水利工程施工中高边坡开挖爆破与支护技术的应用

水利工程施工中高边坡开挖爆破与支护
技术的应用
摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，在水利施工的过程中，
高边坡开挖爆破与支护技术发挥着重要的作用。

光面爆破技术是控制爆破方案之一，在水利工程边坡开挖中应用广泛。

文章就水利工程施工中高边坡开挖爆破与
支护技术的应用进行研究，期望为同类路堑边坡工程开挖施工提供技术参考。

关键词：水利工程施工；高边坡开挖爆破；支护技术
引言
现代水利工程对于国计民生具有重要的作用，产生了显著的经济效益、社会
效益和环境效益。

然而，水利工程建设也面临着巨大的难题和挑战，其中水利边
坡具有地质条件复杂、开挖深、高度大的特点，处理难度高，高边坡的安全稳定
性和抗震稳定性成为了水利工程正常使用的关键，也是目前科学研究的热点话题。

1边坡开挖施工方法选择
边坡开挖施工方法需根据工程地质情况、地形地貌、交通道路、支护形式等
条件研究确定。

1）每级边坡整体开挖、整体支护。

施工时每级边坡自上而下开
挖至马道设计高程，整体开挖完成后，利用多臂钻、湿喷台车、脚手架等完成边
坡支护，适用于每级边坡高度较小的施工工况。

主要优点：可以按每级边坡设计
高度进行预裂及梯段爆破，便于为潜孔钻机、液压钻机等设备提供作业面，开挖
坡面整体性好、成形好。

主要缺点：开挖后边坡高度较大不利于支护施工，需要
搭设支护作业平台，增加工作量及高处作业风险；支护工作量大、作业周期长，
开挖施工不连续，易导致出渣设备闲置。

2）每级边坡分层开挖、分层支护。

施
工时每级边坡自上而下分层开挖，每层开挖爆破高度为3～5m，出渣后立即进行
边坡支护，同时进行下一层爆破孔钻设，适用于原始地形陡峻、大型钻孔设备无
法使用的施工工况。

主要优点：开挖后边坡高度矮，人工直接在水平开挖面上或
利用马凳即可完成边坡支护作业，高处作业安全风险降低；开挖后出渣量较小，
可以直接将渣料翻至水平开挖面边缘，减少作业开挖区出渣时间，提供作业连续性。

主要缺点：机械作业条件不足，以人工作业为主，循环周期较长；受交通条
件限制，支护材料运输困难，个别部位需人工运送；开挖坡面成形较差，易出现
错台、平整度差、超欠挖严重等问题。

3）每级边坡整体爆破、分层出渣、分层
支护。

施工时，每级边坡自上而下预裂爆破一次成形、梯段爆破分层或一次完成，爆破后按层高3m分层出渣，边坡揭露出后利用出渣后形成的平台进行支护作业，支护完成后进行下一层出渣作业，适用于边坡高度较大、有一定交通条件的施工
工况。

主要优点：预裂爆破一次成形，边坡开挖平整度好、成形好；采用深孔梯
段爆破，一次开挖量大，同时可以利用D7，D9等大型钻孔设备，施工效率高，
减少施工周期；边坡支护高度矮，单班次作业人工或机械工作量较小，支护周期短。

主要缺点：需要根据地形地貌提前规划好施工便道，避免施工便道设置不合
理影响施工；爆破后出渣量较大，需投入较多的出渣车，支护作业期间无法保证
连续出渣；预裂爆破施工精度要求较高，需要搭设样架用于安装钻机，确保预裂
质量满足要求，施工时间长。

2边坡开挖和支护的施工程序和关键技术
2.1挂网喷混凝土施工
喷射法施工技术：①喷混前56 d，外加剂至少作三次试块试验板，所测喷混
工艺质量和抗压强度达标后才能喷混施工。

②施工前清除受喷面杂物并冲洗，涌
水断源截流、打孔引流及埋管导流处理后喷射。

③自下而上分段分片，一次喷厚
按规范选用，后一层在前一层终凝后喷射；终凝1 h后的喷射面先用风、水清洗；喷射混凝土终凝至下一循环放炮时间大于等于3 h。

④终凝2 h后喷水养护大于
等于7昼夜，主要部位大于等于14昼夜。

⑤冬季施工大于等于+5℃，料入喷射
机大于等于+5℃，普通水泥或矿渣水泥混凝土在分别低于设计强度的30%和40%
时禁止受冻害。

⑥优先普通硅酸盐水泥，强度大于等于32.50 MPa。

⑦粗、中砂
骨料细度模数宜大于2.50，含水率5%～7%，粗骨料粒径小于等于15 mm，喷混骨
料级配符合规范。

⑧速凝剂初凝小于等于5 min，终凝时间不应大于10 min。

⑨
水泥：砂：石子为1∶2.45∶2，每方混凝土：水泥420～450 kg、水灰比0.55、
木钙和速凝剂分别为水泥量的0.20%和2.40%。

⑩水泥和速凝剂称量偏差控制在
±2%，砂石±3%，严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入。

