中图分类号：TV551.4文献标识码：A

0引言

水利水电项目工程是中国基本性设施的重要组成部分，与民生发展和国民经济的增长密切相关。高品质的水利水电工程能够更好地造福人民群众，加速国民经济的发展。然而，由于水利水电工程的复杂性，其在建设过程中容易受到多种外部因素的影响，从而导致工程项目的品质无法得到全面保障。在这种情况下，边坡开挖支护技术在水利水电工程建设中的应用十分关键。它不仅关系到工程建设的环境营造，还直接影响到施工效率和施工安全。若边坡开挖支护技术应用不当，将严重影响水利水电工程的施工质量和安全^[1]。因此，对这一技术进行深入的研究和分析，以提升其应用效果，是确保水利水电工程品质符合应用规范的重要手段。希望通过本文的研究，能够推动边坡开挖支护技术的进步，为保障水利水电工程的顺利实施和长期安全运营做出贡献。

1工程概况

枉水鼎城区二期治理工程主要针对枉水干流及其西支、东支的综合治理，涉及总河道长度16.2km，其中鼎城区15.45km，常德经济技术开发区0.75km。河道沿线地质条件复杂，部分区域坡度达到30°以上，土质为砂质壤土，含水率高达25%，使得岸坡在暴雨季节极易发生坍塌和滑坡现象，直接威胁到堤防的安全性，尤其是在洪水期，堤防的安全系数由原来的1.3下降到1.1。因此，岸坡稳定性成为此次治理工程的重点之一。为此，项目采用边坡开挖与支护技术，对总长13424m的岸坡进行综合整治，以保障堤防安全及周边居民的生命财产安全。

2边坡开挖施工要点

2.1土方开挖

土方开挖主要分为地表土清除、临时排水设施建设、分层开挖三个阶段^[2]。首先，在进行土方开挖前，需采用反铲挖掘机对地表植被、腐殖土等进行彻底清除，控制清除厚度在0.5m左右。其次，为防止施工过程中地下水和雨水对开挖面的影响，需建设临时排水设施。排水设施包括排水沟、集水井和排水泵。排水沟设置在开挖边界外侧，沟深0.6m，底宽0.4m，坡比1:1。集水井间距为50m，直径为1.5m，深度为2m。选用扬程为30m、流量为150m³/h的潜水泵进行排水。

接下来，遵循“从上至下、分层开挖、严禁超挖”的原则，进行分层开挖。开挖过程中。根据设计要求，土方开挖分层厚度控制在4-6m，确保上层开挖稳定后再进行下层开挖。采用1.6m³正铲挖掘机进行作业，挖掘机斗杆长度为12m，挖掘半径为8m。每层开挖前，先进行边坡坡比、平整度等参数的测量，确保开挖质量。在开挖至设计高程时，预留300-500mm厚的保护层，待支护结构施工完成后进行人工清坡。

2.2石方开挖

为了保证边坡稳定，减少对周围环境的影响，采用了预裂爆破与控制爆破相结合的方式进行岩石开挖。预裂爆破首先在设计的开挖边界上实施，形成一条预裂缝，以有效隔绝后续控制爆破对邻近岩体的冲击效应；控制爆破则通过地质雷达与地震波反射法获取的岩石特性，确定炸药配置与装药结构，使岩石沿预定方向破碎，最小化对边坡稳定性的破坏。

在实际操作中，预裂孔直径为90mm，孔深控制在8-12m范围内，孔间距和排距分别控制在1.5m和1.8m左右，以维持爆破效果的均匀性。为保证爆破精度，钻孔偏差不得超过10cm，且钻孔角度误差需限制在2°以内。选用性能稳定的二号岩石乳化炸药，其药卷规格为直径32mm、长度200mm。装药采用连续结构，堵塞长度保持在1.0-1.2m，以增强爆破效果。装药密度需调控在0.8-1.0g/cm³，单孔装药量控制在0.4-0.6kg/m³，确保开挖面平整，减少后续的二次破碎工作量。此外，采用非电毫秒微差起爆网络，起爆间隔时间控制在50-100ms，起爆顺序为“先周边后主体，由内向外的顺序”，即首先引爆位于开挖区域边缘的爆破孔，随后依次向中心区域推进，以形成更加平滑的开挖轮廓，同时最大限度地减少对边坡稳定性的干扰。为了确保起爆的可靠性和安全性，起爆器材选用高能导爆管雷管，起爆电压不低于3500V。

在石方开挖过程中，严格执行以下安全措施：（1）爆破作业前，对周边环境进行详细调查，制定爆破方案和安全措施；（2）爆破作业时，确保警戒范围内无人员及设施；（3）爆破后，对爆堆进行排查，消除盲炮等安全隐患；（4）加强现场通风，降低粉尘浓度，确保作业人员身体健康。

