水電建設(shè)工程中高邊坡的穩(wěn)定性研究

沈　鵬

【摘要】 我國(guó)廣大水電建設(shè)者在與滑坡災(zāi)害作斗爭(zhēng)的過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，開(kāi)展科技攻關(guān)，總結(jié)出了一整套水電高邊坡工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工新技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 高邊坡；抗滑結(jié)構(gòu)；錨固；減載；排水；治理；水電工程

邊坡穩(wěn)定問(wèn)題是水電工程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。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。

高邊坡的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜，影響滑坡的因素也很多，因此，我國(guó)廣大水電科技人員在與滑坡災(zāi)害作斗爭(zhēng)的過(guò)程中，總結(jié)出了一整套水電高邊坡工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工新技術(shù)，成功地治理了天生橋二級(jí)、漫灣、李家峽、三峽、小浪底等工程的高邊坡問(wèn)題。本文僅就水利水電工程巖質(zhì)高邊坡的加固與整治措施作一簡(jiǎn)要介紹。

一、混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1、混凝土抗滑樁

抗滑樁由于能有效而經(jīng)濟(jì)地治理滑坡，尤其是滑動(dòng)面傾角較緩時(shí)，其效果更好，因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。如：安康水電站壩址區(qū)兩岸邊坡屬于穩(wěn)定性極差的易滑地層，由于對(duì)兩岸進(jìn)行了大規(guī)模的開(kāi)挖施工，所形成的開(kāi)挖邊坡最大高度達(dá)200余米，單坡段一般高度在30～40m.大量的開(kāi)挖造成邊坡巖體的應(yīng)力釋放，斷面暴露，再加上雨水的侵入，破壞了邊坡的穩(wěn)定，致使邊坡開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生十幾處大小不等的工程滑坡，嚴(yán)重地影響了工程的施工，成為電站建設(shè)中的重大技術(shù)難題。

采用抗滑樁是穩(wěn)定安康溢洪道邊坡的主要手段，在263m高程平臺(tái)上共設(shè)置了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁，每根樁都貫穿幾個(gè)棱體，最深的達(dá)35m，樁頂嵌入溢洪道渠底板內(nèi)。為了不干擾平臺(tái)外側(cè)基坑的施工，樁身用大孔徑鉆機(jī)鉆成，孔壁完整，進(jìn)度較快，兩個(gè)月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態(tài)考慮：在溢洪道未形成時(shí)，抗滑樁按彈性基礎(chǔ)上的懸臂梁考慮，不考慮樁外側(cè)滑面上部巖體的抗力；在溢洪道建成后抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板，此時(shí)按滑坡的下滑力考慮。

抗滑樁混凝土標(biāo)號(hào)為R28250號(hào)，鋼筋為φ40Ⅱ級(jí)鋼?？够瑯队?982年1月施工，3月完成后，基坑繼續(xù)下挖，邊坡上各棱體的基腳相繼暴露。同年11月，在Fb75與F22斷層構(gòu)成的棱體下面坡根爆破開(kāi)挖后，發(fā)現(xiàn)在263m高程平臺(tái)上沿Fb75、F22斷層及7號(hào)抗滑樁外側(cè)近南北向出現(xiàn)小裂縫，且裂縫不斷擴(kuò)大，21天后7號(hào)抗滑樁外側(cè)的Fb75～F22棱體下滑，依靠7號(hào)抗滑樁的支擋，樁內(nèi)側(cè)山體得以保存。

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。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用，有時(shí)也具備擋土墻的作用。

3、混凝土框架和噴混凝土護(hù)坡

混凝土框架對(duì)滑坡體表層坡體起保護(hù)作用并增強(qiáng)坡體的整體性，防止地表水滲入和坡體的風(fēng)化?？蚣茏o(hù)坡具有結(jié)構(gòu)物輕，材料用量省，施工方便，適用面廣，便于排水，以及可與其他措施結(jié)合使用的特點(diǎn)。

4、混凝土擋墻

混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法，它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡，阻止滑坡體變形的延展。在漫灣水電站邊坡工程中采取了澆混凝土擋墻及漿砌石擋墻、混凝土防掏槽等措施，綜合治理邊坡工程。

