淺析我國水利水電工程高邊坡的加固與處理技術(shù)

雷鵬程

（古田縣卓洋水工混凝土模板施工有限公司 福建古田　352200）

淺析我國水利水電工程高邊坡的加固與處理技術(shù)

雷鵬程

（古田縣卓洋水工混凝土模板施工有限公司 福建古田352200）

水利水電工程中最常遇到的問題便是邊坡穩(wěn)定，而邊坡的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到工程的實(shí)施的可行性，對(duì)建設(shè)投資和工程建設(shè)都有著嚴(yán)重的影響。而高邊坡地的地質(zhì)構(gòu)造通常也比較復(fù)雜多樣，影響滑坡的因素也就相應(yīng)的增多。本文簡(jiǎn)要介紹水利水電高邊坡的混凝土抗滑樁，混凝土沉井、預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿以及減載、排水等加固、治理邊坡的方式和措施的應(yīng)用，并總結(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)。

水利工程；高邊坡加固；措施

引言

進(jìn)行水工邊坡加固工程最重要的就是，盡量避免出現(xiàn)滑體移動(dòng)的現(xiàn)象。如果巖體的穩(wěn)定性受到破壞，直接影響的就是水工建筑的穩(wěn)定性。而且在實(shí)際的工程建設(shè)中，影響邊坡滑坡的因素眾多，施工人員和技術(shù)人員只有根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際的工作情況來進(jìn)行總結(jié)和分析，才能從根本上解決問題。

1　我國水利水電工程邊坡及其工程技術(shù)具有以下特點(diǎn)

1.1邊坡工程規(guī)模大

開挖邊坡高度從以前的百米級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)百米級(jí)，開挖邊坡體積從數(shù)十萬立方米至數(shù)千萬立方米，開挖邊坡的水平深度從數(shù)十米到數(shù)百米級(jí)。

1.2邊坡地質(zhì)條件較為復(fù)雜

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。

1.3邊坡穩(wěn)定性十分重要

其安全性不僅關(guān)系到工程的安全、建筑物安全，而且對(duì)工程程造價(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

抗滑樁是一種柱形構(gòu)件，其主要作用是能夠深入滑坡體，穩(wěn)定滑坡體的上層或巖層，發(fā)揮滑體支撐的滑動(dòng)力，通常設(shè)置在滑坡的前緣附近，這樣一來就能夠有效實(shí)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定。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。為了能有效改善滑坡現(xiàn)象，應(yīng)在滑坡面以下對(duì)完整的基巖或穩(wěn)定的上層中對(duì)樁身全長的1/3～1/4進(jìn)行設(shè)置，并通過灌漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)樁身與周圍巖上的結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，此外在滑體前緣部分進(jìn)行設(shè)置時(shí)，能夠使其對(duì)較大的壓力進(jìn)行承受。

2.2混凝土沉井

混凝土框架結(jié)構(gòu)中，在進(jìn)行沉井施工時(shí)可分成不同的小節(jié)進(jìn)行施工，一般都是根據(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設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在高邊坡工程中，沉井具有兩個(gè)作用，分別是：抗滑樁和擋土墻。在進(jìn)行沉井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合沉井的受力狀態(tài)、基坑的施工條件和沉井的場(chǎng)地布置等因素，沉井結(jié)構(gòu)的平面通常是“田”字形，該結(jié)構(gòu)上下沉重量對(duì)井壁及橫隔墻的厚度有決定性作用。一般來說，井壁上部的厚度要設(shè)置成80cm，下部厚設(shè)置為90cm；而橫隔墻則設(shè)置為50cm厚，隔墻底要比刃腳踏面高1.5m，這樣就有利于施工人員能夠在井底自由通行。沉井的施工包含4個(gè)階段，分別是：平整場(chǎng)地→沉井制作→沉井下沉→填心。下沉通常是由人工來進(jìn)行直接開挖，采用人工進(jìn)行除渣，采用簡(jiǎn)易的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸；而下沉的過程中則需要考慮到防偏問題，并做到及時(shí)糾正。

2.3混凝土擋墻

混凝土擋墻通過對(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，能夠有效的改變滑坡體的受力平衡，從而實(shí)現(xiàn)使得滑坡體的變形得到了很好延展，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定滑坡效果良好。

3　錨固技術(shù)的應(yīng)用

錨固技術(shù)在邊坡或者地基的巖層、上層中固定好受力拉桿件的一端，而此種受力拉桿件的固定端一般被叫做錨固端，或者可以叫做錨固段。并將工程建筑物與另一端相互聯(lián)結(jié)，可以承受施加在建筑物身上的多種推力，這些推力通常來自于上壓力、水壓力或風(fēng)力。這是利用了地層擁有的錨固力來保持建筑物的穩(wěn)定性，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)揮著定的作用在錨固洞加固的過程中應(yīng)嚴(yán)格按照山內(nèi)向外、山上到下、循序漸進(jìn)及逐層加固的方法，統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行錨固，應(yīng)采用跳動(dòng)的方法進(jìn)行開挖施工對(duì)小利結(jié)構(gòu)而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

