水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王富

安徽水安建设集团股份有限公司,安徽 合肥230000

摘要

边坡开挖支护技术是保障水利工程边坡稳定、施工安全的核心技术,涵盖地质勘察、支护设计与施工监测等环节。在水利工程施工中,该技术的应用对防止边坡失稳、保障工程质量及施工人员安全意义重大,而其应用策略包括科学规划与精准设计,通过地质勘察与有限元分析确定支护方案;动态施工与过程控制,利用监测设备实时反馈并调整施工;特殊地质针对性处理,采用特殊支护技术应对软土、膨胀土等复杂地质。这些策略为水利工程边坡施工提供有力保障。


关键词

水利工程施工;边坡开挖支护技术;应用

正文


随着水利工程建设规模与复杂性不断提升,边坡开挖支护作为工程安全的关键环节,其技术应用面临更高要求,边坡失稳不仅会延误工期、增加成本,更可能引发安全事故,威胁生命财产安全。当前,复杂地质条件与极端环境因素对边坡支护技术提出新挑战,需深入研究科学有效的应用策略。本文旨在探讨边坡开挖支护技术的应用意义与实施策略,希望为提升水利工程施工质量与安全水平提供参考。

1. 边坡开挖支护技术概述

边坡开挖支护技术是水利工程施工中的关键技术,旨在通过人工干预手段,维持开挖后边坡的稳定性,防止因土体或岩体失稳引发滑坡、坍塌等灾害。其核心原理是基于对边坡地质条件、水文状况及力学特性的分析,通过设置支护结构,增强边坡抗滑力,平衡岩土体的下滑趋势。

在水利工程领域,边坡开挖支护技术涵盖多种形式。对于岩质边坡,常采用锚杆支护、锚索支护或喷锚支护,利用锚杆(索)深入稳定岩层,将不稳定岩体与深部稳定地层相连,发挥锚固作用;针对土质边坡,则多使用挡土墙、抗滑桩、土钉墙等支护结构,通过支挡、加固土体,提升边坡整体稳定性。并且随着技术发展,新型材料与复合支护技术也逐渐应用,为边坡安全提供更可靠保障。

2. 水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用意义

在水利工程施工中,边坡开挖支护技术的应用意义深远。其一,它是施工安全的坚实保障。水利工程边坡常受水流冲刷、降雨渗透等因素影响,极易出现滑坡、坍塌等险情,威胁施工人员生命安全,科学的边坡支护能有效控制边坡变形,降低事故风险,为工程建设营造安全环境[1]

其二,该技术是确保工程质量的关键。稳定的边坡是水利工程长期安全运行的基础,若边坡失稳,可能导致坝体、渠道等结构损坏,影响工程蓄水、输水等功能。合理的支护措施可减少边坡沉降与位移,维持工程结构完整性,保障水利设施长期稳定运行。

其三,边坡开挖支护技术还具有显著的经济效益与生态效益。通过精准设计与施工,能避免因边坡事故导致的工期延误与经济损失,同时合理的支护方案可减少对周边生态环境的破坏,实现工程建设与生态保护的协调发展,对推动水利工程可持续建设具有重要意义。

3. 水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用策略

3.1科学规划与精准设计

科学规划与精准设计是水利工程边坡开挖支护技术有效应用的基石。在工程前期,需运用多种勘察手段全面掌握边坡地质信息。通过地质钻探获取岩芯样本,分析岩土体物理力学参数;利用地质雷达、地震波法等物探技术,探测潜在的断层、软弱夹层等不良地质构造,同时结合水文监测,明确地下水的流向、水位变化规律,为后续设计提供详实数据支撑[2]

在设计阶段,需结合工程特点与边坡实际情况,运用有限元分析、数值模拟等方法对边坡稳定性进行量化评估,预测开挖过程中边坡应力应变分布及变形趋势。根据分析结果,针对性选择支护形式,例如对于高陡岩质边坡,可采用预应力锚索框架结构,通过锚索施加的预应力有效抑制岩体滑动;针对土质边坡,可选用桩板式挡土墙,结合锚杆加固,提升土体整体稳定性。并且设计方案还需统筹考虑排水系统布局,设置截水沟、排水孔等设施,降低地下水对边坡稳定性的影响。

