水利工程施工中的邊坡開挖支護技術研究

孫志超 孫桂芳

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

隨著施工技術的發展，水利工程邊坡開挖支護技術也得到創新發展，各類針對不同地質條件的開挖支護施工技術越來越完善。在水利工程邊坡實際施工中，根據工程實際可選擇的施工方案越來越多樣化，保證施工技術方案的合理性和科學性，成為確保水利工程邊坡施工質量的關鍵因素。因此，根據工程實際選用科學的施工技術方案，對于提高邊坡開挖支護施工質量，保證水利工程安全穩定具有重要意義[1]。

1 水利工程施工中邊坡開挖支護技術的重要作用

在水利工程施工中，邊坡開挖是保證工程施工安全順利實施的關鍵環節之一。在水利工程施工中，隧洞進出口及其附近、溢洪道、樞紐區公路等開挖邊坡、水庫邊坡以及河道邊坡等的開挖支護工作都會對工程安全產生直接的影響[2]。保證水利工程邊坡開挖支護施工質量，對于避免水利工程出現坍塌、滲水等不良情況具有重要作用。另一方面，隨著當前水利工程施工質量要求不斷提升，施工環境愈發復雜，工程建設存在的危險因素也不斷增多，不僅影響工程結構穩定性，降低工程質量，還可能導致施工人員安全受到威脅。因此，加強對水利工程邊坡開挖支護技術的應用，保障工程安全穩定是十分重要的[3]。

在水利工程邊坡開挖支護施工中，要求工作人員要根據工程實際情況科學選擇邊坡開挖支護技術，對工程情況具體分析后制定合適的施工技術方案進行具體施工。這樣一來，不僅能夠有效提高邊坡開挖支護施工效率，避免施工誤區，保證工程建設質量[4]。同時還可以有效應對邊坡巖層滑塌的情況，降低安全事故風險，保證工程施工進度與施工質量，延長水利工程的使用壽命，使水利工程價值最大化，從而更好地服務于社會生產和民眾生活。

2 水利工程施工中邊坡開挖支護技術的具體應用分析

2.1 工程概況

某水利工程為水庫溢洪道開挖支護工程。水庫位于長江水系某支流左岸，是一座負責城市供水、農田灌溉及農村飲水的中型水利工程，水庫庫容總量約為1 400 萬m3，年供水量約為1 577 萬m3。溢洪道為開敞式岸邊溢洪道，位置設置在大壩右岸，組成部分包括過渡段、進“U”型槽段、控制段、陡坡段和下游河道護底段等，全程長度約230 m，其中控制段長為20 m，過水凈寬為16 m，分成兩孔，b 型駝峰堰，高程672 m，兩溢流孔均設置弧形工作閘門，尺寸為8m×5m。

根據國家電網水利工程施工安全風險評估管理中相關規定，該工程溢洪道開挖安全風險等級為3 級，支護施工安全風險等級為2 級。根據工程實際，在土方與石方開挖后，選擇錨桿支護施工和掛網噴混凝土施工，有效保證邊坡的穩定性和整體的封閉性，避免環境風化等造成邊坡失穩、滑坡等現象。

2.2 邊坡開挖支護具體施工

2.2.1 施工準備階段

在邊坡開挖施工前，根據工程實際情況需要做好充分的施工準備，以確保工程順利實施。具體來說主要包括施工技術準備與施工現場準備2 個方面：1）加強施工技術準備。施工人員需要在實際施工前熟悉掌握項目設計圖紙、地質報告等相關文件，同時做好施工現場的實地勘察工作，嚴格按照施工技術要求，結合現場實際情況制定合理的施工方案。同時，根據施工方案各項內容，明確各個施工環節目標及責任，全面細致地做好施工圖紙、設計和設計變更等各方面的技術交底工作。尤其對于施工關鍵環節與關鍵部位，各方協同制定專項施工方案，確保施工規劃順利實施。2）做好施工現場布置。①合理規劃施工道路，根據現場實際情況，將右岸上壩路與棄渣場連接直至右岸壩肩，并與進場公路相連，將現有的6 m 寬的泥結石路面作為石料運輸道路，以及施工過程中溢洪道施工機械設備進場及出渣道路。②施工用風。現場石方開挖主要采用YT-28 手風鉆鉆孔，施工用風為手風鉆鉆爆用風，右岸設置20 m3空壓機，個別部位設置2.5 m3移動空壓機供風。③施工用水。采用水泵至接從河道內抽水至工作面，混凝土拌合用水有水泵直接抽取河道內水至拌合站。④施工用電。采用施工現場設置的630 kVA 變電站，溢洪道部位設置配電箱，由配電箱將施工供電分配至各處。⑤工程棄渣場布置在進場與上壩公路的交接位置，作為溢洪道開挖棄渣堆放場地。⑥施工機械配置。CAT320C 反鏟挖掘機、ZL30B 裝卸機、YT-28 手風鉆、空壓機（20 m3）及移動空壓機（2.5 m3）、混凝土罐車（8 m3）、鋼筋切斷機（GQ-40）、彎曲機（GJ7-40）、調直機（GTJ-4/14）、HPZ6T噴射機和混凝土拌合系統（JS1000）等。⑦人員配置。根據施工方案和施工進度規劃，合理配置施工技術人員及管理人員，并明確其權責范圍，確保各環節施工落實到位。

