淺談水利工程高邊坡的加固技術(shù)及應(yīng)用

張盼盼　孫曉歌

【摘 要】水利工程在建設(shè)及運(yùn)行過(guò)程中，最為重要的危險(xiǎn)因素則是滑坡體及邊坡，對(duì)水利水電工程的安全造成嚴(yán)重的威脅，若未能有效的處理，會(huì)導(dǎo)致人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成加大的損失。所以，在水利工程中邊坡穩(wěn)定性是施工企業(yè)所必須關(guān)注的。本文主要對(duì)高邊坡的防護(hù)措施進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

【關(guān)鍵詞】水利工程；高邊坡加固；措施

隨著中國(guó)大量高壩建設(shè)的進(jìn)行，高邊坡的穩(wěn)定問(wèn)題在水利水電工程中表現(xiàn)突出。邊坡的穩(wěn)定性，直接決定著工程修建的可行性，影響著工程的建設(shè)投資和安全運(yùn)行；甚至是不少高邊坡工程成為制約工程進(jìn)度和成敗的關(guān)鍵，因此高邊坡的加固治理是水利水電工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。

1.我國(guó)水利水電工程邊坡及其工程技術(shù)具有以下特點(diǎn)

（1）邊坡工程規(guī)模大。開挖邊坡高度從百米級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)百米級(jí)，開挖邊坡體積從數(shù)十萬(wàn)立方米至數(shù)千萬(wàn)立方米，開挖邊坡的水平深度從數(shù)十米到數(shù)百米級(jí)。

（2）較為復(fù)雜的邊坡地質(zhì)條件。不僅有許多復(fù)雜的成因、物質(zhì)組成及工程特性的覆蓋層邊坡或滑坡體，而且還有各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造，甚至還與高地應(yīng)力、高地下水位等復(fù)雜作用有所涉及。

（3）邊坡穩(wěn)定性至關(guān)重要。其安全性不僅關(guān)系工程安全、建筑物安全，而且對(duì)工程造價(jià)和施工工期也有重要影響，與樞紐總體布置和建筑物設(shè)計(jì)關(guān)系密切。

2.混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

2.1混凝土抗滑樁

抗滑樁主要是對(duì)滑坡體深入穩(wěn)定土層或巖層的柱形構(gòu)件，發(fā)揮滑體支撐的滑動(dòng)力，通常在滑坡的前緣附近進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定的效果。一般在處于活動(dòng)中的淺層及中層的滑坡效果相對(duì)較好。為了能使防止滑坡現(xiàn)象得到有效的改善，在設(shè)置的過(guò)程中應(yīng)在滑坡面以下完整基巖或穩(wěn)定土層中對(duì)樁身全長(zhǎng)的1/3～1/4進(jìn)行設(shè)置，并通過(guò)灌漿實(shí)現(xiàn)樁身與周圍巖土的結(jié)構(gòu)達(dá)到整體效果，并在滑體前緣部分進(jìn)行設(shè)置，使其對(duì)較大的壓力進(jìn)行承受。

2.2混凝土沉井

沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，施工中一般可分成數(shù)節(jié)進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)沉井的場(chǎng)地布置、受力狀態(tài)及基坑的施工條件等因素決定。在高邊坡工程中，沉井具有抗滑樁的作用和擋土墻的作用。

2.3混凝土擋墻

混凝土擋墻通過(guò)對(duì)自身重量進(jìn)行借助，從而實(shí)現(xiàn)支擋滑體的效果，對(duì)于滑坡防治發(fā)揮著有效的作用。結(jié)合排水等措施，能夠有效的將滑坡體的受力平衡進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡體變形的延展，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定滑坡效果良好的優(yōu)勢(shì)。

3.錨固技術(shù)的應(yīng)用

錨固技術(shù)是將一種受拉桿件的一端固定在邊坡或地基的巖層或土層中，這種受拉桿件的固定端稱為錨固端（或錨固段），另一端與工程建筑物聯(lián)結(jié)，可以承受由于土壓力、水壓力或風(fēng)力所施加于建筑物的推力，利用地層的錨固力以維持建筑物的穩(wěn)定。錨固按結(jié)構(gòu)形式可分為抗滑樁、錨洞、噴錨支護(hù)及預(yù)應(yīng)力錨固（錨索）4類。

3.1錨固洞

作為對(duì)邊坡穩(wěn)定治理的有效措施，錨固洞加固發(fā)揮著一定的作用。在錨固洞加固的過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照由內(nèi)向外、由上到下、循序漸進(jìn)及逐層加固的方法，統(tǒng)一對(duì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行錨固，應(yīng)采用跳動(dòng)的方法進(jìn)行開挖施工。對(duì)不利結(jié)構(gòu)面上的已有抗滑力的削弱進(jìn)行避免，促使邊坡的穩(wěn)定受到影響。

3.2噴混凝土護(hù)坡

噴混凝土護(hù)坡是一種生產(chǎn)效率高，施工速度快，不用模板，并把混凝土運(yùn)輸、澆筑、搗固結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化連續(xù)施工的新型混凝土施工工藝。因其是依靠一定的沖擊速度噴射而成的，因而其作為臨時(shí)支撐比木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，比鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。作為永久支護(hù)時(shí)，比現(xiàn)澆混凝土襯砌的早期強(qiáng)度高。配合使用錨桿?？梢詼p少洞室開挖量，減薄襯砌厚度，節(jié)約水泥用量。特別是噴混凝土施工時(shí)，可以不用模板，不立拱架，加大了洞內(nèi)的有效空間，施工時(shí)能緊跟開挖面進(jìn)行噴射，減少巖石暴露風(fēng)化的時(shí)間，及時(shí)控制圍巖的變形。

