1.湖北长江清淤疏浚工程有限公司，湖北 武汉 430010
2.长江水利委员会河湖保护与建设运行安全中心，湖北 武汉 430010
摘要：水利水电工程施工质量好坏对最终建筑工程质量有一定影响，这类工程实际施工时容易产生滑坡现象，需要充分利用边坡开挖支护技术，来提高工程安全性。本文具体阐述了项目施工工作中的边坡开挖支护技术有关的内容。
关键词：水利工程施工；边坡开挖支护技术；应用
随着水利工程建设不断深入，会有新的施工技术不断出现并应用于实际施工中。水利水电工程建设过程中会遇到各种问题，比如地质条件复杂的问题，不仅影响了施工进度和施工质量，同时也增加了施工难度。边坡就是利用人工方式形成的一种典型的、非自然状态的复杂地质条件，因此边坡开挖和支护技术的研究在水利项目施工中很重要，可以有效地解决施工中遇到的问题，保证工程的顺利实施。一般而言，提高施工技术和管理手段，可以有效地保证工程质量以及施工过程的安全。在现阶段，对于边坡的施工，要提高开挖支护的施工技术水平。
一、水利工程施工中边坡开挖支护技术应用的重要性
水利工程（Water Project）是土木工程的重要组成部分，通过控制、调配地下水以及自然界的地表水，满足人们日常生活和生产用水、洪涝灾害防治、水资源利用、城镇供排水、生态环境保护等需求。因此，水利工程对国民经济的提高、社会的稳定与可持续发展具有重要意义。在水利工程建设施工过程中经常遇到边坡施工，如防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、水利综合利用工程等。边坡结构复杂、形式多样，如基于时间划分的临时边坡和永久边坡；基于地层岩性划分的层状结构边坡、块状结构边坡、顺向边坡、反向边坡、直立边坡等等。因此在工程施工中，为保证施工质量与安全，实现水利工程作用的充分发挥，需做好边坡开挖与支护工作，根据工程实际情况与建设要求，合理选择边坡开挖支护，避免出现滑坡、岩层塌陷等问题。
二、水利水电工程施工中的边坡支护影响因素及准备工作
1 在对水利水电工程在边坡支护影响因素进行分析时，发现主要体现在以下方面：
（1）地质因素。为了保证水利工程中边坡支护技术的有效应用，要做到对施工场地地质因素的充分掌握，边坡支护对地质因素较为依赖，需要保证场地地质情况满足施工要求。实际施工前，要全面考虑地质条件稳定性，以便保证边坡支护质量。常见的水利工程需要检查的地质要素包括地形面貌、地质构造以及水文地质等，在对上述因素有所掌握的情况下，能做到对该区域地质条件的了解，进而判断是否满足边坡支护施工需求。
（2）变形失稳机理对水利工程边坡支护的影响。建筑自身存在的变形失稳情况，对边坡支护效果有直接影响。因此，在制定边坡支护方案前，要准确计算建筑变形失稳可能性，并结合施工现场情况，得到最佳的支护方案。
2 施工前的准备工作
在进行边坡开挖支护施工前，需要做好爆破作业，由于原有边坡的高度或物质结构强度不满足水利工程施工要求，则要在施工前进行爆破：
（1）应合理预测边坡爆破范围和炸药使用量。不同的水利工程要求达到的爆破程度不同。进行边坡爆破规划时，不仅需要去除对于边坡部分，还可减少后续工程量。
（2）应严格设定爆炸点和爆破时间。在边坡爆破实施过程中，施工人员应按照制定的爆破方案进行施工作业，要做到对炸药爆破位置的合理设置，并将爆破时间精准到ms，进而确保爆破有效性。另外，在爆破过程中，要做到对震荡范围的严格控制，以便降低危险发生概率。
（3）还要合理设定预制孔的直径。在边坡爆破时，应根据施工情况选择相应形式的预制孔，是确保边坡爆破达到预期效果的关键。
三、水利边坡开挖支护作业阶段存在的困难