2.2.2 邊坡開挖支護施工

在順利完成施工前期準備工作后，根據施工方案結合實際開始進行邊坡施工，選擇合理的開挖支護施工技術。該工程的具體施工步驟如下。

2.2.2.1 土方開挖施工

施工前，根據施工設計圖紙，結合施工現場實際情況，在對施工位置、施工方向、施工長度、施工高程復核完成后，確定方向樁人機配合開挖，邊坡預留20 cm 由人工開挖進行清理，同時設置臨時排水系統。具體施工工藝流程如圖1 所示。

施工測量：進場后，嚴格按照施工圖紙表明的施工范圍，確定導線點以及水位點等數據，建立工程測量控制網，確保施工放樣、定位精確。在單元開挖前，均需要實施邊線放樣和高程放樣。

施工清理：根據測量出的施工清理范圍，將施工現場障礙物進行清除，施工范圍外的障礙物則根據監理單位要求進行清理。施工清理采用機械清理與人工清理相結合的方式。

土方開挖：場地清理完畢后，利用反鏟挖掘機進行土方開挖。根據施工設計圖紙，確定土方開挖的開挖線、開挖坡度以及幾何尺寸，最后的開挖斷面應當與要求的開挖幾何尺寸相符。在土方開挖過程中，如果出現超挖或者欠挖的情況，要及時采取措施進行補救，避免邊坡滑坡情況出現。對于山坡開挖，要在邊坡開挖上部采取永久性山坡截水溝施工，避免對邊坡開挖穩定性造成影響。土方開挖棄渣采用自卸車運輸并運至棄渣場。

基礎開挖檢查處理：在基礎開挖前進行施工排水，并運用自下而上的方法進行，完成后，要及時向監理工程人員上報并接受驗收。

2.2.2.2 石方開挖施工

在土方開挖完成后，或者覆蓋層清理完成后，對巖石層進行開挖。根據巖石開挖的難易程度，選擇合適的開挖方法。該工程石方開挖采用破碎錘破碎，在風化嚴重節理發育的巖層直接用挖掘機開挖。在機械處理石方過程中，采用自上往下的順序，如果機械處理存在難度，則采用預裂爆破或光面爆破。將石方開挖后的棄渣裝至自卸車運輸至棄渣場。

工程爆破鉆孔主要采用支架式潛孔鉆機鉆孔，人工裝藥按照梅花形布置鉆孔，根據現場爆破實驗，確定預裂爆破鉆孔直徑為45 mm、鉆孔間距50 cm～60 cm、不耦合系數為Dd為2.05 m、線裝藥密度Qx為300 g/m、最小抵抗線W為0.5 m～0.6 m。預裂爆破裝藥結構如圖2 所示。

光面爆破的鉆孔直徑45 mm，鉆孔間距40 cm～50 cm、裝藥密度Qx為250 g/m～350 g/m、炸藥直徑b為22 mm、不耦合系數Dd為2.0 m、最小抵抗線W為50 cm～60 cm。此外，為確保爆破安全性，在實際爆破施工前需要進行持續的爆破試驗與過程檢測，精確各項爆破數據和參數，優化方案設計，加強安全防護。

2.2.2.3 土石回填

該工程中的土石回填主要是溢洪道邊墻土石渣回填、截流墻土石渣回填以及導滲盲溝系統碎石回填。土石渣回填需要在回填位置混凝土澆筑完成并達到強度要求之后進行，碎石回填需要在導滲盲溝開挖到位并驗收完成后才能進行。為確保土石回填施工質量，施工前需要做好基礎清理，并在隱蔽工程驗收合格后，嚴格按照施工設計圖紙進行回填施工；在回填過程中，采用分層回填方法，利用打夯機每層夯實，回填寬度應比設計寬度大30 cm；含有樹根草皮或者其他腐殖質等雜物的土石料不能作為回填材料，注意控制回填材料的含水量。

