水工建筑开挖与支护方法分析

水工建筑开挖与支护方法分析

胡君宁

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摘要：水工建筑是指在水中或与水有关的土木工程，涉及海洋、河湖、水库、运河、水利水电工程等领域，其中，建筑安全是首要问题。在水工建筑的施工过程中，开挖与支护方法是不可或缺的步骤。开挖过程中，如不采用合适的支护方法，会造成地面塌陷、土方滑坡等严重后果。本文将就水工建筑开挖与支护方法进行分析，旨在探讨一些问题和解决方案。

关键词：水工建筑开挖；支护方法

引言

水工建筑施工过程中的开挖和支护是关键的环节。随着工程越来越复杂，开挖的深度、规模和形状也越来越多样化，给施工带来了更高的风险和挑战。因此，对于水工建筑的开挖和支护方法的研究已经成为一个重要话题。

1.水工建筑开挖与支护方法的概念与特征

水工建筑的开挖与支护方法是指在水下或与水有关的土木工程中，对开挖工程进行安全、有效、经济地开挖和保护的方法。这些方法具有以下特征：第一，复杂性：与普通土木工程相比，水工建筑的开挖和支护更加复杂，因为需要考虑水流、泥沙、水下空气等因素的影响。第二，深度：水工建筑的开挖深度通常比其他土木工程更深，这需要更高的技能和经验，以确保施工的安全和质量。第三，形状：水工建筑的形状也比较特殊，如涵洞、隧道等，需要根据具体情况选择合适的开挖和支护方法。第四，安全性：水工建筑的开挖和支护必须考虑施工安全，避免对周围环境造成影响。第五，经济性：水工建筑的开挖和支护方法需要考虑成本因素，选择对经济最有利的方案。总之，水工建筑的开挖和支护方法是一个具有综合性、专业性特征的领域，需要相关人员具备丰富的经验和专业知识，才能在开挖过程中保证施工的质量、安全和经济性。

2.水工建筑开挖与支护方法

水工建筑开挖和支护技术是指在水环境中进行建筑物的开挖和支护过程中所使用的一系列专业技术。其重点在于建筑物施工过程中对水体的保护和控制，以减少对环境的影响。以下是水工建筑开挖与支护技术方法的详细分析：

第一，搭建封闭式围堰：由于水工建筑物的施工通常在水域中进行，开挖过程中需要进行封闭式围堰的施工，以便于在开挖过程中减少水流进入施工现场导致的影响。围堰一般分为水下封闭式和地面封闭式两种，根据具体施工需求选择不同的围堰类型。

第二，浅层水下开挖：浅层水下开挖大多在水深10米以下，开挖过程中使用人工、机械、爆破等方式进行开挖。为保证施工安全，需要在挖掘底部铺设护底层，以防挖掘场地内部土体破坏和渗透。

第三，深层水下开挖：深层水下开挖一般在水深10米以上，开挖过程中采用人工、机械和爆破等方式进行，同时需要充分考虑水压条件和底部土层本身承载能力的限制。常用于城市桥梁、隧道、水库大坝等重大工程的施工。

第四，地面开挖：地面开挖适合在靠近水边的区域，其主要依靠人工和机械进行开挖。施工过程需要考虑地下水位、土层稳定性和地貌特征等因素对施工的影响[1]。

第五，支护：施工过程中，需要采用不同的支护方法，包括桩、壁、静力支护、动力支护等。根据施工场地和突破层数的不同，可以采用合适的支护方法，以确保施工过程的顺利进行。

第六，收工：当土方开挖完毕，需要进行收工加固。收工加固工程包括土方加固、堤面加固和围堰拆除等过程，以确保施工过程中对环境的影响最小化。

总之，水工建筑开挖与支护技术方法是一个复杂而严谨的工艺，需要以合法、规范的方式进行施工，并注重对环境造成的影响。

3.水工建筑开挖与支护方法存在的技术缺陷

水工建筑开挖与支护技术方法在实践中虽然已经经过多年的研究和实践，但仍然存在一些技术缺陷和不足之处：

第一，围堰工程的安全管理不够完善，安全隐患等问题需要进一步解决。

第二，开挖过程中常常无法避免、规避和处理水下障碍物，并且会受到地下水的限制和影响。

第三，长时间的水下开挖会导致水中漂浮物、渣土、沉积物的大量产生，这些物质会对水体环境造成不良影响[2]。

综上所述，水工建筑开挖与支护技术方法虽然已有相对成熟的实践经验和技术理论，但仍面临许多技术挑战和瓶颈，需要持续不断的创新和进步。

4.水工建筑开挖与支护方法的应用要点

4.1清除水下障碍物和地下水限制

开挖过程中遇到水下障碍物和地下水的限制和影响是非常常见的问题，但如果不能有效地解决这些问题，将会对开挖的进度和质量产生严重影响。以下是针对这些问题的解决措施：第一，水下障碍物处理。在开挖之前，需要进行现场勘查，利用地质雷达、水下摄像机等设备对周围环境进行全面检查，发现水下障碍物的存在并在设计上设置相应的方案。针对水下障碍物，可以采取人工排除、机械拆除和爆破等处理措施。在处理过程中，需要保证工人和设备的安全。第二，地下水的限制和影响处理。在开挖之前，需要进行地下水勘查，了解地下水水位的情况，并采用隔离板等隔离措施来掌控地下水位的高低。如果地下水的水位较高，可以采用泵排水的办法，降低地下水的水位，减少影响。在防止水浸的同时，还需要对开挖坑的排水管道和设施进行设计和施工，确保排水畅通，避免水在开挖坑内积聚，保证开挖的安全性和高效性

