1.1　水利水电工程边坡施工技术发展

水利水电工程边坡施工技术的发展是伴随着水利水电工程的建设而发展的。我国水利水电工程边坡施工技术的发展大约经历三个阶段：

第一阶段是新中国成立前。水利水电工程数量少、规模小，边坡工程技术措施比较简单，施工手段落后。该阶段的边坡工程主要以开挖减载、地表及地下排水、砌石护坡及小型挡墙为主，施工手段主要以手工作业或小型机具为主，技术落后，施工效率较低。

第二阶段是新中国成立之后至20世纪80年代。新中国成立之后，一批大中型水利水电工程如刘家峡、新安江、葛洲坝等水利枢纽工程相继开工建设，边坡工程的规模大大增加，要求越来越高。该阶段在吸收、借鉴了国外的边坡工程施工技术的同时，探索发展了一系列边坡工程施工新技术，如预裂爆破、光面爆破、锚喷支护、预应力锚索、抗滑桩、锚固洞、抗剪洞等技术，摸索施工经验，引进或研制施工设备。为了减小爆破对边坡的振动影响，20世纪70年代，在葛洲坝水利枢纽工程成功试验和应用了预裂爆破、光面爆破施工技术，把钻孔孔径80～150mm潜孔钻机安装在东方红拖拉机上，大大地提高了施工效率。预裂爆破、光面爆破技术在葛洲坝水利枢纽工程的成功应用，为该爆破技术在水利水电工程的应用打下了基础，预裂爆破、光面爆破技术成为边坡爆破施工的必要措施。锚喷支护技术开始主要用于地下工程的支护，20世纪70年代以后开始用于地面工程边坡支护。1965年我国试制成功第一台混凝土干式喷射机，1976年当时的水利电力部在乌江渡水电站工地召开了“全国水利水电施工经验现场交流会”，会上提出大力推广锚喷支护等新技术。预应力锚固首先在坝基和结构加固中使用，之后逐渐应用于边坡加固。1964年在梅山水电站坝基加固中首次利用预锚技术，20世纪80年代天生桥二级水电站开始使用预应力锚索加固边坡。大规模使用预应力锚索加固水利水电工程边坡是从漫湾水电站开始，该工程边坡加固使用1000～6000kN的预应力锚索2400余索。20世纪60年代抗滑桩在我国铁路系统开始应用，20世纪80年代，天生桥二级水电站边坡工程使用了17根钢筋混凝土抗滑桩，断面3m×7m，最大桩深达40m。水利水电工程边坡工程使用的抗滑桩断面比较大，主要是挖孔钢筋混凝土灌注桩。为了改善抗滑桩的受力状况，有时抗滑桩也与预应力锚索或水平混凝土洞塞联合使用。在20世纪50年代，边坡的深层加固就使用了混凝土洞塞（抗剪洞、锚固洞）。1954年，流溪河水电站用格构式置换洞对边坡进行加固，后来在龙羊峡、凤滩等水电站边坡工程中都应用了抗剪洞、锚固洞。在探索总结的基础上，20世纪80年代先后颁发了《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SDJ 211—83）、《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ 57—85）等一批规范，总结了经验，规范了施工工艺。

第三阶段是20世纪80年代以后，边坡工程施工技术得到快速发展和提高。随着我国的改革开放，在建工程和规划建设的工程数量快速增多、工程规模前所未有，边坡问题越来越突出。

