孙志超 孙桂芳

（青州市水利建筑总公司，山东 青州 262500）

0 引言

随着施工技术的发展，水利工程边坡开挖支护技术也得到创新发展，各类针对不同地质条件的开挖支护施工技术越来越完善。在水利工程边坡实际施工中，根据工程实际可选择的施工方案越来越多样化，保证施工技术方案的合理性和科学性，成为确保水利工程边坡施工质量的关键因素。因此，根据工程实际选用科学的施工技术方案，对于提高边坡开挖支护施工质量，保证水利工程安全稳定具有重要意义[1]。

1 水利工程施工中边坡开挖支护技术的重要作用

在水利工程施工中，边坡开挖是保证工程施工安全顺利实施的关键环节之一。在水利工程施工中，隧洞进出口及其附近、溢洪道、枢纽区公路等开挖边坡、水库边坡以及河道边坡等的开挖支护工作都会对工程安全产生直接的影响[2]。保证水利工程边坡开挖支护施工质量，对于避免水利工程出现坍塌、渗水等不良情况具有重要作用。另一方面，随着当前水利工程施工质量要求不断提升，施工环境愈发复杂，工程建设存在的危险因素也不断增多，不仅影响工程结构稳定性，降低工程质量，还可能导致施工人员安全受到威胁。因此，加强对水利工程边坡开挖支护技术的应用，保障工程安全稳定是十分重要的[3]。

在水利工程边坡开挖支护施工中，要求工作人员要根据工程实际情况科学选择边坡开挖支护技术，对工程情况具体分析后制定合适的施工技术方案进行具体施工。这样一来，不仅能够有效提高边坡开挖支护施工效率，避免施工误区，保证工程建设质量[4]。同时还可以有效应对边坡岩层滑塌的情况，降低安全事故风险，保证工程施工进度与施工质量，延长水利工程的使用寿命，使水利工程价值最大化，从而更好地服务于社会生产和民众生活。

2 水利工程施工中边坡开挖支护技术的具体应用分析

2.1 工程概况

某水利工程为水库溢洪道开挖支护工程。水库位于长江水系某支流左岸，是一座负责城市供水、农田灌溉及农村饮水的中型水利工程，水库库容总量约为1 400 万m3，年供水量约为1 577 万m3。溢洪道为开敞式岸边溢洪道，位置设置在大坝右岸，组成部分包括过渡段、进“U”型槽段、控制段、陡坡段和下游河道护底段等，全程长度约230 m，其中控制段长为20 m，过水净宽为16 m，分成两孔，b 型驼峰堰，高程672 m，两溢流孔均设置弧形工作闸门，尺寸为8m×5m。

根据国家电网水利工程施工安全风险评估管理中相关规定，该工程溢洪道开挖安全风险等级为3 级，支护施工安全风险等级为2 级。根据工程实际，在土方与石方开挖后，选择锚杆支护施工和挂网喷混凝土施工，有效保证边坡的稳定性和整体的封闭性，避免环境风化等造成边坡失稳、滑坡等现象。

2.2 边坡开挖支护具体施工

2.2.1 施工准备阶段

在边坡开挖施工前，根据工程实际情况需要做好充分的施工准备，以确保工程顺利实施。具体来说主要包括施工技术准备与施工现场准备2 个方面：1）加强施工技术准备。施工人员需要在实际施工前熟悉掌握项目设计图纸、地质报告等相关文件，同时做好施工现场的实地勘察工作，严格按照施工技术要求，结合现场实际情况制定合理的施工方案。同时，根据施工方案各项内容，明确各个施工环节目标及责任，全面细致地做好施工图纸、设计和设计变更等各方面的技术交底工作。尤其对于施工关键环节与关键部位，各方协同制定专项施工方案，确保施工规划顺利实施。2）做好施工现场布置。①合理规划施工道路，根据现场实际情况，将右岸上坝路与弃渣场连接直至右岸坝肩，并与进场公路相连，将现有的6 m 宽的泥结石路面作为石料运输道路，以及施工过程中溢洪道施工机械设备进场及出渣道路。②施工用风。现场石方开挖主要采用YT-28 手风钻钻孔，施工用风为手风钻钻爆用风，右岸设置20 m3空压机，个别部位设置2.5 m3移动空压机供风。③施工用水。采用水泵至接从河道内抽水至工作面，混凝土拌合用水有水泵直接抽取河道内水至拌合站。④施工用电。采用施工现场设置的630 kVA 变电站，溢洪道部位设置配电箱，由配电箱将施工供电分配至各处。⑤工程弃渣场布置在进场与上坝公路的交接位置，作为溢洪道开挖弃渣堆放场地。⑥施工机械配置。CAT320C 反铲挖掘机、ZL30B 装卸机、YT-28 手风钻、空压机（20 m3）及移动空压机（2.5 m3）、混凝土罐车（8 m3）、钢筋切断机（GQ-40）、弯曲机（GJ7-40）、调直机（GTJ-4/14）、HPZ6T喷射机和混凝土拌合系统（JS1000）等。⑦人员配置。根据施工方案和施工进度规划，合理配置施工技术人员及管理人员，并明确其权责范围，确保各环节施工落实到位。

