水利工程施工中边坡开挖支护技术研究

水利工程施工中边坡开挖支护技术研究

葛宗坤

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摘要：在水利工程建设过程中，边坡开挖和其后续的支护是为确保施工安全和工程质量的核心技术环节。随着技术进步和对施工安全的日益关注，边坡支护技术也得到了迅速的发展。本文主要对水利工程中的边坡开挖支护技术进行研究，探讨其在不同地质和工程条件下的应用，并分析现代支护技术的发展趋势。

关键词：水利工程，边坡开挖，支护技术，地质条件，现代技术

引言： 

水利工程的建设涉及到多种复杂的地质和工程条件，其中，边坡的开挖和支护是其关键环节之一。开挖边坡不仅要确保施工期间的稳定，更要考虑到工程使用期间的安全。近年来，随着水利工程建设规模的扩大和技术的发展，边坡开挖支护技术面临着更高的要求和挑战。传统的支护方法由于其某些局限性，已经不能满足现代工程的需求，因此研究新的支护技术和方法显得尤为重要。

2. 边坡开挖支护技术的类型

2.1传统支护方法

在水利工程中，边坡开挖后的稳定性是重中之重，为了确保边坡的稳定和施工的安全，不同的支护方法被采用。这些方法可以大致分为传统方法和现代方法。其中，传统支护方法历史悠久，经验丰富，已在众多工程中得到应用。

2.1.1钢筋混凝土墙

钢筋混凝土墙作为边坡支护结构，已经在许多工程中得到广泛应用。其独特的工作机理在于墙体自身的重量以及与土体之间的摩擦力，共同对抗土体的推力，从而维护边坡的稳定性。由于混凝土和钢筋的组合，这种墙体既有足够的压弯强度，又具有良好的抗拉、抗扭性能，使其成为确保边坡安全的可靠选择。

钢筋混凝土墙的强度高和稳定性好为其带来了较长的使用寿命，这也意味着在正常的维护和保养下，这种墙体可以持续数十年甚至更长时间。与此同时，由于其坚固性，它还具有较好的防腐、抗侵蚀和抗冲刷能力，能够抵御各种自然环境的挑战。

然而，每种技术都有其两面性。钢筋混凝土墙的施工工艺相对复杂，需要精确的计算、合格的材料和专业的施工团队。这不仅意味着施工周期可能会相对较长，而且与其他技术相比，其造价也可能较高。此外，钢筋混凝土墙的密封性较强，不利于水分的自然渗透，这可能会在墙体背后形成水压，导致土体出现积水，甚至引起墙体的开裂或移位。为了解决这一问题，施工时可能需要在墙体背后设置排水系统，以减轻水压并确保其长期稳定性。

2.1.2喷锚技术

喷锚技术是近年来在边坡工程中得到广泛应用的一种现代技术。其核心理念是结合高压喷射混凝土和锚杆的双重加固方式，为边坡提供稳定和安全的支护。

这种技术首先通过高压喷射在边坡表面迅速形成一层混凝土保护层。这不仅可以防止边坡的直接风化和侵蚀，还为后续的锚杆施工提供了一个坚实的基础。随后，工程师会根据边坡的稳定性需求和地质条件，选择适当的锚杆布局和深度。通过专业的钻孔设备在预定位置钻入孔洞，并在孔内插入钢筋锚杆。锚杆深入土体中的部分起到锚固作用，将混凝土层与背后的土体紧密结合，形成一个坚固的支护结构。

喷锚技术的优势在于其施工效率高，能够在短时间内完成大面积的支护工作，特别适合那些需要紧急处理或有特殊地质条件的工程。例如，在突发滑坡或地质变动的地方，它可以迅速为边坡提供临时或长期的稳定性。

然而，尽管喷锚技术有诸多优点，但在实际应用中也存在一些挑战。首先，这种方法对设备和操作技能有较高的要求，需要有经验丰富的施工团队进行操作。此外，锚杆的防腐问题也不容忽视。如果锚杆没有得到有效的防腐处理，可能会在湿润的地质环境中发生腐蚀，影响其寿命和稳定性。为此，选择适当的防腐材料和方法，以及定期的维护和检查，对确保喷锚技术的长期稳定性至关重要。