“七五”期间，在建的水利水电工程中，有的出现边坡滑坡，造成重大人员伤亡，延误工期，有的被迫改变枢纽布置，需要总结经验教训。“八五”“九五”期间，我国拟建的小浪底水利枢纽工程、三峡水利枢纽工程、天生桥一级、龙滩、小湾、拉西瓦及洪家渡等一批大型骨干水电站，工程规模大，地质条件复杂，有的边坡高达数百米，均不同程度地存在着需要解决的高边坡问题。因此，从“七五”计划开始，结合在建工程和规划要建设的工程，边坡工程技术围绕着理论研究、原材料、施工设备、施工工艺、安全监测手段等进行攻关。例如，在“七五”期间，长江水利委员会等单位开展了三峡水利枢纽工程高边坡开挖和加固技术研究，研制成功了6000kN级张拉预应力锚索的千斤顶，具有早强、高强、微膨胀的灌浆材料，具有不同腐蚀性能的钢材和钻孔工艺，并用于丰满水电站大坝的加固。在三峡水利枢纽工程永久船闸施工的过程中，中国人民武装警察部队水电部队对预应力锚索的钻孔、测斜、锚索安装、灌浆、张拉等施工工艺和设备选型配套也进行了大量的试验研究，取得了一批成果。“八五”期间，中国水利水电科学研究院等单位结合李家峡水利枢纽工程开展了岩质高边坡开挖和加固成套技术研究，提出了爆破安全准则，在预应力锚索群锚机理及快速施工技术方面，取得了一批成果，并用于李家峡水利枢纽工程。2002—2005年，中国电力建设集团有限公司组织相关单位针对小湾水电站坝前冲沟规模巨大的第四系崩塌堆积覆盖物，枢纽区岩质边坡风化、卸载等地质条件，对高近700m的边坡的开挖方法、爆破安全控制标准、安全防护措施及在堆积体上锚索的结构型式、施工工艺、设备选型与改造进行了系统研究。从20世纪80年代开始，边坡开挖钻孔开始用潜孔钻机、进口全液压钻机，爆破技术迅速发展，毫秒级的电雷管和非电雷管普及应用，预裂爆破、光面爆破技术在边坡开挖中普遍使用，爆破试验和爆破监测在控制开挖质量、保障安全方面所起的作用日益明显，爆破监测方法和安全控制标准渐趋成熟。锚喷支护和预应力锚固技术从施工设备、原材料和施工工艺都得到快速发展。通过系统的理论研究和工艺试验，边坡工程施工技术得到了快速发展。1994年和2007年先后两次对《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SDJ 211—83）进行了修订，1998年颁发了《水工隧洞预应力混凝土衬砌锚束施工导则》（DL/T 5083—1998），2004年、2010年先后两次对DL/T 5083进行修订，名称改为《水电水利工程预应力锚索施工规范》（DL/T 5083—2010）。锚喷支护广泛应用于边坡工程，预应力锚索基本上成为水利水电工程高边坡加固的首选方法，仅三峡水利枢纽工程永久船闸高边坡加固就应用预应力锚索4182束、小湾水电站高边坡使用预应力锚索6835根（其中堆积体中锚索2344根）。目前，水利水电工程常用的预应力锚索的张拉荷载大多为1000～3000kN，最大张拉荷载已经达到10000kN（李家峡水电站），最大钻孔深度达到120m（孔径165mm），孔径220mm时最大钻孔深度达到80m。在对边坡深层加固中，常用的方法是抗剪洞和锚固洞，为了改善抗剪洞、锚固洞的受力状况，在高拱坝坝肩加固中，水平锚固洞常与竖（斜）井结合使用，并利用抗剪洞、锚固洞对边坡岩体进行固结灌浆加固，提高其稳定性和抗变形能力。小湾、锦屏水电站高拱坝均大量应用锚固洞、抗剪洞对高边坡进行深层处理。仅小湾水电站高拱坝，右岸边坡（最大高度577m）分10层布置了32条水平置换洞和22条竖井，左岸边坡（最大高度达到592m）分4层布置了17条置换平洞和2条竖井，并从洞室对周边围岩进行了高压灌浆处理。随着环保意识和环保标准的提高，20世纪80年代还引进了生态护坡和边坡金属网柔性防护等技术，并得到了广泛的推广应用。

我国的安全监测工作始于20世纪50年代，开始是对大坝的安全进行监测，之后逐渐发展到对岩土工程进行监测。从50年代开始，针对大坝安全监测进行观测仪器的制造、布置设计、施工埋设技术及观测资料的整理分析等方面的系统研究，80年代引入水利水电工程高边坡监测，在天生桥二级水电站厂房后边坡对滑坡变位进行监测。在国家“六五”“七五”攻关计划的支持下，监测仪器、监测方法和监测设计、施工及监测成果应用等方面的技术不断得到改进，监测技术在高边坡安全研究中的应用越来越引起重视，并取得了一些明显的成效。20世纪90年代，伴随二滩、三峡、小浪底等大型水利水电工程的开工建设，边坡监测技术水平无论从仪器质量、监测设计与施工、观测与资料整理分析等多个方面，都取得了长足的进步，监测技术已从研究阶段转入了生产实用阶段。目前，监测工作已成为了边坡工程施工的重要环节，几乎所有重要的边坡工程都设有监测措施。

随着科学、技术的发展，社会的进步，环境保护的要求越来越高，工程建设标准也逐渐提高，必将推动水利水电边坡工程施工技术进一步发展。一是施工材料的发展。如新型的爆破器材（专用炸药、高精度雷管等）的发展，将使边坡工程的各类爆破控制更精确；锚索索体材料朝着强度更高、松弛更小、耐久性更好的方向发展，灌浆材料朝着早期强度更高、耐腐蚀能力更强的方向发展，使锚索的应力损失更小、耐久性更好、施工速度更快。二是施工设备和仪器的发展。例如爆破钻孔设备的钻孔速度更快、精度更高，边坡的形体尺寸控制更好；锚索钻孔设备更轻型化、钻孔速度更快、深度更大、精度更高、适用各种不同地质条件的能力更强；边坡安全监测仪器朝着门类更齐全、精度和可靠性更高的方向发展。三是有利于环境保护的边坡工程技术将更加受到重视。例如边坡生态防护技术在边坡表面保护方面将会更广泛地运用。四是大型水利水电工程的高边坡加固将更加朝着综合技术运用的方向发展。例如小湾水电站和锦屏一级水电站的高边坡都综合运用了边坡开挖、排水、喷锚支护、预应力锚固和抗剪洞、锚固洞等综合处理措施。近些年来，锚固洞、抗剪洞基本上都与竖（斜）井联合应用，较好地改善了抗剪洞塞的受力状况。五是信息化技术将促进边坡工程技术的进一步发展。如随着信息化技术的发展，边坡监测不仅依靠人工进行，而且可以使用无线网络（GPS或北斗系统）或机器人自动进行数据采集、分析，使数据的采集、分析、反馈更加快捷、准确，设计和施工方案的动态调整依据更充分，预警、预报信息更准确、更快捷。