水利水電工程施工中高邊坡開挖支護 及加固技術的應用與解析

郭云軍

中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司 陜西西安 710061

摘要：在水利水電工程中，高邊坡技術是一項非常重要的施工技術，高邊坡一般指土質邊坡高度大于20m、小于100m或巖質邊坡高度大于30m、小于100m的邊坡。在我國的水利水電工程建設中，存在很多高邊坡，這些高邊坡的穩定程度決定著工程的安全，在很多的水利水電工程中，常常出現一些因為高邊坡造成的事故，嚴重威脅到施工安全和人員安全。因此探討高邊坡開挖支護以及加固技術極為必要。

關鍵詞：水利水電工程；高邊坡開挖；加固技術；應用

一、高邊坡失去穩定性的原因

在我國很多的水利水電工程建設中，設計工作是關系施工整體質量和穩定度的重要因素，如果工程中的設計人員不能提高對設計工作的重視度，采取不合理的設計方法進行設計，就會出現邊坡不穩定的狀況。此外，很多施工單位為了能夠超前完成工程任務，會縮短工期，而縮短工期最有效的方法就是爆破和挖鑿，這些方法也會帶來一定的安全隱患。還有一方面，在工程建設中施工現場會出現積水滲透問題，這些滲透問題不解決也是非常嚴重的安全隱患。還有很多施工單位不能夠合理地按照要求施工，施工材料和施工設備應用的不合理等問題長期存在，都容易引發安全事故。在水利水電施工中還常常出現高邊坡下滑的狀況。但是如果地下巖石非常堅固或者強度非常高的話，邊坡的穩定系數就高。外在地貌優越，張應力就會大大減少，也會由此減少裂縫的產生。

二、水利水電工程施工中高邊坡開挖技術研究

現以某抽水蓄能電站上水庫庫岸高邊坡的開挖實際情況進行簡述：

（一）對表土植被層進行清理

施工人員應對存在施工障礙的表層植物進行相應的清理，清理范圍應擴展至施工地段的五米之外。同時在對樹根等位置挖出過程中，應將其開挖范圍擴展至距離開挖區的3m之外。在施工中，施工人員需要加強對開挖區域野生植物的保護，避免由于人為施工對自然環境等產生消極影響。

（二）開挖土方

先將覆蓋層及土方開挖一個梯段高度，再采用1.8m?液壓反鏟按照測量放樣開口線沿馬道方向形成邊坡開口，自上而下分層開挖，分層厚度3m，前期工作場面較小時，采用液壓反鏟削坡甩料，SD22推土機平整場面。開挖工作面大于10m后，由液壓反鏟直接裝20t自卸車。同一層面開挖施工，按照“先土方開挖，后石方開挖，再邊坡支護”的順序進行，使開挖面同步下降。

（三）開挖石方

石方開挖在每個梯段土方開挖完成后進行。石方開挖采用自上而下分層鉆爆開挖的施工方法，分層梯段高度為3.0～7.5m，根據邊坡馬道及建基面調整；底部預留1.5m保護層；永久石方邊坡均采用預裂爆破；巖石開挖采用梯段微差爆破。

（四）邊坡預裂施工

預裂隨梯段爆破施工進行，在每層開挖前，先用推土機將邊坡線附近的浮渣清理干凈，測量根據開挖邊坡準確放線，在已經開挖完成的巖石邊坡用腳手架管搭設鉆機機架，機架搭設傾角與邊坡坡比相同，鉆機緊靠機架安裝，安裝就位后用量角器測量鉆桿斜度，確認與邊坡斜度相同后再進行鉆孔施工。為保證鉆孔質量，鉆孔深度隨梯段高度計算，原則上盡量低于15m，以免孔底誤差增大。

（五）保護層開挖方法

建基面及邊坡馬道采用預留保護層的開挖，保護層一般預留1.5m厚，爆破施工時間要滯后同施工段的下層邊坡預裂。

建基面預留保護層采用分層開挖、火花起爆的施工方法。按照設計高程進行放樣，并將每個鉆孔的位置用油漆標明。同時根據作業指導書的要求，采用YT-28型手風鉆造孔，孔徑φ42mm，裝藥直徑φ25mm；第一層鉆孔深度0.7m，第二層鉆孔深度0.6m，第三層0.2m采用人工撬挖。