[3]。第三，针对障碍物和地下水对施工的限制，可以对人力、机械等资源进行统筹安排和合理配置。在人力安排上，要教育工人加强安全意识，建立完善的施工标准操作规程，配备相关的防护装备和安全设施，定期进行安全培训。在机械配置上，需要使用一些专业设备，如水下机器人、大型水泵等设备，来帮助清理水下障碍物和处理地下水的限制。最后，需要建立完善的监测和应急处理机制，采用一些基础工程测验和安全监测方法，实现对施工现场进行全方位监管和应急响应。例如，在施工过程中设置安全监测网，通过自动监测、手工巡查等方式及时掌握隐患情况和施工的安全状况，在灾害发生时可以通过预设应急预案及时应对，减少损失。

4.2及时处理开挖过程中产生的渣土沉积物等

长时间的水下开挖会产生大量的漂浮物、渣土和沉积物，这些物质如果不采取合适的措施进行处理，会对水体环境造成不良影响。以下是针对这些问题的具体解决措施。

第一，漂浮物处理。在水下开挖过程中，漂浮物主要是指浮在水面上的垃圾包括漂浮物。可以采用设置缆绳拦截网或安装拦漂设备的方式，在开挖作业区边缘处设置缆绳拦截网或者固定在用水面上的设备上进行固定，网口大小和材质应根据不同的漂浮物设定。使用专门的漂浮物收集船或者吊车进行定期收集和清理。

第二，渣土处理。在水下开挖过程中，随着开挖作业的进行，会产生大量的渣土。在开挖之前应确定好渣土的物理性质和重量，为后期的处理做好充分准备。渣土的处理可以采用沙滩处理、渣土填埋等方式。对于小部分渣土，可以使用抽水泵将其抽运到沙滩上，晾晒一段时间后，在配合相关设备进行处理；对于大部分渣土，可以选择执行渣土填埋，填补坑洞等低地，填埋到一定高度后，进行压实，可增高现有陆地，如社区公园、高尔夫球场、汽车停车场等场所。

第三，沉积物处理。在水下开挖过程中，沉积物是不可避免的，如何对沉积物进行处理是关键。可以采用抽水泵进行沉积物清理，沉积物通过抽水泵抽出后运输至固定区域，对其分类、处理、消化，也可以采取利用水下作业机器清扫的方式等，接收清理出的沉积物，分类处理，铺底加固，使之成为规范的水利工程。第四，对制定细致的管理措施和防范措施。开挖过程中产生的废弃物应妥善处理，避免对当地水环境造成影响。同时，应当制定详细的安全管理手册，在施工现场进行关闭式管理，并配备专业化的现场负责人员，定期进行排污水处理系统和污染物的监测，确保水环境得以保护。

4.3加强安全管理工作

水工建筑开挖与支护过程是水工建筑中比较常见的一种形式，它能够实现水下开挖和施工，但同时也存在一定的安全隐患，例如围堰坍塌、水中吸附、漏水、支撑失稳等，如果安全管理措施不到位，就会对人员安全和环境产生严重影响。

因此，水工建筑开挖与支护过程中，需要进行事故防范和应急处理演练。在施工前和工程进行中，应该制定事故应急预案，针对常见的断电、循环泵失灵等突发情况做好周密的预案和能够快速有效的事故处置方案。如果出现事故，需要按照应急处置预案和相关应急程序进行处理，平稳、有序地处理事故，减小事故给环境和人员带来的影响。因此，完善安全管理工作，需要从多个方面全面考虑，确保施工真正做到科学、规范、安全。

结语

在水工建筑领域中，开挖与支护是一项重要而复杂的工程。正确的开挖与支护方法可以确保水工建筑的结构安全和施工进度，同时也可以减少施工成本和环境污染。然而，在实践中，往往会面临各种挑战和问题，需要结合实际情况制定合适的施工方案和工艺。通过本次分析，可以看到，在水工建筑开挖与支护的方法中存在着许多问题，这些将对整个施工过程产生巨大的影响，所以需要在设计和施工中特别注意控制这些成本。

参考文献

[1]董庆柱.水工建筑开挖与支护方法分析[J].低碳世界,2022,12(09):43-45.

[2]周斌.水工建筑基坑开挖施工技术及应用研究[J].珠江水运,2022(17):97-99.

[3]陶建名.水工建筑的基坑开挖施工技术措施[J].中国高新科技,2022(17):76-77+80.