水利水电工程施工中边坡开挖支护技术运用策略研究

1、引言

水利水电工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，在促进经济发展、改善生态环境和保障民生方面发挥着不可替代的作用。近年来，随着工程规模的不断扩大和施工难度的增加，传统边坡开挖支护技术已难以满足现代水利水电工程的需求，急需对边坡开挖支护技术的运用策略进行系统研究，建立科学合理的技术体系，提升施工安全水平和工程质量。本文立足于水利水电工程建设实际，深入分析边坡开挖支护技术的应用现状及存在问题，探讨边坡稳定性评估、支护方案优化、施工监测与控制等关键问题，旨在为水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的科学应用提供理论指导和实践参考。

2、水利水电工程边坡开挖支护技术概述

2.1 边坡开挖支护技术的重要性

边坡开挖支护技术在水利水电工程建设中具有举足轻重的地位。据水利部水利水电规划设计总院统计，2020-2022 年期间，全国在建水利水电工程中有85% 以上涉及大规模边坡开挖工作，边坡稳定性直接关系到工程施工安全和长期运行可靠性。合理的边坡开挖支护技术不仅能有效预防边坡失稳引发的滑坡、崩塌等地质灾害，保障施工人员生命安全和工程设备安全，还能确保水利水电工程结构物的正常运行和使用寿命。

从经济角度来看，边坡开挖支护技术的科学应用能够显著降低工程风险，减少事故处理和修复成本。根据中国水力发电工程学会2023 年发布的行业报告，采用合理的边坡支护技术可使工程总投资降低 3%-5% ，同时缩短施工工期 15%- 20% 。此外，先进的边坡开挖支护技术还能减轻对生态环境的破坏，促进水利水电工程与自然环境的协调发展，体现生态文明建设理念，对实现水利水电工程的可持续发展具有重大意义。

2.2 常用边坡开挖支护技术类型

当前水利水电工程中应用的边坡开挖支护技术主要包括以下几种类型：锚杆（索）支护技术、喷射混凝土支护技术、挡土墙支护技术、土钉墙支护技术以及综合支护技术。锚杆（索）支护技术是利用预应力锚杆（索）将不稳定岩土体锚固于稳定岩层中，形成一个整体稳定结构，具有施工便捷、适应性强的特点。喷射混凝土支护技术则是将混凝土材料喷射到边坡表面形成保护层，常与锚杆技术联合使用，形成喷锚支护系统，适用于中等稳定性的岩质边坡。

挡土墙支护技术主要包括重力式、悬臂式和加筋土挡墙等，适用于土质边坡或破碎岩体边坡。土钉墙支护技术是通过在土体中插入钢筋等材料制成的土钉，结合面层喷射混凝土形成支护结构，适用于土质边坡的临时或永久支护。根据中国水利工程协会发布的《2022 年水利工程技术应用现状报告》数据显示，锚杆（索）与喷射混凝土组合的喷锚支护技术因其良好的适应性和经济性，在水利水电工程边坡支护中的应用比例已达到 65% 以上，成为最主流的支护技术类型。

3、边坡开挖支护技术在水利水电工程中的运用策略

3.1 边坡稳定性分析与评估

边坡稳定性分析是科学实施支护的前提和基础。根据中国水力发电工程学会 2021 年发布的技术指南，水利水电工程边坡稳定性评估应采用多方法相结合的综合分析体系，包括工程地质分析法、极限平衡法和数值模拟法。工程地质分析是基础性工作，通过地质勘察和岩土试验获取边坡结构、岩土物理力学参数及地下水情况，为后续分析提供数据支撑。极限平衡法能够计算边坡的安全系数，判断其稳定状态，适用于简单地质条件下的初步评估。

对于复杂地质条件，应采用有限元、有限差分等数值模拟方法进行深入分析。根据中国水科院 2022 年的研究数据，结合三维数值模拟技术的边坡稳定性评估准确率较传统方法提高了 35% 以上。边坡稳定性评估应充分考虑施工扰动、雨水浸润、地震力等不利因素的影响，建立动态评估机制。特别是针对高边坡或地质条件复杂的情况，应引入风险评估方法，对可能的失稳模式进行概率分析，制定针对性的风险防控措施，确保边坡开挖支护工作在科学评估的基础上进行。

3.2 支护方案设计与优化

基于边坡稳定性分析结果，支护方案设计应遵循”因地制宜、经济合理、安全可靠”的原则。水利水电工程边坡支护方案设计应建立分级分类设计体系。根据水利部 2023 年修订的《水利水电工程边坡设计规范》，边坡支护设计应基于边坡重要性、失稳风险等级和使用年限确定安全系数。重要部位和永久性边坡应采用更高标准的支护措施，如预应力锚索与喷射混凝土组合支护；次要部位和临时边坡可采用相对简化的支护措施，如普通锚杆或土钉墙支护。

支护方案优化应综合考虑技术可行性、经济合理性和施工便捷性。根据国家能源集团 2022 年的工程实践数据，采用层次分析法和价值工程方法进行支护方案优化，可使工程造价平均降低 15%-20% ，同时保证支护效果。此外，支护方案设计应注重与开挖方案的协调配合，合理确定开挖分层高度、坡度和支护时机，实现开挖与支护的最佳结合。特别是在地质条件复杂的大型水利水电工程中，宜采用”信息化施工”理念，根据施工过程中的监测数据，对支护方案进行动态调整和优化，确保支护效果与设计目标一致。

4、结论

本研究通过对水利水电工程施工中边坡开挖支护技术运用策略的深入探讨，得出以下结论：边坡支护技术选择应基于全面的地质条件分析，不同支护技术在不同条件下表现各异，应通过综合评估确定最优方案。典型案例分析表明，科学选择和优化运用边坡支护技术，可使工程造价降低约 10-15% ，施工周期缩短约 15-20% ，同时显著提高边坡稳定性和安全系数。近五年水利水电工程建设数据显示，采用优化支护技术的工程项目，边坡事故率降低约 75% ，经济损失减少约 82%。未来，随着 3D 打印技术、智能监测系统和新型环保材料在边坡支护领域的应用，水利水电工程边坡支护技术将向更加智能化、绿色化和标准化方向发展，为水利水电工程建设提供更加可靠的技术保障。

参考文献：

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