水利工程施工中邊坡開挖支護技術(shù)研究

唐國良 湖南毛俊水庫工程建設(shè)有限責(zé)任公司

一、邊坡開挖支護技術(shù)要義

水利工程現(xiàn)場情況相對復(fù)雜，需要克制地質(zhì)、水文、材料等多方面的問題，邊坡開挖主要是為了契合施工需求，在施工空間位置上創(chuàng)造對應(yīng)造型，或者排除相應(yīng)的風(fēng)險，由此為后續(xù)水利工程主體施工奠定基礎(chǔ)，例如基坑開挖、邊坡開挖等。而邊坡支護則主要是為了降低邊坡開挖后的風(fēng)險，用于穩(wěn)固邊坡、防治邊坡坍塌和滑移等問題。邊坡開挖支護是連續(xù)的施工項目，開挖與支護的施工質(zhì)量相互影響。從施工順序來看，邊坡開挖即定點、定規(guī)格，根據(jù)開挖之后的效果，可以對支護方案進行微調(diào)，無論開挖還是后續(xù)的支護都是建立在前期對現(xiàn)場的調(diào)查研究基礎(chǔ)上，因此開挖支護相較于其他環(huán)節(jié)的施工同樣是非獨立的。從施工作用來看，邊坡開挖與支護，核心是為了確保水利工程的整體質(zhì)量和工程價值，是施工單位在進行工程建設(shè)時的必經(jīng)流程，標(biāo)志著施工單位的建設(shè)水平，同時對工程效益也有著直接影響。

二、邊坡開挖與支護技術(shù)要點

（一）前期準(zhǔn)備

現(xiàn)場調(diào)查是開挖前期必須經(jīng)過的環(huán)節(jié)。依靠現(xiàn)場目測、設(shè)備監(jiān)測等方法，結(jié)合工程設(shè)計對現(xiàn)場的地質(zhì)條件、施工定位等進行確認(rèn)，根據(jù)現(xiàn)場情況對施工計劃、施工方案和施工應(yīng)急措施等進行完善。其中的重點內(nèi)容包括：①對現(xiàn)場環(huán)境進行確定和分析，討論施工的困難和風(fēng)險，并制定應(yīng)對方案，包括物資調(diào)配、自然環(huán)境克服、技術(shù)銜接、施工細(xì)節(jié)等。②結(jié)合工程設(shè)計，對施工的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進行確定后，在現(xiàn)場定位并進行標(biāo)高，需要爆破的應(yīng)標(biāo)注爆破點位，對爆破風(fēng)險進行預(yù)估。③測定邊坡邊際線時，考慮開挖誤差，應(yīng)適度預(yù)留寬度，一般有效預(yù)留范圍不超過20cm。④劃定進場路線和開挖土方運離路線，對場地進行平整和清理，分批次將所需的物資設(shè)備等運抵現(xiàn)場，檢查各種物資和設(shè)備的數(shù)量和性能。⑤開展開挖施工前動員和培訓(xùn)工作，檢查相關(guān)人員的準(zhǔn)入憑證。

（二）邊坡開挖技術(shù)

土質(zhì)邊坡是最為常見的類型，土質(zhì)邊坡一般較為松散，開挖時容易出現(xiàn)大面積的土體松動，伴隨局部坍塌風(fēng)險，且干燥土、濕土、軟土、黏土等在開挖時的風(fēng)險不盡相同，需要結(jié)合具體情況進行開挖處理。土質(zhì)開挖時，需要采取從上往下的分層開挖方式，必要情況下需要用臺階法或臨時加固法輔助進行開挖施工，而針對含水量大或伴隨地下水、嚴(yán)重軟土等位置的挖掘，尤其是基坑等區(qū)域的挖掘，應(yīng)當(dāng)采取排水固結(jié)等方法提高挖掘位置土質(zhì)的強度，便于土方挖出運離。挖掘時需要控制削坡的厚度，避免局部不可控，厚度上限不得超過3m，并適當(dāng)對削坡處進行修整，尤其是反鏟挖掘機施工時，應(yīng)對土質(zhì)毛面進行復(fù)位穩(wěn)固。對于坡度較長的邊坡，在開挖時還可以采用“之”字形開挖方法，降低垂直作業(yè)難度，且能夠保障土方集中堆放。土方運離與開挖基本同步，空間不允許的情況下采取間插施工，及時將土方運離到500m 外的開闊區(qū)域集中堆放，可再利用的按照要求運至指定地點堆置備用或直接運往使用區(qū)域。

