水利工程施工中邊坡開挖支護技術(shù)

李 濤 陳敬江 王 震 馬運福 趙洪梅

玉溪市水利建設(shè)大隊

1 引言

水利工程是為了控制、利用、保護水資源和環(huán)境修建的工程，一般都在自然地基的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。水利工程地基主要包括巖質(zhì)地基和土質(zhì)地基兩類，地基的穩(wěn)定性對于水利工程的質(zhì)量、工程使用壽命有著很重要的影響。世界上因為地基失穩(wěn)導(dǎo)致的水利工程毀壞的案例并不在少數(shù)，并且大范圍內(nèi)的地基失穩(wěn)引發(fā)的滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害造成慘重的人員傷亡事件和經(jīng)濟損失。如2003年7月發(fā)生于我國三峽工程的湖北庫區(qū)秭歸千將坪滑坡時間，造成14 人死亡，10 人失蹤，1100 多座房屋毀壞，三峽工程壩址長約56千米的沿岸遭到了破壞。假設(shè)滑坡事件發(fā)生在水利工程施工期間，人員傷亡更是慘重。研究水利工程施工中的邊坡開挖支護技術(shù)對于減少邊坡滑坡等問題，提高施工安全和工程質(zhì)量有著重要的意義。

2 影響施工中邊坡滑坡的因素

2.1 地質(zhì)地基因素

水利工程的地質(zhì)地基分為巖質(zhì)地基和土質(zhì)地基。不論是那種地基，邊坡的穩(wěn)定性都受地質(zhì)結(jié)構(gòu)極限平衡的影響。如果地質(zhì)地基的極限平衡遭到了破壞，邊坡的穩(wěn)定性就會受到影響，導(dǎo)致滑坡、崩塌等事件的發(fā)生。因此，在水利工程施工前，必須做好地質(zhì)條件的勘測，了解地基類型、水文、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等條件，分析邊坡整體的穩(wěn)定性，然后有針對性的加強不穩(wěn)定因素的控制，采取安全開挖和支護技術(shù)規(guī)避邊坡滑坡的風(fēng)險，增強邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 變形失穩(wěn)因素

邊坡的穩(wěn)定性并非一成不變的，它受自然環(huán)境和人為因素的影響發(fā)生變化。當(dāng)出現(xiàn)影響邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素時，邊坡就會發(fā)生變形失穩(wěn)。如地震、水壓、支護體系、開挖方式等，它們都會導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、安全系數(shù)降低，從而發(fā)生滑坡等事件。

3 邊坡開挖支護技術(shù)

3.1 開挖技術(shù)

（1）土方開挖技術(shù)。水利工程土方開挖施工中，一般都是自上而下分階段進(jìn)行開挖，開挖的過程中要不斷地對基本邊緣進(jìn)行整修，及時清理邊緣的泥土。開挖順序按照施工單位設(shè)定的路線有序開挖，每一個階段的土方開挖前需要做好技術(shù)較低工作，做好土方開挖施工的邊坡防塌方、滑坡等措施，確保土方開挖施工的安全性和規(guī)范性。

（2）石方開挖技術(shù)。水利工程石方開挖技術(shù)需要結(jié)合地質(zhì)地形條件因地制宜。石方開挖與土方開挖不同的是具有較強的地質(zhì)結(jié)構(gòu)聯(lián)動性，因此需要控制好施工范圍，不要超過施工界限。石方開挖需要先做爆破，爆破后及時清除巖石，并按照規(guī)定設(shè)計巖石運輸車輛進(jìn)出場順序，將巖石運輸?shù)较鄳?yīng)的位置。

3.2 支護技術(shù)

（1）懸臂擋土樁支護技術(shù)。懸臂擋土樁支護技術(shù)是指將木樁、鋼材等板樁嵌入土壤中，并直接用于邊坡支護墻的支護方法。該方法在土質(zhì)地基邊坡中有著較好的應(yīng)用優(yōu)勢。擋土墻高度一般設(shè)置在邊坡的6-9 米間，施工中要充分利用扣件和焊接技術(shù)來搭建懸臂擋土支護體系，以增強擋土墻支護的穩(wěn)定作用。