2.1.3护坡砌石

护坡砌石是利用石块进行堆砌，形成一个天然的支护结构。这种方法的优点是施工简单，不需要复杂的机械设备，且石块之间的缝隙有利于地下水的排放，可以减少土体的饱和度，降低滑坡的风险。但同时，护坡砌石的稳定性主要依赖于石块的重量和摩擦力，对于较大的边坡或土体性质较差的情况，可能不够稳定。

传统的支护方法有其独特的优势和适用范围，但随着技术的进步和工程需求的变化，一些新的支护技术也逐渐崭露头角，为工程提供了更多的选择和可能性。

2.2 现代支护技术

随着工程技术的进步，尤其是地质工程和结构工程的交叉研究，边坡开挖支护领域也涌现出一系列现代技术，为解决复杂地质条件下的施工问题提供了更为高效、稳定的解决方案。

2.2.1土钉墙

土钉墙是一种利用土钉加固土体的技术。土钉通常由钢材制成，一端固定在已经稳定的土体中，另一端伸出土面，与喷射的混凝土或预制的混凝土板相结合，形成一个稳定的整体结构。这种方法的优势在于能够更有效地利用土体自身的抗剪性能，大大提高了施工的安全性和效率。此外，土钉墙的透水性良好，有助于地下水的排放，降低土体的饱和度。

2.2.2深基坑支护

深基坑支护是为了应对深度较大的基坑开挖而发展起来的技术。其核心是确保在大深度的开挖过程中，边坡的稳定性得到充分保障。这通常涉及到一系列措施，如土钉、锚杆、深层搅拌土壤、井点降水等。其中，锚杆和土钉提供了水平方向的约束，深层搅拌土壤提高了土体的整体强度，而井点降水则确保了基坑内部的水位得到有效控制。

2.2.3高应力锚杆

高应力锚杆是一种能够提供很大拉力的锚杆系统。与普通锚杆不同，高应力锚杆在安装后，会对其进行预张拉，使其在未受到任何外部载荷时就已经处于一定的应力状态。这种预应力可以大大提高锚杆的工作效率，使其更好地适应复杂的地质和工程条件。高应力锚杆通常用于那些对稳定性要求特别高，或者地质条件复杂、变化大的工程中。

这些现代技术不仅提高了施工的效率和安全性，而且为解决复杂、特殊的地质和工程问题提供了有力的工具。而随着科技的进步，这些技术还有很大的发展空间，能够更好地服务于未来的工程建设。

3. 技术应用分析

3.1 应用场景选择

在选择边坡支护技术时，需要全面考察和分析工程所在地的地质、气候、和水文条件。这不仅确保施工安全和工程质量，还能避免资源浪费和经济损失。选择技术时地质条件是首要因素。在岩土性质较差、饱和度高的地方，土钉墙和高应力锚杆更为合适，它们能提供强约束，防止土体滑动。而在地质稳定、土层深的地方，深基坑支护则更佳。同时，考虑施工条件也至关重要。例如，对于靠近居民区或交通要道的工程，低噪音、对环境影响小的喷锚技术可能是更好的选择。

3.2 技术优缺点分析

在边坡支护技术的选择中，每种技术都有其独特的优缺点，根据具体的工程和地质条件进行权衡是至关重要的。喷锚技术以其施工速度快和强大的适应性著称，能迅速应对如滑坡等紧急情况，但这需要专业的设备和操作人员，同时锚杆的防腐也不可忽视。对于饱和度高的土体，它可能并不是最佳选择。土钉墙技术可以有效利用土体的抗剪性能，且透水性优秀，助于地下水排放。但如果遇到岩层等特殊地质，施工可能会变得困难。深基坑支护适用于大深度基坑开挖，具有出色的结构稳定性，特别适用于复杂的地质环境，但它的施工工艺比较复杂，需要大量专业设备和人员。而高应力锚杆为工程提供了强大的拉力，尤其适合那些需要高稳定性的项目，但其成本和施工复杂度均相对较高。

4结语

选择合适的边坡支护技术对确保工程安全和稳定至关重要。钢筋混凝土墙和喷锚技术各具优缺点，因此，基于具体的工程条件和地质环境进行技术选择是关键。同时，对于所有技术，维护和定期检查都是确保其持久稳定性的必要措施。

参考文献：
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