设计完成后,需组织多领域专家对方案进行评审,从安全性、经济性、施工可行性等维度进行综合考量,并借助BIM技术进行可视化模拟,提前预判施工难点与潜在风险,对设计方案进行优化调整,确保边坡开挖支护设计科学合理、精准可靠,为工程施工筑牢安全根基。

3.2动态施工与过程控制

在水利工程边坡开挖支护施工中,动态施工与过程控制是保障工程安全与质量的核心环节。施工过程需严格遵循“分层分段、自上而下、随挖随支”的原则,避免因一次性开挖深度过大或范围过广,导致边坡应力失衡引发失稳风险。分层分段开挖时,每层开挖高度与长度需依据设计要求及地质条件合理确定,及时对开挖暴露的边坡进行支护,减少坡面暴露时间。

为实现对边坡状态的实时掌控,需构建全方位的监测体系。运用位移传感器、测斜仪、应力计等监测设备,对边坡位移、沉降、倾斜角度、岩土体应力变化等数据进行高频次采集。同时,引入自动化监测技术与远程传输系统,将监测数据实时传输至控制中心,借助数据分析软件构建动态模型,直观呈现边坡变化趋势。

一旦监测数据出现异常波动,如边坡位移速率加快、应力值超过预警阈值,需立即启动应急预案。施工团队应迅速调整施工方案,可采取放缓开挖速度、加密临时支护、增设排水设施等措施,待边坡状态稳定后,重新评估后续施工计划。通过动态施工与过程控制,可及时发现并消除潜在风险,确保边坡开挖支护工程安全有序推进[3]

3.3特殊地质针对性处理

在水利工程边坡开挖支护施工中,特殊地质条件往往增加施工难度与风险,需采用针对性处理策略确保边坡稳定。面对软土地基边坡,因其土体强度低、压缩性高、透水性差,易产生沉降与滑动,常采用复合地基处理技术。如水泥搅拌桩法,通过深层搅拌机将水泥浆与软土强制搅拌,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体,与原地基土共同承担荷载;高压旋喷桩法则利用高压喷射流切割土体,使水泥浆液与土体混合凝固,增强土体抗剪强度与承载能力。

膨胀土边坡受含水量变化影响显著,易产生胀缩变形导致边坡失稳。对此,需构建完善的排水系统,设置截水沟、排水沟拦截地表水,采用仰斜排水孔疏干地下水,降低土体含水量。同时,采用封闭防护措施,如铺设土工膜、喷射混凝土面层,隔绝雨水入渗;还可结合抗滑桩、预应力锚索等支挡结构,限制土体变形。

对于湿陷性黄土边坡,因其遇水后结构迅速破坏、强度骤降,需重点做好防水与地基加固。施工前可采用强夯法、挤密桩法消除黄土湿陷性,施工中设置防渗帷幕、排水沟防止地表水与地下水浸入;边坡支护采用挡土墙、格构梁等结构,提升边坡整体稳定性。通过针对不同特殊地质条件精准施策,可有效化解施工风险,保障水利工程边坡安全。

结语

边坡开挖支护技术的科学应用对水利工程建设意义深远。通过科学规划与精准设计、动态施工与过程控制,以及针对特殊地质的处理策略,能够有效提升边坡稳定性,保障工程施工安全与质量。在水利工程建设迈向智能化、绿色化的当下,边坡开挖支护技术仍需不断创新,结合新型材料与智能监测技术,持续优化应用策略,为水利工程高质量发展筑牢根基。

参考文献

[1]黄允波.水利枢纽工程中高边坡开挖与支护施工技术研究[J].珠江水运,2025,(11):51-53.

[2]孙西欢.水利工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究[C]//重庆市大数据和人工智能产业协会,重庆建筑编辑部,重庆市建筑协会.智慧建筑与智能经济建设学术研讨会论文集(一).中交一公局集团水利工程有限公司;,2025:1075-1078.

[3]车永春.水利工程施工中边坡开挖支护技术应用概述[J].全面腐蚀控制,2025,39(04):118-119+132.


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