2.2.2 边坡开挖支护施工

在顺利完成施工前期准备工作后，根据施工方案结合实际开始进行边坡施工，选择合理的开挖支护施工技术。该工程的具体施工步骤如下。

2.2.2.1 土方开挖施工

施工前，根据施工设计图纸，结合施工现场实际情况，在对施工位置、施工方向、施工长度、施工高程复核完成后，确定方向桩人机配合开挖，边坡预留20 cm 由人工开挖进行清理，同时设置临时排水系统。具体施工工艺流程如图1 所示。

施工测量：进场后，严格按照施工图纸表明的施工范围，确定导线点以及水位点等数据，建立工程测量控制网，确保施工放样、定位精确。在单元开挖前，均需要实施边线放样和高程放样。

施工清理：根据测量出的施工清理范围，将施工现场障碍物进行清除，施工范围外的障碍物则根据监理单位要求进行清理。施工清理采用机械清理与人工清理相结合的方式。

土方开挖：场地清理完毕后，利用反铲挖掘机进行土方开挖。根据施工设计图纸，确定土方开挖的开挖线、开挖坡度以及几何尺寸，最后的开挖断面应当与要求的开挖几何尺寸相符。在土方开挖过程中，如果出现超挖或者欠挖的情况，要及时采取措施进行补救，避免边坡滑坡情况出现。对于山坡开挖，要在边坡开挖上部采取永久性山坡截水沟施工，避免对边坡开挖稳定性造成影响。土方开挖弃渣采用自卸车运输并运至弃渣场。

基础开挖检查处理：在基础开挖前进行施工排水，并运用自下而上的方法进行，完成后，要及时向监理工程人员上报并接受验收。

2.2.2.2 石方开挖施工

在土方开挖完成后，或者覆盖层清理完成后，对岩石层进行开挖。根据岩石开挖的难易程度，选择合适的开挖方法。该工程石方开挖采用破碎锤破碎，在风化严重节理发育的岩层直接用挖掘机开挖。在机械处理石方过程中，采用自上往下的顺序，如果机械处理存在难度，则采用预裂爆破或光面爆破。将石方开挖后的弃渣装至自卸车运输至弃渣场。

工程爆破钻孔主要采用支架式潜孔钻机钻孔，人工装药按照梅花形布置钻孔，根据现场爆破实验，确定预裂爆破钻孔直径为45 mm、钻孔间距50 cm～60 cm、不耦合系数为Dd为2.05 m、线装药密度Qx为300 g/m、最小抵抗线W为0.5 m～0.6 m。预裂爆破装药结构如图2 所示。

光面爆破的钻孔直径45 mm，钻孔间距40 cm～50 cm、装药密度Qx为250 g/m～350 g/m、炸药直径b为22 mm、不耦合系数Dd为2.0 m、最小抵抗线W为50 cm～60 cm。此外，为确保爆破安全性，在实际爆破施工前需要进行持续的爆破试验与过程检测，精确各项爆破数据和参数，优化方案设计，加强安全防护。

2.2.2.3 土石回填

该工程中的土石回填主要是溢洪道边墙土石渣回填、截流墙土石渣回填以及导渗盲沟系统碎石回填。土石渣回填需要在回填位置混凝土浇筑完成并达到强度要求之后进行，碎石回填需要在导渗盲沟开挖到位并验收完成后才能进行。为确保土石回填施工质量，施工前需要做好基础清理，并在隐蔽工程验收合格后，严格按照施工设计图纸进行回填施工；在回填过程中，采用分层回填方法，利用打夯机每层夯实，回填宽度应比设计宽度大30 cm；含有树根草皮或者其他腐殖质等杂物的土石料不能作为回填材料，注意控制回填材料的含水量。

