的发生，而采取的一系列工程措施。边坡开挖的方法和技术多种多样，根据地质条件、工程规模和施工要求的不同，可以选择人工开挖、机械开挖、爆破开挖等多种方式。而支护技术则主要包括锚杆支护、土钉墙支护、喷射混凝土支护等多种形式，它们的作用原理都是通过增强边坡的抗剪强度和整体稳定性，来抵御外部荷载和自然环境的影响。在水利水电工程中，边坡开挖与支护技术的选择和应用需要综合考虑地质条件、施工环境、工程安全、经济成本等多个因素。合理的开挖与支护方案不仅可以提高工程的整体稳定性和安全性，还可以降低施工成本，保护周边生态环境，实现经济效益和社会效益的双赢。因此，在水利水电工程的建设过程中，边坡开挖与支护技术的合理应用至关重要。

2 支护结构的设计原则

支护结构设计的核心原则是确保边坡的稳定性、安全性以及经济性。首先，安全性是设计的首要考虑因素，支护结构必须能够承受所有可能的外力，包括土体重量、水流、风力等自然因素以及施工过程中可能施加的额外荷载；其次，设计要遵循经济性原则，支护结构的设计应当能够在保证安全的基础上，最大限度地降低成本。过度复杂或使用不必要的材料不仅增加了施工难度，还会造成经济浪费。设计时还需要考虑支护结构的可操作性和施工的可行性，确保设计方案能够在实际施工中顺利实施；此外，支护结构的可维护性也应当考虑在内，设计时需要预留足够的检查和修复空间，以应对未来可能的环境变化或设备老化问题。最后，随着绿色环保理念的推广，支护结构的设计应当尽可能减少对环境的负面影响，使用环保材料、减少施工期间的粉尘和噪音污染等。

3 水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的具体运用

3.1 土方边坡开挖技术

土方边坡开挖需遵循地质力学规律，采用分层开挖与阶梯式开挖协同作业模式。分层开挖依据土体抗剪强度确定每层厚度，黏性土层控制在两米以内，砂性土层缩减至一米五以下，开挖面保持合理坡度避免应力集中。阶梯式开挖形成错台结构，每级台阶高度与土层特性匹配，台阶宽度满足机械作业与土方转运需求。开挖顺序遵循自上而下原则，坡顶截水沟先行施工防止地表水渗透软化土体。临时支护措施需与开挖进度同步实施，坡面铺设土工布结合短锚杆固定，抑制表层土体剥落。地下水位较高区域采用轻型井点降水，维持开挖面干燥状态。开挖过程中实时监测坡顶位移与深层土体形变，位移速率超限时启动坡脚反压或放缓坡比等应急措施。弃土堆放距离坡缘需大于开挖高度两倍，堆载角度小于自然休止角。雨季施工应缩短开挖工作面，开挖面覆盖防雨膜阻断雨水侵蚀。开挖完成后立即施作永久支护结构，减少土体暴露时间。技术应用需结合地质勘探数据动态调整参数，黏土与粉砂互层区域采用间隔跳挖法控制变形，膨胀土区域预留保护层人工修坡。

3.2 钢筋铺设施工

在水利工程的建设中边坡支护施工是非常重要的一个环节，而钢筋铺设工作则是确保工程质量的关键步骤，钢筋铺设的效果直接关系到边坡的稳定性，以及水利设施的长期安全运行，这就要求在实际的钢筋铺设施工中必须遵循科学严谨的设计要求，根据工程的实际情况，精确计算并合理安排钢筋的铺设顺序和数量，以实现对边坡的有效支撑。钢筋铺设需要施工人员具备深厚的专业知识和丰富的实践经验，能够深入理解设计图纸的每一个细节，同时结合施工现场的地形、地质条件进行综合判断，确保钢筋的布局能够充分满足支护需求。

3.3 锚杆支护技术

锚杆支护技术是一种高效且稳固的支护方式，在水利工程的多个方面都发挥了重要作用。该技术的原理在于将锚杆与岩土体紧密结合，形成一个整体而又稳定的承载结构，进而有效改变岩土体的力学状态。通过应用这种支护方式，能显著提高岩土体的承载能力和稳定性，进而有效防止边坡失稳、滑坡等地质灾害的发生。这使得水利工程施工多将锚杆支护技术广泛应用于地下洞室、边坡治理以及基坑支护等领域。以边坡治理为例，通过应用锚杆支护技术能够显著加固边坡，进而有效防止边坡滑坡和崩塌。这一技术的优点主要表现为施工简便、成本低廉、适应性强等，且实际施工过程中不需要大型机械设备，对场地也具有非常强的适应性，而且由于用料节省，工程施工的成本也更低，因此，具有良好的经济性。

3.4 岩质边坡开挖技术

岩质边坡与土质边坡在质地上存在明显差异，故岩质边坡的开挖面临着另外一些方向上的技术性与精确度要求。水利工程施工中对岩质边坡的开挖同样涉及多个具体技术参数，而这些参数的合理确定和精确控制，将直接关系到边坡的稳定性和施工安全。岩质边坡的开挖同样需要以地质勘察为前提，一般通过钻探、岩石力学试验等技术手段来获取岩石的物理力学性质、结构特征等关键参数，而通过对这些参数的分析，可以确定岩石的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等，后续开挖方案的设计和支护措施选择将基于这些数据形成。相比土质边坡，岩质边坡开挖方案的设计除了考虑坡高、坡度之外，还会重点考虑坡面形态。坡面形态通常需要根据岩石的层理、节理等结构特征来确定，以最大限度地降低开挖过程中的岩石破坏和塌方风险。在实际开挖过程中，还需做好爆破参数的确定和控制，其具体数值包括炸药用量、炮眼间距、炮眼深度等，目的是合理控制岩石的破碎效果和边坡的稳定性。

结束语

综上所述，结合理论实践，分析了水利工程施工中边坡开挖支护技术应用，分析结果表明，边坡开挖支护是水利工程施工的关键技术，此项技术的应用效果，对水利工程建设质量有直接影响。不同水利工程边坡地质水文条件差异明显，需结合现场实际情况，切实做好施工前的准备工作，并选择合适的开挖技术和支护形式，加强对施工细节的有效控制方可提升边坡开挖支护效果，保障水利工程施工质量。

参考文献：

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