水利工程施工中高边坡支护技术的应用与优化研究

一、引言

水利工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，在防洪、灌溉、发电、供水等方面发挥着关键作用。在水利工程建设过程中，高边坡施工是常见且关键的环节。高边坡由于其自身高度大、地质条件复杂、受自然因素影响显著等特点，容易出现滑坡、坍塌等失稳现象，严重威胁工程施工安全和后续运行安全。因此，科学合理地应用高边坡支护技术，确保高边坡的稳定性，成为水利工程建设中亟待解决的重要问题。近年来，随着水利工程建设规模的不断扩大和建设难度的日益增加，对高边坡支护技术的要求也越来越高。本文通过对水利工程施工中高边坡支护技术的应用现状进行分析，研究其优化方法，以期为水利工程建设提供有益的借鉴。

二、水利工程施工中常见高边坡支护技术

2.1 锚杆支护技术

锚杆支护技术是通过在边坡岩土体中钻孔，将锚杆插入孔内，然后注入浆液，使锚杆与岩土体紧密结合，利用锚杆的锚固力来提高边坡的稳定性。锚杆可以将不稳定的岩土体与深部稳定的岩体连接起来，限制岩土体的变形和滑动。根据锚杆的受力方式和结构特点，可分为普通砂浆锚杆、预应力锚杆等。普通砂浆锚杆主要依靠锚杆与岩土体之间的摩擦力提供锚固力；预应力锚杆则是在锚杆安装后对其施加预应力，使岩土体在受力前处于受压状态，从而提高岩土体的抗剪强度和整体稳定性。锚杆支护技术具有施工简便、成本相对较低、适应性强等优点，广泛应用于各类土质和岩质高边坡的支护工程中。

2.2 锚索支护技术

锚索支护技术与锚杆支护技术原理相似，但锚索通常采用高强度钢绞线制作，长度较长，能够提供更大的锚固力。锚索通过钻孔深入到稳定的岩土层中，在孔内灌注水泥浆形成锚固段，然后在边坡表面设置锚墩和张拉设备，对锚索施加预应力。预应力锚索可以有效地控制边坡的变形，提高边坡的抗滑能力，适用于稳定性要求较高、地质条件复杂的高边坡工程。例如，在大型水利枢纽工程的高边坡支护中，预应力锚索支护技术能够有效地抵抗边坡岩土体的下滑力，保障工程安全。然而，锚索支护技术施工工艺相对复杂，对施工设备和技术要求较高，成本也相对较高。

2.3 挡土墙支护技术

挡土墙支护技术是通过在边坡坡脚处修建挡土墙，依靠挡土墙自身的重力、结构强度以及与地基的摩擦力来抵抗边坡岩土体的下滑力，从而保持边坡的稳定。挡土墙按结构形式可分为重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。重力式挡土墙主要依靠自身重力维持稳定，适用于小型边坡或土质较好的边坡；悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙则通过结构的合理设计，利用墙身的抗弯性能和土体的被动土压力来提高稳定性，适用于较高的边坡。挡土墙支护技术具有结构简单、施工方便、耐久性好等优点，但工程量较大，对地基承载力要求较高。

2.4 喷射混凝土支护技术

喷射混凝土支护技术是利用喷射机械将混凝土喷射到边坡表面，使混凝土与边坡岩土体紧密结合，形成一层支护层，从而提高边坡的稳定性。喷射混凝土可以封闭边坡表面，防止风化、雨水侵蚀和岩土体剥落，同时与锚杆、钢筋网等联合使用，形成喷锚网支护结构，进一步增强支护效果。喷锚网支护能够及时对边坡进行支护，适应不同地质条件的边坡，施工速度快，在水利工程高边坡支护中应用广泛。

三、水利工程施工中高边坡支护技术应用存在的问题

3.1 设计方面的问题

部分水利工程高边坡支护设计前期地质勘察工作不充分，对边坡的地质结构、岩土力学性质等关键信息掌握不准确，导致设计方案与实际地质条件不匹配。设计过程中，对边坡的稳定性分析方法不够科学合理，未能充分考虑边坡在不同工况下（如降雨、地震等）的受力情况，使得支护结构的设计参数不合理，支护强度不足或过度设计，既影响边坡的稳定性，又造成资源浪费。此外，一些设计单位缺乏创新意识，在高边坡支护设计中沿用传统设计方法，未能及时采用新技术、新材料和新结构，难以满足复杂地质条件下高边坡支护的需求。

3.2 施工方面的问题

在高边坡支护施工过程中，施工质量控制不严格是普遍存在的问题。例如，锚杆、锚索的钻孔深度、角度和孔径不符合设计要求，影响锚固效果；混凝土喷射厚度不均匀，强度不达标，降低了支护结构的承载能力。部分施工单位为追求施工进度，违反施工规范和操作规程，擅自改变施工工艺和施工顺序，如在锚杆注浆强度未达到设计要求时就进行张拉作业，导致锚杆失效。此外，施工人员的技术水平参差不齐，缺乏专业的高边坡支护施工技能培训，对新技术、新工艺的应用不熟练，也影响了施工质量和效率。

3.3 监测与维护方面的问题

许多水利工程在高边坡支护施工完成后，忽视了边坡的监测与维护工作。监测设备安装不规范，监测数据不准确，无法及时掌握边坡的变形情况和稳定性状态。监测频率不足，不能及时发现边坡的潜在危险，错过最佳的处理时机。在边坡维护方面，缺乏定期的检查和维护制度，对支护结构出现的裂缝、松动等问题未能及时进行修复和加固，随着时间的推移，这些问题逐渐恶化，增加了边坡失稳的风险。

四、水利工程施工中高边坡支护技术的优化策略

4.1 优化设计方案

加强高边坡支护设计前期的地质勘察工作，采用先进的勘察技术和手段，如地质雷达、钻探、物探等，全面准确地掌握边坡的地质结构、岩土性质、地下水条件等信息，为设计提供可靠依据。在设计过程中，引入先进的边坡稳定性分析方法，如有限元分析、极限平衡分析等，结合边坡的实际工况，进行多工况、多因素的综合分析，合理确定支护结构的类型、尺寸和参数，确保支护结构既满足边坡稳定性要求，又具有良好的经济性。同时，积极推广应用新技术、新材料和新结构，如新型锚固材料、智能监测系统等，提高高边坡支护设计的科学性和先进性。

五、结论

本文通过对水利工程施工中高边坡支护技术的应用与优化研究，得出以下结论：常见的高边坡支护技术各有特点和适用条件，在实际应用中需要根据边坡的地质条件、工程要求等因素合理选择；当前高边坡支护技术在设计、施工、监测与维护等方面存在一些问题，影响了边坡的稳定性和工程质量；通过优化设计方案、加强施工管理、完善监测与维护体系等措施，可以有效提高高边坡支护技术的应用效果，保障水利工程高边坡的稳定和安全。

参考文献

[1]拜黎明.浅析水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用[J].农业科技与信息,2020,No.583(02):98-99+102.

[2]亚生江·阿布德热合曼.探讨水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用[J].珠江水运,2020,No.497(01):95-96.

[3]黎桂林.高陡边坡开挖支护技术在水利工程边坡处理中的应用研究[J].水利技术监督,2019(3):218-221.