2.2.2.4 边坡支护施工

边坡支护采用锚杆支护和挂网喷混凝土支护施工，具有占地面积小、支护施工成本低以及安全性高等优势。该工程边坡支护主要是溢洪道两岸永久边坡支护，在边坡开挖及验收完成后，按照相关规范及安全操作要求进行脚手架的搭设，并由监理人员验收完成后开始进行锚杆支护施工，然后进行挂网喷混凝土。具体施工流程如图3 所示。

严格选择边坡锚杆材料，该工程采用锚杆材料为L=4 m的HRB400C25 钢筋；钻孔排列布置按照施工设计图纸要求，布置为梅花形，钻孔间距为2 m；在钻孔开挖后及时对孔洞进行清理，避免其中含有杂物，影响后期施工质量。钻孔完成后进行验收，验收合格后进行先注浆后插入锚杆。排水孔结合锚杆支护施工，孔径直径为0.05 m，采用钻机造孔，孔口用0.2 m 的PVC 管进行保护措施，防治喷混凝土时排水孔堵塞。锚杆插杆安装完成后，注意加强防护保养，提高水泥砂浆效果，保证锚杆稳定性。同时要及时进行检测，确保锚杆支护达到施工标准要求，

当锚杆达到一定强度之后，还是进行挂网喷混凝土施工。钢筋网制作成A6.5@15 cm×15 cm 的钢筋网片，大小为1 m×1 m～2 m×2 m，钢筋网片搭接长度为0.1 m。将钢筋网与锚杆端部用点焊方式固定连接，与岩棉用插筋头进行支垫，并保证其在喷层居中，保护层厚度应当超过0.05 m。

喷射混凝土材料参数要根据试验确定，在满足喷层性能指标的前提下，尽可能减少水泥和水的用量。根据现场实验数据确定速凝剂的掺量，喷射混凝土的初凝与终凝时间应当与施工设计与施工工艺要求一致，确保混凝土强度达标。混合料在搅拌过程中，采用自动拌合系统，搅拌时间在1 min以上，采用人工搅拌的部分混合料，搅拌次数应当在3 次以上，并且注意混合料颜色的均匀性。如果需要掺加外加剂的混合料，应适当延长其搅拌时间，并且在存储及运输过程中避免杂物混入。

在混凝土喷射施工时，先要保证喷射工作面的清洁性，避免掺入其他杂物，同时用高压水枪冲洗表面光滑的岩面，使其处于洁净湿润的状态。如果存在涌水现象，就需要用排水管引走涌水，可以先喷射干拌混凝土，利用涌水融合后，逐渐加水最后喷射设计混凝土。注意喷射作业分区段进行，按照自上而下的顺序，分层分段喷射。喷层终凝2 h 之后，进行洒水养护，使混凝土表面充分湿润。

2.2.2.5 施工质量控制措施

在该工程施工中，施工质量控制措施主要包括以下7点：1）施工前做好技术交底工作，对施工人员进行安全、质量教育，加强安全意识和质量意识，采取全面质量管理制度。2）按照施工图纸、文件、规范及相关操作规程施工。3）收集整理工程施工各项资料，并利用计算机设备、信息技术进行整理分析，及时总结施工技术，指导实际施工，并定时向监理单位承包施工质量月报。4）加强施工现场质检，每班设置质检员，落实“三检制”，严格遵循施工工序，及时发现并补救施工质量隐患。5）及时将施工过程中出现的与设计条件不符的情况向监理单位报告。6）严格按照施工图纸进行测量放线，施工中开挖断面、轴线施工进行测量控制，对模板进行测量校核。7）严格控制混凝土配合比，按照要求进行抽样送检，及时上报监理审核。

3 结语

在水利工程施工中，边坡开挖支护施工关系到工程项目的稳定性，也是水利工程施工后续开展的重要保障条件。对于水利工程溢洪道施工更是如此，其边坡开挖支护施工直接影响溢洪道工程施工质量。在实际水利工程施工中，要求施工人员结合现场实际，严格按照施工设计标准，合理制定边坡开挖支护施工工艺，保证施工质量。在该项目溢洪道水利工程边坡开挖支护施工中，根据工程实际情况，确定采用锚杆支护施工和挂网喷混凝土施工，做好施工准备和各阶段工作，严格按照相应的施工流程，使溢洪道边坡开挖支护施工效果满足工程施工质量要求。