3.3預(yù)應(yīng)力錨固（錨索）

預(yù)應(yīng)力錨固是通過(guò)對(duì)坡體深部穩(wěn)定巖體上的錨索的錨固實(shí)現(xiàn)向混凝土框架的傳遞，通過(guò)框架向不穩(wěn)定坡體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的施加，促使不穩(wěn)定松散巖體受到擠壓，從而提升巖體間的正壓力及摩擦阻力，加大抗滑力，對(duì)不穩(wěn)定液體的發(fā)育進(jìn)行限制，發(fā)揮邊坡加固及穩(wěn)定的效果，施工工序主要包括以下幾方面：

（1）錨孔鉆造。洞室開挖應(yīng)按照設(shè)計(jì)樁號(hào)采用拉線尺量，結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行放線，并用貼釬和油漆標(biāo)記準(zhǔn)確定位錨孔位置；鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位，錨孔下傾與水平面夾角為20度。傾角誤差不超過(guò)±l度，方位誤差不超過(guò)±2度；錨索鉆孔要求干鉆，禁止開水鉆；在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每個(gè)孔的地層情況、地下水情況等認(rèn)真做好記錄，如鉆孔成徑、孔深要求不得小于設(shè)計(jì)值，并超鉆50cm，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆3min～5min，同時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨孔清理；鉆造結(jié)束后，須用高壓空氣將孔中巖土粉及水全部清除出來(lái)，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行錨索（桿）安裝。錨孔鉆造完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨筋體安裝和錨孔注漿，原則上不得超過(guò)24h，以避免長(zhǎng)時(shí)間擱置造成塌孔。

（2）錨索（桿）制作。錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線；錨筋下料時(shí)應(yīng)整齊準(zhǔn)確。誤差不大于+50mm，預(yù)留張拉段鋼絞線為1.5m，并注意各單元體長(zhǎng)度的不同值；錨索在制作時(shí)，應(yīng)將無(wú)粘結(jié)鋼絞線繞繞承載體彎曲成u型，并用鋼帶與承載體綁扎牢固；注漿管與隔離架應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安設(shè)，注漿管底端距孔底20cm；各單元錨桿的外露端應(yīng)做好永久性標(biāo)記；制作好的錨索體在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，不能出現(xiàn)死彎折，不得損壞隔離架、注漿管及鋼絞線外包的涂塑層。

（3）錨孔注漿。應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)達(dá)標(biāo)的配比備料進(jìn)行錨桿注漿，在攪拌的過(guò)程中根據(jù)配合比的要求進(jìn)行均勻拌制，使其漿體的強(qiáng)度保持在超過(guò)40MPa，水灰比采用0.4：0.5的純水泥漿，采用孔底返漿的方法對(duì)錨孔進(jìn)行注漿，并實(shí)現(xiàn)一次注漿完成，避免中間出現(xiàn)間斷現(xiàn)象。當(dāng)砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后即可對(duì)錨索張拉進(jìn)行作業(yè)。在注漿時(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)注漿的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄，每次注漿都應(yīng)進(jìn)行注漿強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)不得低于兩組。當(dāng)錨索張拉鎖定結(jié)束以后，應(yīng)采用充填灌漿的方法向錨頭及自由段間進(jìn)行作業(yè)。

4.減載、排水等措施的應(yīng)用

4.1減栽反壓

減載反壓在邊坡加固治理中應(yīng)用廣泛。減載的目的在于降低坡體的下滑力，其主要方法是將滑坡體后緣的巖土削去一部分，但單單減載有時(shí)并不能起到阻滑的作用。最好是與反壓措施結(jié)合起來(lái)，即將減載削下的土石堆于邊坡或滑坡前緣阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施應(yīng)用于上陡下緩的滑坡效果更好。

4.2表里排水

表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水，即是要攔截流入邊坡變形破壞區(qū)的地表水流，包括泉和雨水。如，可在滑坡體外修建攔水溝、排水溝的方法排水；在滑坡體內(nèi)的地表水，可利用地形和自然溝谷，布置樹枝狀排水系統(tǒng)。排除了地表水，可減小滑動(dòng)力，降低了附近巖土體的含水量或孔隙水壓力，達(dá)到了增強(qiáng)抗滑力和提高邊坡穩(wěn)定性的作用。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水利水電工程建設(shè)中高邊坡的加固整治發(fā)揮著重要作用，對(duì)工程的建設(shè)及安全的運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響。工程進(jìn)度及投資也同樣受到直接的影響。所以，在對(duì)高邊坡進(jìn)行加固的過(guò)程中，應(yīng)首先根據(jù)導(dǎo)致高邊坡出現(xiàn)滑坡的原因著手，與高邊坡的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌以及水文地質(zhì)條件等相結(jié)合，并對(duì)高邊坡能夠出現(xiàn)的破壞形式進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與工程特點(diǎn)相結(jié)合，對(duì)相應(yīng)加固的方案進(jìn)行提出，最后與施工方法以及經(jīng)濟(jì)條件相結(jié)合進(jìn)行綜合考慮，從而對(duì)加固整治方案的確定提供有效的參考。