1 地下水渗漏，拖累施工效率
在水利工程建设阶段，边坡开挖作业是前期非常重要的一个环节。在边坡开挖作业阶段，基坑通常在设计上都是比较大的深度，所以为了满足要求，要进行有效地施工。不过，在挖掘土壤过程中，通常都会对地表生态产生严重的损坏，地质状态发生变化，地表水分会慢慢渗漏出来。基坑越挖越深，而积累的水分也就越来越多，导致周围的土壤变成了稀泥。同时，挖掘施工单位在作业过程中很少会细致地认真勘查地下水源状况，所以就算遇到了积水问题，也没有认真设计排水方案，所以边坡开挖过程中常常遇到水浸基坑，水分积聚导致边坡支护施工效率大幅下降。
2 超挖过度的问题比较普遍
一般情况下，水利工程边坡土方开挖阶段，多数是借助人力挖掘的，在地势环境确定好以后，挖掘基坑时两道支撑之间的坡度较平顺，所以人工操作上难以把持深度，导致超挖、挖深的情况比较普遍，所以多数情况下的实测基坑深度跟设计要求是有一定的差距的，需在设法额外进行修复作业。还有就是多开挖出的土壤，一时间无法及时运出，当遇上雷雨天气时，泥水混着土壤重新回流到基坑里面，也给施工造成大麻烦。
四、边坡开挖技术的阐述
水利水电工程是我国一项重要的民生工程，随着社会的不断发展，水利水电工程的建设逐步增多，但是在实际的工程施工过程中，边坡开挖技术的难度相对比较大，需要在实际的工程施工过程中，制定相应的工程施工方案，保证水利工程施工的有序性。在水利工程边坡开挖的工程中，会涉及到几种边坡开挖工程，有包括土质和岩质边坡开挖工程。
1 土质边坡的开挖施工
在水利工程施工中，土质边坡开挖属于水利工程施工中较为常见的一种边坡开挖技术，在实际的施工操作过程中，需要结合土质层边坡的特点，采用自上而下的一种开挖方式，要根据最先预定的施工工序和流程进行施工，要能够充分保证每一个施工环节的有序性和安全性。在实际的工程施工过程中，需要相关的施工人员能够充分掌握工程施工的技术，按照合理的施工规范进行施工在实际操作的过程中应不断总结经验，能够举一反三，处理好施工中遇到的一些突发事件。对于土质边坡的开挖，需要控制好削坡层的厚度，需要利用到反铲挖掘机这一机械设备，这样可以保证挖掘的精确性和准确性。通过削坡和修坡同时进行的施工方法，能够充分保证整体的施工质量和水平，同时对于施工人员的相关技术要求比较高。在实际的工程施工过程中，需要加强对每一个施工环节的监督和管理，这样可以降低工程施工的成本，也会控制好工程施工的质量，保证整体工程的和施工效率。
2 岩质边坡的开挖
对于岩质边坡的开挖，需要采用的是钻爆法。由于岩质边坡较为坚硬，在实际开挖的过程中，也同样采用自上而下的开挖方式，包括逐层爆破和台阶式分层爆破两种方法，这就需要相关的施工单位在实际的施工过程中，能够结合实际的工程施工情况进行选择。
（1）逐层爆破开挖方式，对于岩质边坡的逐层爆破开挖，需要根据岩层的实际高度进行合理控制，一些岩质边坡的坡面较薄，在实际开挖过程中，施工难度也就相对比较大，需要从岩质的边坡位置进行开挖，保证边坡开挖的质量。而且，在逐层边坡开挖的施工中，对于施工人员的技术要求也是相对比较高，施工人员需要有一定的施工经验。
（2）台阶式分层爆破开挖方式，该种方式在水利水电工程中的应用也是十分广泛的，能够保证边坡开挖的安全性。提前做好安全防护，也会减少事故的发生。岩质边坡开挖范围相对比较大，如果操作不合理会严重影响到整体的安全性，会导致边坡出现滑动，对于边坡的支撑不能做到位，台阶式分层爆破的方式能够保证施工质量。
