水利樞紐工程溢洪道高邊坡處理技術(shù)

穆紅波

(遼寧省朝陽市凌河保護(hù)區(qū)管理局,遼寧 朝陽 122000)

水利樞紐工程溢洪道高邊坡處理技術(shù)

穆紅波

(遼寧省朝陽市凌河保護(hù)區(qū)管理局,遼寧 朝陽 122000)

高邊坡的穩(wěn)定性直接影響到溢洪道的安全性和可用性，影響了整個水利樞紐工程的投資可行性。本文從高邊坡方案優(yōu)化設(shè)計角度出發(fā)，探討高邊坡的加固處理技術(shù)應(yīng)用，詳細(xì)闡述了高邊坡加固處理技術(shù)，邊坡錨噴支護(hù)處理、邊坡錨噴支護(hù)施工、錨桿的加工與安裝操作等。水利樞紐工程溢洪道高邊坡的處理對于水利工程安全穩(wěn)定的運行具有重要的意義。

水利樞紐工程；溢洪道；高邊坡

1 工程概況

1.1 項目概況

本工程是一項集防洪、灌溉、發(fā)電等功能于一體的大型水利樞紐工程，對周邊地區(qū)的水資源開發(fā)及利用起著重要的作用。工程的大壩為均質(zhì)心墻土石壩，其中最高處為231 m，允許達(dá)到的最高水位為590 m，大壩的最大庫容為114億m3。在大型的水利樞紐工程中，溢洪道的建設(shè)是重要內(nèi)容，大型的溢洪道能夠滿足水庫水調(diào)節(jié)的功能需求，從而保證水庫的安全使用。在溢洪道開挖的過程中，可能會形成約100 m的高邊坡，正向坡比會達(dá)到1∶0.1[1]。

1.2 高邊坡安全系數(shù)取值

高邊坡設(shè)計和施工的安全系數(shù)主要參考以下內(nèi)容設(shè)定：已經(jīng)建成并投入使用的成功水電工程案例中的相關(guān)系數(shù)；國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求；本工程的投資預(yù)算、工期長短以及施工環(huán)境難度；根據(jù)強度指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)計算。采用剛體極限平衡法計算得到本工程的高邊坡安全系數(shù)取值見表1。

2 高邊坡優(yōu)化方案

2.1 溢洪道上段情況分析

溢洪道上段段長為100 m，覆蓋層厚5～10 m，最厚的區(qū)域厚度約為15 m，主要是由破積塊碎土石組成。這一段溢洪道的內(nèi)側(cè)高邊坡巖層向溢洪道內(nèi)側(cè)傾斜25°～35°，下部坡腳的位置主要是剪切破碎帶和粉砂巖夾煤質(zhì)頁巖等較為軟弱的巖層，邊坡的穩(wěn)定性較差。在對這部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割等施工處理時，很容易引起巖質(zhì)邊坡順著軟弱層滑動，導(dǎo)致整體邊坡失穩(wěn)。因此，在高邊坡開挖的過程中就須要施加臨時以及永久性的支護(hù)措施。

表1 高邊坡安全系數(shù)取值

此段溢洪道的地基部分主要是由剪切破碎帶和粉砂巖夾煤質(zhì)頁巖組成，巖質(zhì)軟弱易破碎。在高邊坡建成后產(chǎn)生的側(cè)向應(yīng)力作用下，這部分巖體的抗崩解能力較差，易產(chǎn)生突起變形，須要針對這部分地基采取加固措施專門處理。

2.2 溢洪道下段情況分析

溢洪道下段段長為310 m，其底板、挑流鼻坎主要是由置于風(fēng)化卸荷的粉砂巖、中細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等巖體組成，這一類巖體屬于III～I(xiàn)V類巖體，承載力較好，一般需要施加一定的抗變形加固處理，對于特別陡峭的部分進(jìn)行防滑處理[2]。在高陡的部分可能會出現(xiàn)巖層局部破碎或坡面?zhèn)€別松動的情況，在施工中增加錨噴支護(hù)的處理。

3 溢洪道高邊坡處理技術(shù)

3.1 邊坡錨噴支護(hù)處理

溢洪道下段高陡的部分使溢洪道存在易失穩(wěn)的安全隱患，可以在施工中增加噴錨支護(hù)的處理。系統(tǒng)錨桿φ=25 mm、L=3.5 m，外露0.1 m，錨桿間排距為3 m×3 m，采用梅花形的布置方式，孔向與邊坡面是垂直。噴涂C20混凝土，噴涂厚度10 cm，分兩層噴射。對于特殊的地段，使用錨桿φ=27 mm、L=6 m，φ8@20 cm×20 cm的鋼筋網(wǎng)，噴涂C20的混凝土，噴涂厚度為10 cm，分兩層噴射完成。排水孔的深度為4 m，間距達(dá)到3 m×3 m，仰角為10°。

3.2 邊坡錨噴支護(hù)施工

首先要完成錨桿鉆孔點、格溝梁等測量工作，以及排水溝的定位，監(jiān)測坡度，控制邊坡沉降變形點。對工程設(shè)計方案中的基準(zhǔn)點坐標(biāo)和標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，核對所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤后方可以進(jìn)行施工。第一步，在坡面上放出中心線，中心線要能夠滿足縱橫格溝梁的要求，找到直坡底線后在兩側(cè)搭建腳手架，拉起通線后在上面排列格溝橫梁。定位縱格溝梁的基本步驟類似，先拉起中心線，再確定工作縫位置，按照一定的間距要求排線、釘樁拉線?？v橫線的交界點為鉆孔點，使用白灰對鉆孔點的位置進(jìn)行標(biāo)記。