（2）錨桿支護技術(shù)。錨桿邊坡支護技術(shù)指導(dǎo)利用錨桿固定支護巖質(zhì)地基的邊坡，這種支護技術(shù)具有施工簡單、成本低的優(yōu)勢，在水利工程邊坡支護中應(yīng)用最為廣泛。錨桿支護鋼筋常用二級普通螺紋鋼筋。關(guān)鍵技術(shù)在于鉆孔位置與角度的確定，它決定錨桿支護作用力的大小。鉆孔與位置要結(jié)合巖體情況分析，選擇巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好的位置鉆孔，并采用腳手架和扣間固定錨桿。

4 水利工程施工中邊坡開挖支護技術(shù)應(yīng)用

某水利水電站項目工程邊坡工程量大，大壩邊坡所在位置地形地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地質(zhì)以土質(zhì)地基為主，另有部分巖質(zhì)地基。項目工程設(shè)計邊坡土質(zhì)地基土方開挖量高達(dá)25萬立方米，巖質(zhì)地基石方開挖量約為7萬立方米。由于邊坡地質(zhì)較為復(fù)雜，邊坡開挖施工過程中必須采用鋼筋混凝土配合支護。本項目工程采用了多種錨筋支護的方法，并為其制定了三層水下邊坡支護體系。第一層為上層滯，邊坡支護工程水位深度為1.1m～4m，水位高度大于47m。第二層為潛水，水位高度大于36m，小于47m。第三次為層間水，水位高度大于22m，小于36m。根據(jù)該項目工程的設(shè)計要求，該工程邊坡開挖的絕對值高度為120m，而實際開挖施工中高度達(dá)到140m，這種情況對容易加劇邊坡的變形失穩(wěn)，引發(fā)邊坡塌方的危險。為了控制和加強邊坡穩(wěn)定性，在施工中采用了邊坡開挖和支護技術(shù)。在土方開挖的過程中，建立了支護體系，并采用動態(tài)化監(jiān)測體系監(jiān)測土壤位移情況，預(yù)防土方開挖過程中土壤位移量過大的情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移量接近或超過警戒值時采取靜置處理，并繼續(xù)動態(tài)監(jiān)測，采取有效的支護技術(shù)對基坑進(jìn)行支護與加固。在基坑支護加固上，應(yīng)用混凝土泥漿加固。水下邊坡施工鉆孔采用實時鉆孔灌漿技術(shù)，目的是提高護壁的穩(wěn)定性，減少水壓的阻力。在建立支護體系中，應(yīng)用錨桿支護技術(shù)。錨桿安裝前對錨桿放進(jìn)做防腐處理，鉆孔后將鋼筋置于鉆孔的中心位置，之后完成灌漿。系統(tǒng)錨桿的間距為3m。錨桿使用環(huán)形墊塊固定，固定時位置為墊塊的中心位置。為了加固錨桿支護的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)錨桿上焊接3根長度為2m、直徑為8mm 的光圓鋼筋，光圓鋼筋以三角形的位置進(jìn)行固定，每間隔三米設(shè)置一道保護欄，光圓鋼筋用于固定保護欄。

5 結(jié)語

綜上所述，水利工程中的邊坡開挖與支護施工需要因地制宜。不同地質(zhì)地基的水利工程邊坡開挖支護技術(shù)存在差異性，施工企業(yè)要結(jié)合施工現(xiàn)場的需要選擇有利于穩(wěn)定地基結(jié)構(gòu)、防止滑坡的邊坡開挖與支護技術(shù)。施工過程中必須要以人員的安全為前提，做好施工安全預(yù)警和人員疏散方案，加強邊坡的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，安全有序的實施邊坡開挖與支護，為工程后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。