（3）槽挖施工方法。对于边坡的开挖，需要提前做好对地形地貌的检测，了解地质情况，然后根据实际的地质环境情况制定相应的施工方案，要始终采用因地制宜的施工原则，提前设计施工流程，这样可以保证施工工作的有序进行。一是不会影响边坡稳定的岩体施工，岩层的厚度需要控制在6cm左右，而且该种开挖方式的机械化程度较高，能够充分保证工程整体的施工效率。二是对保护层的开挖施工，对于靠近建筑保护层的工程开挖，为了保证爆破的效果，对于开挖过程中的超挖现象严格控制，能够保证爆破过程中出现裂缝，对于靠近施工位置的岩层，需要采取浅孔、少药量的钻爆技术，这样可以防止对岩层造成破坏。
（4）钻爆开挖方法技术，对于岩层的开挖，钻爆技术的应用是十分重要的，能够提高开挖的效率，也会加快工程的施工。钻爆技术的施工需要根据实际情况进行，首先要了解岩石结构，进行爆破试验，然后对爆破参数进行调整，要符合实际的爆破工程，岩质边坡的爆破施工需要一次性挖成，能够有效控制爆破可能造成的伤害，也会保证工程整体施工的合理性。
五、水利工程施工中边坡开挖支护技术
1 边坡开挖技术
水利工程施工项目边坡开挖中，土方的开挖会因天气的影响而发生变化，如果在雨天或者是雪天不宜进行施工作业。水利工程施工过程中，土方开挖需要根据现场的地形进行规划，策划符合要求的边坡线，开挖过程中为能够保证施工的安全性以及可靠性，需要由上至下进行施工作业，进而避免因施工质量导致的塌方现象发生，在土方开挖中聚集点需要注意的事项可分以下几点进行阐述：开挖需要按照预先计划好的边坡线进行作业；开挖过程中需要注意细节，泥土修边处理要完善，清底工作也需要全面做好；机械设备无法施工的局部区域人工需要进行处理，在这个阶段，人员需要全面跟进施工作业，对整体过程进行全面监测跟进，进而保障水利项目施工过程中边坡开挖质量。
2 支护技术
水利工程施工项目中边坡支护技术的控制要求以及技术应用可总结为以下几项。
（1）喷混凝土
水利工程施工项目中，较为常用的就是支护方式就是喷混凝土施工，喷混凝土的施工方式能够有效强化开挖的位置，并予以封闭，进一步降低开挖面积岩受到外界环境影响而进一步风化，此种模式不仅能够在水利工程施工项目的坝肩开挖中广泛应用，还能够在厂房边坡开挖中应用。
（2）钢筋网的铺设
水利施工项目中，影响项目质量的因素不仅有施工技术，环境因素以及地质因素也是影响施工项目的重要因素。水利施工项目边坡支护作业过程中，开挖的岩体如果遇到水或是其他因素容易出现塌方的现象。严重时可能出现安全事故以及造成灾害，针对即将破碎的区域应使用钢筋网进行铺设，进而稳定岩体，避免灾害导致的安全事故发生，以此保障水利施工项目的质量。
（3）排水孔施工技术
水利工程施工项目中，排水问题一直是边坡开挖支护的重点施工技术，有效的设置排水孔能够在一定程度上降低水压对边坡的损害，从而提升项目的使用寿命，边皮开挖支护中也需要对排水问题进行全面的考虑，边坡永久排水孔的施工是当前水利工程施工项目边坡支护常用的布置方案，尤其是在贴坡混凝土以及喷混凝土支护中被广泛应用，并且对保障水利设施施工质量发挥了巨大的作用。
3 边坡支护技术
（1）锚杆支护：为了充分发挥边坡开挖支护技术在水利工程中的重要用，要合理选择边坡支护技术，为边坡安全性提供保障。通过对边坡采取加固、支挡等措施，能有效加大边坡可靠性。锚杆支护是较为常见的支护方式之一，在水利水电工程中取得较好应用效果。这一支护技术的基本原理为，借助边坡内部锚杆结构来加大对边坡力学状态的控制和优化调整，通过合理设置锚杆位置来促使边坡周围形成稳定区域，是提高边坡可靠性的有效措施。例如，目前大多数水利工程施工中，施工人员会根据边坡特点，制定适当的锚杆支护方案，并在严格按照施工方案开展施工操作的基础上，在边坡周围制备结构稳定的岩石带。实际进行水利工程施工实践时，要求选用螺纹钢筋的锚杆，在边坡墙壁进行钻孔操作后，可接着将锚杆放进去，需要保证钻孔位置的有效设定，避免孔洞密集造成原始边坡结构强度的下降。在进行锚杆支护操作时，应提前搭建手脚架，采用扣件或焊管的搭建方式，将高度控制在2.2m左右，为支护施工的进行做好准备，是保证边坡支护质量的重要前提。为了保证锚杆支护稳定性，应在边坡开挖阶段，根据岩石结构特点调整钻孔角度。这种支护技术体现出成本低、支护效果好和操作简单的特点，这些特点使得该技术在水利工程中有着较大应用优势。