三、水利水電工程高邊坡支護加固施工技術分析

（一）錨噴支護施工的應用

在水力發電站的高邊坡支護工程中應用非常普遍，尤其是利用邊坡錨桿開展最早的支護工作。例如某水利水電工程，主要分成3個施工區間，按照河流上下游的方向，并且分區的特點都是從外向內推進的，每一分區的面積在600m2左右，在區域間的水利工程項目施工時，采用的都是水平流水作業的方式。在該工程中，在后邊坡高477m之內的廠房的建設工程中、在右壩肩高530m的工程建設中、以及在放空洞出口高465m的建筑范圍內，都可以采用錨桿支護的技術。通常錨桿依照梅花的形狀來進行布置，傾角控制在30°上下，要選擇符合標準的焊管和扣件，還要搭建好臨時的腳手架施工平臺，做好安全防護的措施，最好在腳手架上面鋪設比較結實的竹膠板，還要在支架周圍安裝安全網，切實保證施工人員的人身安全。在進行錨桿鉆孔時，通常使用的工具是手風鉆和YQ—100B簡易潛孔鉆，采用孔徑為48cm的焊管，搭設的腳手架高度在2.2m上下，在實施鉆孔時，要依據巖石的紋理和走向以及具體的傾角情況，及時調整錨桿孔的角度大小，鉆頭的選擇標準一般是要比錨桿本體的直徑大些，程度控制在18cm上下。當鉆孔的深度達到標準需要時就可以利用高壓風將內部的雜質徹底清除，為下一步的施工提供便利條件。工程中采用的錨桿型號應為普通的螺紋鋼筋，具有經濟可靠性。

（二）做好噴混凝土和貼坡混凝土的支護工作

噴混凝土也是在早期的高邊坡支護過程中經常使用到的方式，主要的實施內容就是強化和封閉已經開挖好的基建面層，有效降低水利水電工程基建面在陽光下曝曬的頻率，并減少風吹雨淋的次數，保證基建面的質量。此種方式廣泛應用于廠房高邊坡的開挖工程中、防空洞出口的開挖過程中、右壩肩開挖的過程中，可以起到良好的支護效果。

（三）預應力錨索施工的實施

作為支護施工的一部分，預應力錨索施工在實施中，應做好以下幾個方面工作：①在施工準備階段，對施工現場進行全面、系統的考察，及時發現存在的問題，并采取相應的措施加以調整和優化，減少突發狀況對施工進度等方面產生的消極影響。②如若采取潛孔錘進行鉆孔，應進行合理的除塵防護處理，清除松動的巖塊，避免設備鉆孔產生的沖擊力，引發巖塊掉落傷人等危險情況。③針對鋼絞線，應利用特制的支架下料，避免其彈出對施工人員人身安全構成威脅，同時，管理人員要到施工現場進行指揮。

（四）做好排水孔的施工工作

在水利水電工程的施工中，要充分考慮到高邊坡的日常生產排水問題，如果排水工作沒有做到位，山體中的水就會給水利水電工程的高邊坡施工帶來很大的影響，嚴重的時候會造成坍塌的事故。為了防止此類事故的發生，在進行施工防護時經常使用的支護方式就是在高邊坡坡上開挖永久的排水孔，這樣就可以有效降低山體內部的水壓力，保證施工工程的穩定性。此種方法在噴混凝土和貼坡混凝土的范圍內廣泛使用，并取得了明顯的效果。在該工程的施工中采用的是20m3/min的空壓機，同時與YT—28型的手風鉆以及相關設備相配合使用。所需要挖掘的排水孔的孔徑大小通常為50mm，依照美化的形式進行分布，排水孔的仰角控制在10°左右，并要和錨桿保持一定的距離。

四、結語

在水利水電工程建設中要嚴把質量關，保證水利水電施工過程中的各環節井井有條的順利進行，從而保證水利水電工程的質量。目前被廣泛應用的加固技術有混凝土加固技術、錨固技術以及減載排水技術等，都有其自身的特點，并且適用于邊坡的不同位置，具體選用何種加固方式需要結合工程項目的實際特點確定。

參考文獻：

[1]王博.水利水電工程施工中高邊坡加固技術的應用[J].新材料新裝飾，2014，08

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