2.2.2.4 邊坡支護施工

邊坡支護采用錨桿支護和掛網噴混凝土支護施工，具有占地面積小、支護施工成本低以及安全性高等優勢。該工程邊坡支護主要是溢洪道兩岸永久邊坡支護，在邊坡開挖及驗收完成后，按照相關規范及安全操作要求進行腳手架的搭設，并由監理人員驗收完成后開始進行錨桿支護施工，然后進行掛網噴混凝土。具體施工流程如圖3 所示。

嚴格選擇邊坡錨桿材料，該工程采用錨桿材料為L=4 m的HRB400C25 鋼筋；鉆孔排列布置按照施工設計圖紙要求，布置為梅花形，鉆孔間距為2 m；在鉆孔開挖后及時對孔洞進行清理，避免其中含有雜物，影響后期施工質量。鉆孔完成后進行驗收，驗收合格后進行先注漿后插入錨桿。排水孔結合錨桿支護施工，孔徑直徑為0.05 m，采用鉆機造孔，孔口用0.2 m 的PVC 管進行保護措施，防治噴混凝土時排水孔堵塞。錨桿插桿安裝完成后，注意加強防護保養，提高水泥砂漿效果，保證錨桿穩定性。同時要及時進行檢測，確保錨桿支護達到施工標準要求，

當錨桿達到一定強度之后，還是進行掛網噴混凝土施工。鋼筋網制作成A6.5@15 cm×15 cm 的鋼筋網片，大小為1 m×1 m～2 m×2 m，鋼筋網片搭接長度為0.1 m。將鋼筋網與錨桿端部用點焊方式固定連接，與巖棉用插筋頭進行支墊，并保證其在噴層居中，保護層厚度應當超過0.05 m。

噴射混凝土材料參數要根據試驗確定，在滿足噴層性能指標的前提下，盡可能減少水泥和水的用量。根據現場實驗數據確定速凝劑的摻量，噴射混凝土的初凝與終凝時間應當與施工設計與施工工藝要求一致，確保混凝土強度達標。混合料在攪拌過程中，采用自動拌合系統，攪拌時間在1 min以上，采用人工攪拌的部分混合料，攪拌次數應當在3 次以上，并且注意混合料顏色的均勻性。如果需要摻加外加劑的混合料，應適當延長其攪拌時間，并且在存儲及運輸過程中避免雜物混入。

在混凝土噴射施工時，先要保證噴射工作面的清潔性，避免摻入其他雜物，同時用高壓水槍沖洗表面光滑的巖面，使其處于潔凈濕潤的狀態。如果存在涌水現象，就需要用排水管引走涌水，可以先噴射干拌混凝土，利用涌水融合后，逐漸加水最后噴射設計混凝土。注意噴射作業分區段進行，按照自上而下的順序，分層分段噴射。噴層終凝2 h 之后，進行灑水養護，使混凝土表面充分濕潤。

2.2.2.5 施工質量控制措施

在該工程施工中，施工質量控制措施主要包括以下7點：1）施工前做好技術交底工作，對施工人員進行安全、質量教育，加強安全意識和質量意識，采取全面質量管理制度。2）按照施工圖紙、文件、規范及相關操作規程施工。3）收集整理工程施工各項資料，并利用計算機設備、信息技術進行整理分析，及時總結施工技術，指導實際施工，并定時向監理單位承包施工質量月報。4）加強施工現場質檢，每班設置質檢員，落實“三檢制”，嚴格遵循施工工序，及時發現并補救施工質量隱患。5）及時將施工過程中出現的與設計條件不符的情況向監理單位報告。6）嚴格按照施工圖紙進行測量放線，施工中開挖斷面、軸線施工進行測量控制，對模板進行測量校核。7）嚴格控制混凝土配合比，按照要求進行抽樣送檢，及時上報監理審核。

3 結語

在水利工程施工中，邊坡開挖支護施工關系到工程項目的穩定性，也是水利工程施工后續開展的重要保障條件。對于水利工程溢洪道施工更是如此，其邊坡開挖支護施工直接影響溢洪道工程施工質量。在實際水利工程施工中，要求施工人員結合現場實際，嚴格按照施工設計標準，合理制定邊坡開挖支護施工工藝，保證施工質量。在該項目溢洪道水利工程邊坡開挖支護施工中，根據工程實際情況，確定采用錨桿支護施工和掛網噴混凝土施工，做好施工準備和各階段工作，嚴格按照相應的施工流程，使溢洪道邊坡開挖支護施工效果滿足工程施工質量要求。