工程高边坡和地下洞室施工期稳定控制方法

对边坡和地下洞室稳定性评价通常有整体稳定，整体稳定、局部稳定性较差，整体稳定、浅表层稳定性较差，整体稳定性较差等几种情况。边坡和洞室按其施工期稳定性可划分潜在不稳定和不稳定两种情况，开挖后不能满足施工期稳定或变形要求的按不稳定情况考虑，不能满足运行期稳定设计要求的按潜在不稳定情况考虑。

目前关于高边坡与地下洞室施工期稳定控制尚无明确的标准，通常做法是依据规范进行要求，即开挖一层，支护一层。较为具体一点的会根据工程边坡和洞室的地质条件、稳定性、施工前的设计分析计算和科研成果，提出施工期的开挖支护技术要求，如开挖次序、爆破控制、梯段高度、循环进尺、支护时机、支护形象等其开挖支护技术要求。目前，大部分水电工程非常重视利用施工期监测手段和资料分析工作，通过揭示地质条件和监测资料的综合分析，进一步验证设计边界条件和设计预期的偏差，评价施工期工程的安全性态，调整或修正设计处理措施，并指导工程下一步施工，即通常所说的动态设计、信息化施工。实践证明，这项工作十分必要且十分有效，在工程安全控制中发挥着极为重要的作用。

随着电站建设向西部继续推进，工程高边坡和地下洞室的地质环境越来越复杂，一方面工程建设成本越来越高，边坡和洞室支护进度往往成为实现工程建设目标的主要制约因素；另一方面支护工程量和施工难度越来越大，施工资源投入与技术要求往往存在较大的差距。如何进一步提高工程施工期稳定和安全控制效果、水平，以节约施工成本；如何在保证工程安全的前提下，加快施工进度，缩短施工工期，早见成效；如何缓解施工资源不足与规范、设计技术要求的矛盾是目前建设管理中面临的实际难题之一。

5.1　支护形象要求

（1）通过边坡和洞室地质条件、稳定性分析和应力应变分析，针对工程自身特点，细化、量化施工期洞室和边坡的支护形象要求，制定施工期不同时段、不同开挖下卧阶段的稳定控制标准是必要和可行的。施工期稳定控制标准可按安全系数1.05～1.10，综合考虑变形量和变形速率进行制定，一般情况下，施工期不考虑地震偶然性工况。

施工期边坡支护形象总体上以边坡整体变形稳定为控制。在变形基本稳定前提下，施工期不稳定块体和部位安全系数可按正常工况1.10，暴雨工况1.05或运行期设计要求下浮一级控制，在安全系数满足施工期设计基本稳定要求下可按1/2或2/3设计支护量控制或根据稳定性控制边界空间分布和出露情况确定下一步开挖前的支护工程量，下一步开挖前完成的加固工程量应满足每一次开挖后安全系数达到设计基本稳定的要求。潜在不稳定块体和部位可根据资源配置情况和关键节点形象要求，结合现场施工条件等情况组织施工。

施工期洞室顶拱和边墙支护形象总体上亦以整体变形基本稳定为控制条件。顶拱或边墙存在特定不稳定块体时，应根据稳定性控制边界空间分布和出露情况，按安全系数满足施工期设计基本稳定要求前提下制定每一步开挖前的支护工程量，下一步开挖前完成的加固工程量应满足每一次开挖后安全系数达到设计基本稳定的要求；顶拱不稳定或潜在不稳定块体随开挖进展超前或跟进加固，整体下卧前原则上应完成所有设计支护工程量（下卧后再行施工难度大大增加）；边墙潜在不稳定块体宜随开挖超前或跟进加固，下卧或掘进前满足变形基本稳定条件；边墙整体下卧前满足变形基本稳定条件下可按完成1/2或2/3设计支护工程量控制。

对于存在整体危害性变形或整体稳定问题的边坡或洞室，每一步施工前应处理至基本稳定且安全系数满足基本稳定要求或采取超前支护措施。

（2）应深入研究分析局部稳定和整体稳定之关系，预测下一步开挖后稳定变化情况，以确定局部和整体支护要求以及下一步开挖前的支护形象。

（3）支护形象应尽可能细化到支护类型以及数量、实施部位。

（4）根据前期和开挖揭露的新的地质信息，监测资料分析成果调整支护形象要求。其调整原则可根据已开挖部分变形是否基本稳定或下一步开挖是否存在不稳定或出现危害性变形现象来考虑下一步开挖前已开挖部分的支护形象或超前支护措施。

5.2　施工期稳定控制方法

（1）需高度重视边坡开口线附近或其上部、洞室进口段以及不良洞段的支护设计和施工，这些部位的稳定控制标准可适当提高。(www.xing528.com)

（2）优先处理不稳定块体或部位，对于上大下小的不稳定块体，应尽量优先处理其上部；对上小下大的，尽量优先处理其下部。

（3）在其主滑动部位或主滑面不具备施工条件时，可优先进行较易实施部位（如次滑面、侧滑面或拉裂面）的支护施工。

（4）在其较优的设计措施不具备施工条件或施工难度较大难以在短时间内完成设计意图时，可先按有效性原则适当调整实施部位、措施。

（5）根据前期勘察成果，通过分步或分阶段开挖应力应变分析，找出边坡或洞室稳定最不利的施工时段或施工部位，并在施工阶段密切跟踪控制边坡或洞室稳定的边界揭露情况，并根据监测资料及时分析，发现边界条件出现较大变化或监测资料发生异常时，应暂停或暂缓开挖施工或调整施工方案，出现险情时，应采取应急处理措施，先控制险情及其发展，再实施工程处理。

（6）对压脚和减载条件较好的边坡或堆积体，应优先采用或优先施工压脚和减载措施。

（7）对整体稳定性较差或存在大型不稳定块体的边坡，应制定专门的开挖程序，严格遵循短进尺、小梯段、弱爆破、自上而下、自两头至中央，切忌在控制边坡稳定主滑面或塌落面开挖临空后再进行处理施工。

（8）边坡和挡墙基础开挖原则上应遵循自上而下或由低至高、由外至中，分段或分级开挖、支挡、支护。

（9）针对大型洞室或自稳性较差的隧洞，尤其是顶拱或边墙存在大型不稳定块体时，应遵循进行先中部后两侧、先小后扩，分步开挖揭露块体边界并及时实施支护的施工程序。

5.3　施工资源配置

（1）根据施工难度和设计形象要求配备施工资源。施工资源的配置数量应充分考虑施工难度和支护形象要求，并适当留有富余。

（2）资源配置应优先考虑地质条件较差或稳定性较差的工程部位。

（3）资源配置中应适当考虑快速施工的设备和工艺，以应对不良地质体或异常情况。