（2）深层支护：除了锚杆支护外，深层支护同样是应用较普遍的一种水利工程中的支护技术，应用效果好，能为边坡稳定性提供有效保障。实际施工操作时，要借助轻型锚固钻机钻出孔洞，在这个过程中，要准确选择钻机型号，同时要在导向仪作用下，按照设定好的钻孔倾斜度来进行施工作业，并在不断优化调整的过程中达到理想的施工效果。在进行深层支护时，还应注重灌浆泵以及锚墩混凝土达到需要的强度，以便为锚索张拉施工环节的顺利开展奠定基础。具有来说，深层支护技术能为边坡稳定性加以保障，体现出较好适用性，要求有序进行深层支护施工流程，是保证支护质量的关键。
六、边坡开挖的监测和物探分析
1 边坡监测目的
所谓的边坡监测，具体来讲指的是检测挖掘区域的内在部分，此举不但能够预估边坡稳定性，而且还能够得知边坡的变化特征，以此来方便我们更好的开展边坡设计以及施工等工作。目前，相关工作者积极开展安全监测工作，以此来获知围岩的变化情况以及受力模式等，便于我们更好地开展后续工作。总的来讲，通过积极开展安全监测工作，我们能够合理的预估滑坡的发生概率以及发展方向和程度等，进而针对情况制定合理的应对策略，以此将问题的负面影响降到最低。
2 边坡监测设计原理
通常来讲，边坡断面监测多是在地质状态较差，存在明显变形的区域之中进行，比如断层以及有裂痕的区域。根据所处区域的地质状态以及边坡高度等要素，可以将其分成两个类型，分别是重要以及次要监测。对于重要断面来讲，在监测的时候要保证使用的设备和监测的项目等要比次要断面多，而且它的自动化水平也要高一些，同样的监测内容最好是平行进行，以此来确保监测结果精准可靠。在开展安全方面的监测工作的时候，尽量使用设备，辅助人工，将两者有效地结合到一起，发挥出彼此的最大化优势。
3 物探分析
当我们开展水利项目支护施工工作的时候，经常会接触到物探分析内容。它是一项非常关键的工作环节，它和项目的最终施工品质有着非常紧密的关联。具体来讲，我们通常在左岸坝肩处布置声波孔，以此来开展物探监测工作。
4 施工中关键环节控制
（1）钢筋网铺设。在水利工程施工中，进行水利钢筋网铺设，有利于提升水利工程建设中边坡防护的水准，同时在减少边坡塌陷上有着良好的效果。钢筋网的铺设还必须结合水利工程的施工情况进行出发，结合水利设备进行有效的施工防护，促进施工质量的有效提高。
（2）喷混凝土施工。在该项施工方式中，通过边坡开挖工作的混合效应，就可以利用边坡的基建工作进行防护，有效降低整体和周围之间的接触。该种施工方式在厂房的水利工程建设中能够起到很大的作用，能够帮助水利工程建设的进一步完善。改进喷混凝土施工技术，进行水利施工建设的相互协调，在水利工程施工中边坡开挖支架施工防护工作的基础上进行有效控制。最终的喷混凝土施工操作要能够保证边坡不会遭到破坏。
（3）排水孔施工。在边坡防护施工中，通过排水管道进行有效的施工建设，能够有效降低周围的水压影响，通过排水孔道来进行边坡防护工作设计，是边坡开挖工作的重点所在，只要通过整体的排水管道进行设计，就能够准确保证边坡防护工作的准确有效。
七、边坡支护开挖技术在水利工程中的应用
1 工程概况