5、錨固洞

在漫灣水電站邊坡工程中，采用各種不同斷面的錨固洞64個(gè)，形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前，已完成2 m×2m斷面小錨固洞18個(gè)，每個(gè)洞可承受剪力9000kN。此外，還利用地質(zhì)探洞回填等增加一部分剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度，防止了混凝土與洞壁結(jié)合不實(shí)的可能性，同時(shí)采取洞樁組合結(jié)構(gòu)的受力條件遠(yuǎn)較傳統(tǒng)懸臂結(jié)構(gòu)合理，可望提供較大的抗力。

二、錨固技術(shù)的應(yīng)用

采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固，具有不破壞巖體，施工靈活，速度快，干擾小，受力可靠，且為主動(dòng)受力等優(yōu)點(diǎn)，加上坡面巖體抗壓強(qiáng)度高，因此，在天生橋二級(jí)、漫灣、銅街子、三峽、李家峽等工程的邊坡治理中都得到大量應(yīng)用。

小浪底工程中大規(guī)模采用的無(wú)粘結(jié)錨索具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，其大部分鋼絞線都得到防腐油劑和護(hù)套的雙重保護(hù)，并且可以重復(fù)張拉。由于在施工時(shí)內(nèi)錨頭和鋼鉸線周?chē)乃酀{材是一次灌入的，漿材凝固后再?gòu)埨?，因此減少了一道工序，提高了工效，但其價(jià)格相對(duì)較高。

在高邊坡施工過(guò)程中為保證開(kāi)挖與錨固同步施工，必須縮短錨索施工時(shí)間，及早對(duì)巖體施加預(yù)應(yīng)力，以達(dá)到加快工程進(jìn)度，確保邊坡穩(wěn)定的目的。為此，結(jié)合八五科技攻關(guān)，在李家峽水電站高邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，成功將1000kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索快速錨固技術(shù)應(yīng)用于工程中。室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，采用N-1注漿體和Y-1型混凝土配合比可以滿(mǎn)足1000kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索各項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，而施加預(yù)應(yīng)力的時(shí)間由常規(guī)的14～28d縮短到3～5d。該項(xiàng)成果對(duì)及時(shí)加固高邊坡蠕變和松弛的巖體具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，充分體現(xiàn)了“快速、經(jīng)濟(jì)、安全”的原則。

預(yù)應(yīng)力錨桿也是常見(jiàn)的一種加固形式，如天生橋二級(jí)水電站廠房高邊坡工程中實(shí)施了減載、排水、抗滑樁等技術(shù)后，滑坡位移速度雖有明顯減小，可未能完全停止。為了確保雨季在滑坡體前方的施工安全，穩(wěn)定抗滑樁到滑坡體前緣的約20～40m長(zhǎng)，10余萬(wàn)m3的滑坡體，決定在565m高程馬道上設(shè)置300 kN預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿分兩排，孔距2m、孔徑90mm，孔與水平成60°夾角，用36的鋼筋，共實(shí)施了152根預(yù)應(yīng)力錨桿，保證了工程的安全。

三、減載、排水等措施的應(yīng)用

1、減載、壓坡

在有條件的情況下，減載壓坡應(yīng)是優(yōu)先考慮的加固措施。如天生橋二級(jí)水電站廠房高邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果表明，滑坡體后緣受傾向SE的陡傾巖層影響，將向S（24°～71°）E方向滑動(dòng)。該方向與滑坡前緣滑移方向有近20°～60°的夾角，將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上，對(duì)滑坡整體的穩(wěn)定不利，因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。

2、排水、截水

地表水滲入滑坡體內(nèi)，既增加滑坡體的重量，增加滑動(dòng)力，又降低了滑動(dòng)面上巖層的內(nèi)摩擦力，對(duì)滑坡體的穩(wěn)定是不利的。對(duì)于滑坡體以外的山坡上的地表水，采取層層修建攔水溝、排水溝的方法排水。在坡體范圍內(nèi)的地表水，對(duì)開(kāi)裂的地方用黃土封堵，低洼積水地方用廢碴填平，順地表水集中的地方設(shè)排水溝排走地表水。

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