在眾多護(hù)坡施工工藝中，噴混凝土護(hù)坡是生產(chǎn)效率最高，施工速度最快的一種新型施工工藝。其在施工過程中不需要用到模板，并能夠?qū)⒒炷吝\(yùn)輸、澆筑、搗固進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的連續(xù)施工。①由于其形成原因主要是借助一定的沖擊速度進(jìn)行噴射，因而其在作為臨時(shí)支撐時(shí)反而比木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，又比鋼結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)更節(jié)省開支，就具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。②由于其強(qiáng)度比現(xiàn)澆的混凝土襯砌的前期強(qiáng)度要高，它也可以作為永久支撐。再與錨桿相配合使用，不僅可以降低洞室的開挖量，襯砌厚度也會(huì)相應(yīng)的減少厚度，相應(yīng)的也就節(jié)約了水泥的用量。③在進(jìn)行噴混凝土施工時(shí)，可以通過少用模板，少立拱架，增加洞內(nèi)的有效空間；此外施工過程中若能夠緊隨開挖面進(jìn)行噴射，不僅能夠減少巖石暴露風(fēng)化的時(shí)間，而且還能及時(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，通過框架向小穩(wěn)定坡體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的施加，促使小穩(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）鉆造錨孔。在進(jìn)行洞室開挖施工時(shí)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)好的樁號(hào)來進(jìn)行放線，測(cè)量時(shí)通常采用拉線尺，并做到與水準(zhǔn)測(cè)量相結(jié)合，用貼釬和油漆做好測(cè)量標(biāo)記，使得錨孔位置的定位準(zhǔn)確無誤；鉆機(jī)施工時(shí)要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)好的錨孔位置、傾斜角度和方位，做到就位準(zhǔn)確；將錨孔向下傾斜并使之與水平面夾角為20°，誤差應(yīng)控制在在1°以內(nèi)，方位誤差則控制在2°以內(nèi)；錨索鉆孔時(shí)要求采用干鉆的方式，嚴(yán)禁使用水鉆；在鉆造過程中應(yīng)認(rèn)真的進(jìn)行考察記錄每個(gè)錨孔的地層情況、地下水情況，如鉆孔成徑、孔深要求不能夠小于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值，并且要做到超鉆50cm，鉆井達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆3～5min，同時(shí)應(yīng)及時(shí)清理錨孔；在完成鉆造工作后，必須要用高壓空氣來清理出孔中巖上粉及水，上交現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，才能夠進(jìn)行錨索（桿）安裝，這一間隔的時(shí)間也不能超過一天，避免由于擱置的時(shí)間較長而形成塌孔。

（2）錨索（桿）制作。錨索在材料選則上面，要采用強(qiáng)度高、松弛度低，預(yù)應(yīng)力強(qiáng)的鋼餃線；裁剪錨筋料時(shí)要做到整齊準(zhǔn)確，誤差要控制在50mm以內(nèi)，預(yù)留張力段鋼絞線長度為1.5m，并注意各單元體長度的不同值；在制作錨索時(shí)，應(yīng)將無粘結(jié)鋼絞線環(huán)繞承載體，并彎曲成U型，并使用鋼帶將之與承載體穩(wěn)固的綁定好；按相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿管的安放與隔離架設(shè)置工作，注漿管底端與孔底的距離要有20cm；當(dāng)各單元錨桿外露時(shí)，應(yīng)做好外露端的永久性標(biāo)記；在運(yùn)輸和安裝制作好的錨索體過程中，要避免出現(xiàn)大幅度的彎折，更不能損壞隔離架、注漿管及鋼絞線外包的涂塑層。

（3）進(jìn)行錨桿注漿時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)達(dá)標(biāo)的配對(duì)比率來進(jìn)行各種材料的配比工作。攪拌這些材料時(shí)，要根據(jù)配合比的要求進(jìn)行均勻拌制，使其漿體的強(qiáng)度保持在不超過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)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)注漿的過程進(jìn)行詳細(xì)的記錄，4次注漿都應(yīng)進(jìn)行注漿強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)小得低于兩組當(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山段間進(jìn)行作業(yè)。

4　減載、排水等措施的應(yīng)用

4.1減載反壓

在邊坡加固治理中應(yīng)用最為廣泛要數(shù)減載反壓這一施工工藝了。減載的主要是通過削去部分滑坡體后緣的巖石，從而使得坡體的下滑力降低。但在施工過程中，如果僅僅只是減載，有時(shí)并不能起到阻滑的作用。最好是將減載與反壓措施相互結(jié)合，即將減載削下的上石堆于邊坡或滑坡前緣阻滑部位，使之不僅能夠降低坡體的下滑力，同時(shí)還能夠增加坡體的抗滑力，而這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于上面陡下面緩的滑坡效果會(huì)更好。

4.2表里排水

表里排水通常是指：①地表水排除；②地下水排除地表水。排除地表水是指攔截流入邊坡，并使得該區(qū)域發(fā)生變形、破壞的地表水流，包括泉水和雨水。例如，可通過以下兩種方法對(duì)滑坡體外的地表水進(jìn)行排水：修建攔水溝和修建排水溝；而對(duì)于滑坡體內(nèi)的地表水排除，則可以根據(jù)地形及自然溝谷，來增設(shè)布置排水系統(tǒng)，達(dá)到排除地表水的目的。其不僅能夠減小滑動(dòng)力，而且還能降低附近巖上體的含水量或孔隙水壓力，增強(qiáng)抗滑力的同時(shí)還能夠提高邊坡的穩(wěn)定性。通常情況下，排水系統(tǒng)呈樹枝狀。

5　結(jié)語

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。在對(duì)高邊坡進(jìn)行加固的過程中，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。

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2015-4-29