巖質(zhì)邊坡開挖時，需要根據(jù)巖層情況決定施工技術(shù)，在部分巖層結(jié)構(gòu)性較差、工程量較小的工程中，采用大型破碎錘施工也可以，但在其他條件下則需要運用到爆破施工技術(shù)。常用的爆破技術(shù)有：逐層爆破、臺階式分層爆破、整體爆破等，根據(jù)方法分類則有預(yù)裂爆破、光面爆破和毫秒爆破等，不同的技術(shù)在使用細(xì)節(jié)和效果上存在差異，但整體的流程大致為鉆孔-填裝-引爆三個步驟，鉆孔深度控制在0.5m 內(nèi)，鉆孔間距根據(jù)巖層強度控制在0.4-0.6m。逐層爆破開挖主要是有針對性的利用梯段式爆破法相對應(yīng) 的施工，在這個過程中，相關(guān)人員要確保厚度和高度符合既定的標(biāo)準(zhǔn)，同時針對邊坡的切角進行科學(xué)合理的控制，在最大程度上杜絕因坡面較薄和開挖切角問題導(dǎo)致開挖質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。分層爆破法可以使施工器械得到更有效的利用，確保施工質(zhì)量和施工效率有顯著的提升，確保邊坡更安全穩(wěn)定。爆破完畢后，巖層殘渣及時清除運離。

（三）邊坡支護技術(shù)

淺層支護主要包含：①混凝土噴射。主要作用是防止風(fēng)力、雨水等對邊坡產(chǎn)生侵蝕，使用漿砌石在邊坡坡面上進行砌筑，砌筑后表面應(yīng)當(dāng)與邊坡斜面坡度一致，采用放線或設(shè)備切線控制坡度與平整度，確認(rèn)準(zhǔn)確度之后加裝坡面模板，再使用混凝土噴射機進行施工，噴射厚度要求為15-25cm，如果斜度過大，則需要調(diào)整混凝土的水濕比，或者采用分層噴射的辦法。②錨桿支護技術(shù)。綜合分析現(xiàn)場情況，根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)走向等選定鉆孔點，控制斜面角度為25-35度。安裝時需要減少錨桿與孔壁摩擦，且保證錨桿位于中心位置，注漿需要控制壓力，并觀測鉆孔內(nèi)基本無陷落和氣泡后確認(rèn)注漿完畢，錨桿應(yīng)當(dāng)被漿料完全包裹。支護過程中，可以采用腳手架進行輔助，系統(tǒng)錨桿加設(shè)墊塊，間隔距離為2-3m，錨桿鋼筋位于墊塊正中央，與墊塊一同插入。③在邊坡處設(shè)置排水孔，排水孔直徑取值為3-5cm，傾斜度為10-15 度，分布間隔根據(jù)巖土層含水量確定，一般不超過3m。

深層支護主要采用鉆孔灌注樁技術(shù)，通過在基底形成連續(xù)強度的樁體群，實現(xiàn)對底層的加固，同時有效分散上部載荷，改善局部受力不均狀況。選用錨固鉆機進行鉆孔，并配合底層探測儀、GPS 導(dǎo)向儀等輔助確定深度、斜度等，鉆孔過程中如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)方向偏差，需要及時停止并糾正。灌注環(huán)節(jié)選用高壓型灌注泵，將保錨墩混凝土加壓注入孔內(nèi)，測定混凝土凝結(jié)度達到一定程度后，進行錨索張拉。張拉力度應(yīng)按照設(shè)計要求控制，偏離值不得大于預(yù)設(shè)值的10%，張拉完畢后進行封錨處理，特殊條件下需要對相關(guān)扣件和部件進行再次加固處理。施工過程中，需要持續(xù)進行應(yīng)力和結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測，避免中途發(fā)生意外，同時增設(shè)防護措施，提高生產(chǎn)安全性。

三、總結(jié)

水利工程開挖支護技術(shù)的選擇與使用，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行確認(rèn)，依據(jù)水利工程建設(shè)的經(jīng)驗總結(jié)可知，選擇具體的施工方案需要考慮原始施工環(huán)境的限制，以及施工后的環(huán)境情況變化，因此除了技術(shù)方面要加強控制之外，還應(yīng)當(dāng)重視現(xiàn)場檢測與管理，保障水利工程邊坡施工項目的質(zhì)量、安全和效益。