3边坡支护施工要点

3.1钢筋铺设

边坡表面常受到自然环境因素的影响，如雨水冲刷、温度变化、风化作用等，容易导致混凝土或砂浆层开裂、剥落，进而影响边坡的稳定性。在边坡顶部或不稳定区域铺设钢筋网，可以形成一个坚固的保护层，提升防护层的抗拉强度和抗弯性能，即使在恶劣条件下也能保持结构完整，确保边坡表面的长期稳定^[3]。

在边坡表面清理完毕，确保无浮石、松散物及植被残留后，开始进行钢筋网的铺设。选用直径为14mm的HRB400级高强度钢筋，钢筋网的网格尺寸设定为200mm×200mm，既能保证足够的结构刚度，又便于现场施工。每块钢筋网的尺寸依据边坡的具体形状和尺寸定制，宽度不超过2m，长度依据边坡高度而定，最长可达20m，以减少现场拼接，提升施工效率。

铺设前，需对钢筋进行调直处理，确保其直线度误差不大于全长的1/1000，以提高铺设后的平整度。在边坡上，首先沿着边坡轮廓线铺设横向钢筋，间距控制在2m左右，然后垂直于横向钢筋铺设纵向钢筋，形成网格结构。钢筋间的连接采用电弧焊，焊接长度不少于钢筋直径的10倍，以确保连接部位的强度不低于钢筋本身。为增强网格的整体稳定性，每隔1m交叉点处增设绑扎，使用直径2mm的镀锌铁丝进行双重绑扎，确保连接点牢固可靠。

在钢筋网铺设过程中，需密切注意与边坡表面的贴合度，通过增设垫块或调整钢筋位置，使钢筋网紧贴边坡，最大空隙不超过50mm，以减少混凝土浇筑时的空洞，提高支护结构的整体性。此外，为防止钢筋网在混凝土浇筑过程中的位移，每隔3m沿边坡纵向设置临时支撑，确保钢筋网在混凝土硬化前保持稳定。

3.2浅层支护

浅层支护主要针对边坡表层的稳定性问题，通过喷射混凝土、土钉墙、排水等技术手段，形成一层紧密的防护屏障。这一层屏障不仅能够抵抗外力冲击，如雨水冲刷、风化作用，还能通过增加边坡表层的内聚力和内摩擦角，提升岩土体的抗剪强度，从而有效抑制表层岩土体的位移，防止小规模的崩塌和滑坡发生。

钢筋铺设完毕后，首先需进行混凝土喷射，形成钢筋混凝土复合支护层。喷射混凝土厚度应控制在80-150mm范围内，其设计强度等级不低于C20，以保证混凝土密实度和与钢筋网的良好粘结。喷射混凝土时，采用分层喷射法，待上一层混凝土终凝后，方可进行下一层喷射。喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6-1.0m，喷射角度应与边坡面成75-85°，以减少回弹率，提高施工效率。

根据设计要求，使用地质钻机进行钻孔，确保孔径在70-120mm范围内。钻孔时，孔深需超出设计土钉长度0.5m，以确保土钉能够充分锚固。按照1.0-1.5m的间距，将钻孔位置布置成梅花形，以优化土钉的分布和受力。为了提高土钉与周围土体之间的粘结力，选用强度不低于M20的水泥砂浆作为注浆材料，通过注浆泵以0.2-0.4MPa的压力将浆液注入孔内，确保浆液能够充分填充土钉孔，以此保证土钉与周围土体的有效粘结。

在实施坡顶排水时，沿着坡顶线开挖截水沟，确保沟底纵坡不小于0.5%，以利水流顺畅。截水沟断面图，如图1所示。

图1 截水沟断面图

截水沟的沟底和侧壁施工采用浆砌石，施工时材料厚度为300mm，以保障结构的稳定性和耐久性。在坡面排水设计上，结合排水沟和泄水孔的双重系统，排水沟的设置间距控制在10m以内，以便有效收集坡面水。泄水孔的布置应遵循2.0-3.0m的间距，孔径保持在50-100mm，采用梅花形布局，以确保均匀排水。施工过程中，要精确控制泄水孔的位置和方向，确保其垂直于坡面，并保持孔内畅通无阻，以便坡面水能够迅速排出，减少对边坡稳定性的影响。