某水电站在区域经济发展中起着非常重要的作用，其基本情况如下：初始装机容量为16 000 MW，年平均发电量为640.95亿kW-H，水库总容量为206.27亿m3。水电站引水隧洞共5座布置(包括左岸布置3座、右岸布置2座)。柱状节理玄武岩洞段长度为2450m，长度为8 980.27m。根据岩体的特点，水电站导流洞的柱状节理玄武岩洞开挖及支护施工过程中，需采取针对性措施。
2 开挖技术要点
（1）分层开挖高度。为了提高爆破质量，提高保障效率，减少围岩变形，结合现场爆破试验结果，调整为柱状节理玄武洞水电站引水隧洞开挖层厚度、开挖最后一层厚度：9～10 m的第一层；8～10 m的二层；5～7m第三层。
（2）超挖墙。在柱状节理玄武洞开挖层，预裂孔施工架设钻机II层开挖，在侧墙两侧增加20 cm超挖墙，并暂时实施喷射混凝土。在柱状节理玄武洞开挖的后续部分，超挖增加至30～35 cm上侧壁厚度。开挖、及时喷锚支护施工完成后，保证喷射混凝土支护的时效性，并且不影响下预裂孔的施工。
（3）第二层开挖。开挖施工过程中，根据柱状节理玄武岩开挖容易松弛特性，具有较大的松弛变形，并且围岩深孔爆破长时间曝光，应该预留3 m厚度的保护层不允许开挖，保证围岩的稳定性。
3 洞段支护技术要点
洞段支护技术要点如下所示：第一，柱状节理玄武洞段1层应早喷钢纤维混凝土，采用高强度混凝土，在早期阶段形成一种高强度层，有效防止松弛围岩开挖后的变形。第一层裸露时，在顶拱网加固后随机布设，并喷钢纤维混凝土或素混凝土。II、III层侧墙早期喷射应采用钢纤维混凝土，喷射可采用挂网喷射混凝土。如图2所示。第二，柱状节理玄武洞窟，剥落的拱肩一侧采用加强化设计，适当加强支撑的范围，如增加网格、锚间距等，适当加密。
4 质量控制措施
根据柱状节理玄武洞水电站引水隧洞开挖及支护施工，开挖及支护施工采取以下措施：第一，在规定时间内完成相关工序，更好进行质量控制，如：及时喷射钢纤维混凝土封闭裸露围岩。第二，喷射混凝土的距离不超过10m，锚杆支护距离≤30m，符合相关规范要求。第三，隧洞边坡遇斜层、断裂带、断层和高应力层，应缩短爆破和喷射支护的时间和长度，加强围岩施工变形监测。
综上所述，水利工程施工过程中，做好各个施工地区边坡开挖支护技术，确保水利工程质量。本文以水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用为研究依据，概述了水利工程施工中应用边坡开挖支护技术的重要性，介绍了水利工程边坡开挖施工流程及边坡支护施工技术，分析了水利工程施工中边坡开挖安全监测的意义。
参考文献：
[1]李倩.边坡开挖支护技术在水利工程施工应用[J].数字化用户,2017(31).
[2]郝燕.边坡开挖支护技术在水利施工中的应用分析[J].民营科技,2017(2).
[3]李雯.试论水利工程边坡开挖支护的施工技术[J].商品与质量.建筑与发展,2017(4).
[4]丁建.水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究[J].新材料新装饰，2017(4).
[5]李钟向.试析水利工程高边坡开挖支护施工[J].商品与质量.建筑与发展,2017(3).
[6]秦宇龚.浅析边坡开挖支护技术在水利水电工程施工中的应用[J].河南建材，2017（05）：25~26.
论文作者:詹敏利1,,张卓然2
论文发表刊物:《城镇建设》2019年18期
论文发表时间:2019/11/1
标签：水利论文; 水利工程论文; 工程施工论文; 技术论文; 过程中论文; 柱状论文; 混凝土论文; 《城镇建设》2019年18期论文;