2.2底基层和表层基质施工
施工时将基质、种子掺拌均匀，输送至喷射机并用喷枪从正面喷射到绿化坡
体的基材上。

喷播时从坡面顶端往下喷播，喷播宽度以方便喷播手操作为宜，一
般4m，喷播过程中保证喷播厚度基本均匀一致，并时刻控制混合材料干湿度，避
免堵塞喷射管道。

另外，喷播完成后，基质太干会导致与原坡面结合不好，形成
分层；太湿易造成后期土壤板结而影响植物生长。

具体操作时应注意：基质掺拌
一定要均匀，否则会造成出苗不整齐、不均匀，以及因肥料搅拌不均出现烧苗现象；基质与水量配比要合理，既有避免喷播中管道堵塞的作用，同时也是种子吸
水膨胀、发芽出苗的必备条件；喷播手在具体施工中要掌握合适的角度，使喷播
的基质层平整，具有良好的通透性和持水能力，有利于植物出苗和根系生长。

2.3光面爆破装药工艺
光面爆破装药工艺采用加强装药段、正常装药段、减弱装药段组合的不耦合
间隔装药结构，相比于普通爆破在装药方式方面工艺更复杂，要求装药结构必须
严格参照设计标准执行，确保填药量准确。

（1）技术人员结合炮孔实测成果图
对炮孔验收，检测炮孔孔深是否符合设计规范，结合实测孔深计算装药量并根据
不同炮孔编号填充，确保装药量大于1d，爆破前检查有误错位和孔内脱落现象。

（2）装药前检查，以木杆或塑料棒对爆孔内有无杂质残留进行检查，确定有无
炮孔壁变形，杂物未彻底清理或孔壁变形塌陷情况下不可装药。

（3）将药串上
塑料片缓慢抬起，并把药串填入炮孔内，若发现中途卡顿可将药串上提30cm后
继续下落，仍然存在卡顿，将药串提起后对炮孔壁处理，确认无误后重新装药。

2.4锚索张拉
①准备工作。

一是张拉设备检查与率定。

二是材料随机抽样试验，锚索原型
现场试验。

②张拉设备。

一是千斤顶1台，锚具OVM15-12型，油泵均为ZB4-
500S型（含压力表）1台。

二是安装锚板、千斤顶、锚具及夹片等。

③锚索张拉、锚固。

一是单股预紧与整束分级两阶段张拉技术涵义。

单股预紧张拉两次以上，
实际伸长值大于预紧理论值，且两次预紧值之差在3 mm内。

整束分级张拉荷载按设计永存力25％～115％逐级依次分五个量级张拉，且最大张拉力不得超过预应力钢材强度标准的69％。

二是张拉程序及要求。

单股预紧张拉：安装千斤顶→0→30 kN/股→测量钢绞线伸长值→卸千斤顶。

除最后一次超张拉静载持续30 min外，其它每级均为5 min。

量测钢绞线伸长值与理论伸长值相差超过10％或小于5％时停止张拉，查清问题重新张拉结束后，将锚索锁定。

结语
高边坡分层开挖、分层支护的施工方式有效解决了高边坡施工过程中人员高处作业安全防护、作业平台搭设的安全风险问题；深孔一次预裂的爆破方式有效保证了边坡成形质量，避免了多次浅孔爆破引起错台、平整度差、超挖严重的质量问题。

支护坡面高度降低后，人工利用可移动马凳即可完成锚喷支护作业，减少搭设平台的材料成本、工期成本，提高支护施工进度。

随着边坡总体高度的下降，渣台宽度增大、施工便道坡度降低，可利用多臂钻、湿喷台车等大型设备进行支护作业，大幅提升施工效率。

为水库高边坡开挖施工的质量、成本及安全等提供保障。

参考文献
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[2]许伟，金一凡．水利水电工程施工中边坡开挖支护技术应用价值［J］．低碳世界，2020，10(10):46-47．
[3]杨晓峰．水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用研究［J］．工程技术研究，2020，5(18):96-97．。