3.3锚杆施工

锚杆施工是通过在边坡内部钻孔并插入锚杆，然后灌注水泥浆或树脂等材料固定锚杆，以此来增加边坡岩土体之间的摩擦力和连接强度，从而提高边坡的稳定性。与浅层支护相比，锚杆施工能更深入地作用于边坡内部，对中等深度范围内的岩土体进行加固，适用于处理边坡内部的局部不稳定问题，如裂隙发育区或软弱夹层^[4-5]。

锚杆施工采用全孔注浆法，先用钻机按照设计孔位、孔径和孔深进行钻孔，孔径宜为锚杆直径的1.5-2倍，孔深应大于锚杆长度0.5m。钻孔过程中，要注意保持孔壁稳定，防止塌孔。完成钻孔后，立即进行清孔处理，使用高压风枪清除孔内碎屑和粉尘，确保砂浆与岩层的良好接触。随后，将预先准备好的水泥砂浆灌入孔内，砂浆配比为水：水泥：砂=0.4：1：1，确保砂浆具有适宜的流动性和早期强度。灌浆过程中，应保持连续性，直至孔口溢出新鲜砂浆为止，以保证砂浆充分填充孔隙，形成有效锚固。

待砂浆初凝后，开始安装锚杆，确保锚杆居中放置，避免与孔壁直接接触，减少砂浆固化过程中的应力集中。锚杆安装完毕后，进行预应力张拉，通常采用双控法，即控制张拉力和伸长量，以确保锚杆达到设计要求的预应力值。在该项目中，锚杆预应力设定为设计抗拉强度的70%，即约为150kN，伸长量控制在2%左右，确保锚杆既能承受预定荷载，又不会过度变形，影响长期稳定性。

最后，对锚杆施工质量进行检测。检测内容包括锚杆孔位、孔径、孔形、孔深、锚杆垫板安装质量等。锚杆施工质量检测标准，如表1所示。

表1 锚杆施工质量检测标准

检测合格后，方可进行下一道工序。在实际操作中，应根据现场实际情况，不断调整和优化施工参数，确保锚杆支护效果达到最佳。

3.4深层支护

深层支护作用于边坡内部较深的位置，适用于处理边坡深层的稳定性问题，如大深度滑坡、软弱地基等，是确保边坡长期稳定的关键环节。与其他支护措施相比，深层支护具有更强的针对性和有效性，主要包括预应力锚索和抗滑桩两种形式。

锚索施工过程中，应控制锚索长度在30-50m，锚固段长度为10-15m，锚索间距宜为2-4m。锚索由多根钢绞线组成，钢绞线张拉力不小于150kN。在锚索张拉前，应进行预张拉，使钢绞线平直，确保张拉效果。抗滑桩施工时，桩径宜为1-1.5m，桩间距为4-6m，桩长不超过30m。在桩基开挖过程中，采用跳挖法施工，先开挖第一个桩孔，待桩身施工完毕后，再进行相邻桩孔的开挖，以此类推，确保相邻桩基的稳定性。

此外，在深层支护施工中，还需注意以下几点技术要求：一是是张拉过程中，应分阶段进行，每阶段张拉力分别为设计值的30%、50%、75%和100%，每阶段持荷时间不少于10min；二是抗滑桩施工时，应严格控制桩顶标高，确保桩顶嵌入基岩深度不小于1m；三是施工过程中，须持续监测边坡位移和支护应力，一旦监测数据异常，立即分析原因并采取加固或调整措施，如增加锚索张拉力或加密抗滑桩，确保边坡稳定性始终处于可控状态。

4结束语

综上所述，边坡开挖与支护是水利水电建设中不可或缺的环节，其技术的成熟度直接影响着工程的安全性、经济性和可持续性。合理运用先进的开挖技术，辅以科学严谨的支护策略，不仅是保障施工品质与效率的基础，也是规避潜在地质风险、确保人员与设备安全的关键所在。面对未来，水利水电工程领域应持续追踪边坡开挖与支护技术的前沿动态，强化跨学科协作，促进理论研究成果向实践应用的有效转化。特别是在大数据、人工智能、物联网等现代信息技术的驱动下，水利水电工程有望实现高度智能化管理，为社会经济发展提供坚实支撑。

参考文献

[1]汪海波.水利水电施工中边坡开挖支护技术分析[J].水上安全,2024,(14):169-171.

[2]赵建梅.边坡开挖支护技术在水利工程施工中的应用[J].水上安全,2024,(13):179-181.

[3]周珣.水利工程施工中边坡开挖支护技术研究[J].工程建设与设计,2024,(12):150-152.

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[5]王悍,王曦,张佳伟,等.水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用[J].中国住宅设施,2024,(02):187-189.

姓名：刘宁(1979年1月),女,籍贯：湖南,民族汉，学历：本科，职称：工程师，研究方向：水利水电工程管理。