摘要：在我国基础设施建设中，水电建设是其核心内容，国家高度重视水电建设方面的投入力度，加大了资金投入量。黄土高边坡开挖施工技术在水电建设工程中占据主要地位，直接影响水电建设的施工质量安全。文章结合陕北袁家沟水库136m右岸黄土高边坡实施开挖技术进行了深入分析。
关键词：高边坡；开挖；施工技术
1.工程案例
袁家沟水库在延川县内，距文安驿镇大约1公里，其主要由输水建筑物、均质土坝、溢洪道等建筑物组成。最大坝高35.5米，坝顶总长189米，坝顶高程918.5米，总库容490万立方米，是一座以城镇供水为主要任务的最小型应急水源工程。黄土高边坡位于大坝右岸，底部为坝基879米，顶部最高开口线高程1019.5米，根据对建筑物的危害程度，设计确定高边坡级别为5级。考虑水库蓄水后，坝址上游右岸边坡失稳将对大坝、放水塔及洞子安全造成危害，并造成放水塔取水口被堵，对右坝肩岸坡进行边坡处理设计，单级坡比：（1）高程913.5米以下设计坡比为1：3。（2）高程913.5米-918.5米之间设计坡比为1：1.5。（3）高程918.5米以上设计单级坡比为1：0.75，每三级3米宽马道增设一级4米宽平台，高程978.5米和高程993.5米均设10米宽平台。在各个边坡坡脚增设一道横向排水沟作为边坡基础。
2.工程地质条件
右坝肩高边坡位于黄土梁位置，上方为黄土斜坡，下方为基岩岸坡，基岩面高为890-905米，岸坡平均坡度在30-48度之间，部分呈直立状态。在上游185米的位置有一条冲沟，支沟长度在116米之间，宽度为5-15米，沟底高程在884-890米，沟底基岩出露。
第一，右坝肩黄土梁地层为黄土、古土壤及黄土状壤土。黄土和古土壤分别在边坡表层，厚度在5-10米之间，属自重湿陷Ⅱ级，及时清理；黄土状壤土夹古土壤坝基以下不具湿陷性，自然坡角在35-55度之间，局部直立，目前边坡整体基本基本稳定。基岩顶板高程比设计库水位高程低25米，基岩强风化带垂直厚度2-4米，经估算绕坝渗漏量为每天248米。防渗帷幕垂直厚度低于20米，水平宽度高于60米。
第二，基岩斜坡段岩性为T砂岩、泥质砂岩，强风化厚度在2-3米之间，强、弱风化岩体透水率为q≥10Lu，透水层厚度在20-25米之间。渗透量为每天356.2米，因此需要做好防渗处理，防渗帷幕应深入基岩面下部高于20米。
第三，壤土层在河床、漫滩下部聚集，其厚度在2-5.2米之间，粉质壤土具有轻微湿陷性特点，做好清理工作。下部为T砂岩、泥质砂岩，强风化厚1.8～2.0m，河床下有一较强透水率谷槽，强、弱风化岩体透水率为q≥10Lu，透水层厚度在20-25米之间，估算渗漏量每天387.4米，及时做好防渗透工作，防渗帷幕应深入基岩面下部高于20米。
3研究背景的提出
该大坝为均质土坝，利用当地材料坝的优势，右岸高边坡开挖土料作为坝体填筑料，加之库区蓄水后考虑坝前库区右岸边坡运行安全，将坝体右岸高边坡卸荷与坝基开挖结合设计开挖支护。按照常规施工“从上至下”开挖的原则，需将高边坡开挖完成后方可开挖右岸坝肩及坝基部分，同时右坝肩土料含水率偏低，不能满足直接上坝，均要进行土料补水，这就在合同工期上远远不能满足工程按期截流节点目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了解决这一问题，既要满足合同节点目标又要安全可靠的施工原则，经查阅资料，计算和论证，最终将右岸高边坡分两部分开挖，一部分从右岸坝顶按照边坡稳定的设计原则，根据经验和相关计算手册推算临时开挖坡比，另一部分按照设计要求从顶部开口线进行开挖。
4临时边坡开挖稳定计算
高边坡土方开挖施工中，设计边坡开挖高度，坡比和预留台阶宽度的选择不当就容易产生滑塌现象，也就称之边坡失稳。土坡失稳不仅影响工程顺利进行，还有可能造成边坡下部作业人员的人身安全和工程事故。根据陕北黄土高原地区土边坡施工的经验，陕北黄土边坡的坡度一般易为1：0.4~1：0.75，台阶高度一般易为5~10m。结合项目的实际地质情况，边坡坡比拟采用1：0.6，台阶高度8m，每级台阶宽度预留2m，且在台阶内侧开挖50cm×30c排水沟向两侧开口线外截水沟汇入。土方开挖时，一般根据土的类别按施工及验收规范规定放坡，以保证边坡稳定和施工操作安全。经查相关建筑计算手册，土的重度γ=18.0kN/m³，内摩擦角 ，粘聚力c=10kN/㎡。假设开挖坡度为1：0.4（即θ=68°），土边坡稳定的允许最大高度： ，故边坡稳定；再假设开挖高度为8m时，黄土边坡坡度θ角：8= ，解之得θ=59°（即1：0.6），故边坡稳定；综述黄土边坡设计高差8m，预留2m台阶，坡比1：0.6稳定。
5.临时高边坡开挖
1.在黄土高边坡开挖施工过程中应做好土石方开挖和支护挡加固工作，将二者有效的进行融合，并协调好进度，始终贯彻“分级开挖，分级防护”原则，由上到下，开挖一级，防护一级，工序错落有致，切不可一挖到底。在开挖时应对地质状况进行严格监控及审核，一旦发现施工场地的地质状况不符合设计要求，或地质出现异常，要及时上报领导。
2.挖机开挖时土石方开挖选择的主要技术，分级施工。开挖前利用木板依照设计坡率完成坡度架，分配专门施工人员进行边坡开挖，确保边坡和设计相符，坡面呈平坦、整齐状态。调节坡面是建立在机械施工的基础上，对部分人工配合予以调整。对于较为松散的岩土和强风化岩层则选择液压反铲挖掘机进行整理，对于硬度大的微风化和弱风化岩层，则选择爆破手段。
3.各级台阶开挖后应快速开挖排水沟，在排水沟开挖过程中必须遵循施工图纸，等到完成放线测量后，借助人工配合挖掘机械进行开挖，自卸汽车传送，开挖在设计尺寸15-20厘米之间时，调整成人工挖掘，直到完成开挖，符合设计尺寸。与此同时，完成开挖后需挂上彩旗，彩旗长度和马道长度相符，与开挖边线保持在20厘米左右。
4.黄土高边坡在开挖时，要时刻监视边坡状态，以免出现变形情况，预防不明物体陨落，在开挖位置的末端和顶端各安排一名工作人员，借助对讲机进行沟通，确保其生命安全。
结语
综上所述，在水电建设工程中高边坡开挖施工技术是其核心内容，直接影响着水电建设工程质量和进度。针对陕北袁家沟水岸右岸136m黄土高边坡开挖施工技术来讲，在边坡开挖阶段，工作人员应掌握高边坡开挖施工技术重点，熟悉高边坡开挖施工技术流程，快速找到施工技术中可能存在的影响因素，及时处理，从根本上确保高边坡开挖施工技术效果，提高水电建设工程质量。
参考文献：
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[3]韦锋，鲍亮亮.陕北某黄土边坡工程地质特征研究[J].榆林学院学报，2015，（4）：10-12.
论文作者:杨勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/11
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