坡面土方工程開挖后要嚴(yán)格按照分段要求跳槽開挖，每段長度固定為12 cm，具體的開挖深度要根據(jù)坡度而定。如果開挖深度較大，則采用分層開挖的方式。施工中要加強支護(hù)確保施工及中間薄壁安全，投入工作前能夠自穩(wěn)，不會發(fā)生滑動的問題。一般每層開挖的深度以1～1.5 m為宜，也可以選擇錨桿，豎向間距2.5 m。在土層較好的區(qū)域內(nèi)，可以連續(xù)開挖水平的多條分段。土層條件較差時，則必須采用跳挖的方式。施工過程中要重點關(guān)注不同的開挖段、開挖層之間的銜接，以避免出現(xiàn)銜接不當(dāng)、邊坡土體松動或鼓包的情況，更嚴(yán)重的還會出現(xiàn)錯層現(xiàn)象，嚴(yán)重影響后期的施工。

在邊坡錨噴支護(hù)面施工完成后，確定錨孔的位置，一般使用經(jīng)緯儀、全站儀或皮尺等工具進(jìn)行測量，測量誤差一般要求≤100 mm。要保證鉆機受力后不會出現(xiàn)移位或搖擺的現(xiàn)象，必須保證鉆機的平穩(wěn)、牢固的安裝。在安裝過程中要對鉆機的方位、傾角、開孔鉆頭的落點差進(jìn)行反復(fù)的測試,確保各個環(huán)節(jié)準(zhǔn)確。一般用孔口定位器輔助開孔的操作，防止開孔鉆頭擺動過大而造成鉆孔位置偏移。確定鉆孔位置后，使用鉆機根據(jù)設(shè)計方案中角度及鉆孔機長度等參數(shù)進(jìn)行鉆孔操作。鉆孔過程中要嚴(yán)密監(jiān)控，減小誤差[3]。

鉆孔完工后，使用高壓空氣對孔壁上附著的泥屑、灰塵等雜質(zhì)進(jìn)行處理，保證注入的漿體與孔壁之間的黏結(jié)強度。在鉆孔過程中，如果發(fā)現(xiàn)有地下水溢出的現(xiàn)象，則改用固結(jié)注漿。鉆孔的全部操作完成后需要對其進(jìn)行暫時的封堵處理，避免再有泥屑、灰塵等雜質(zhì)落入孔內(nèi)。

3.3 錨桿的加工與安裝

采用符合設(shè)計規(guī)范要求、質(zhì)量檢驗合格的材料制作錨桿。加工組裝錨桿前，將鋼筋平直后進(jìn)行除垢、除銹等處理，接頭使用閃光對焊或搭接焊。拉桿鋼筋的保護(hù)層厚度要≥30 mm。對加工后的錨桿進(jìn)行清洗處理，在安插錨桿的鉆口進(jìn)行二次檢驗。安裝錨桿過程中要保證螺栓受力均勻，同時要保證螺栓配件推進(jìn)的過程中保護(hù)層不被破壞。錨桿在向鉆孔內(nèi)推進(jìn)的過程中必須保證不被轉(zhuǎn)動。在向鉆孔內(nèi)推進(jìn)遇到困難時，要及時抽出錨桿，檢查保護(hù)層是否受到破壞，然后對固定器、鉆孔清潔程度等進(jìn)行檢查。完成錨桿安放后不能再對其進(jìn)行敲擊、懸掛重物、推動等操作。

錨桿安裝完成后應(yīng)立即進(jìn)行注漿，防止錨桿在插入的過程中破壞保護(hù)層，銹蝕桿體。本工程采取兩次注漿的方式，注漿材料選用M25水泥砂漿。將注漿管插入孔底后開始注漿，一邊注漿一邊向外拔出注漿管，始終保證有5 m長的注漿管埋于漿液中即可。

在打孔、安裝錨桿、注漿完工后，對邊坡進(jìn)行人工修正，使邊坡的平整度、坡度達(dá)到設(shè)計的要求。平整度控制在±3 cm之內(nèi)，而坡度控制在±1°之內(nèi)，進(jìn)行混凝土澆筑。由于設(shè)計邊坡具有一定仰角，不適宜采用一次澆筑的施工方式，鋼筋和模板工程要分層施工，且每層都不宜過高，防止在澆筑混凝土的過程中出現(xiàn)孔洞等問題。

本次工程中使用的是普通硅酸鹽水泥，原材料必須符合設(shè)計要求同時經(jīng)過質(zhì)量檢驗合格后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場。使用的速凝劑也必須滿足設(shè)計和質(zhì)量要求，凝固時間要求在5～10 min之間。在對混凝土進(jìn)行澆灌操作時使用插入式震動棒，振搗時發(fā)現(xiàn)混凝土開始泛漿或者不冒氣泡則停止工作，振搗時長一般為10～30 s。

在混凝土澆筑的過程中必須保證留足鋼筋保護(hù)層，要避免震動棒碰撞到鋼筋，施工人員在施工過程中也不能踩踏到鋼筋，在兩個相鄰錨桿作用的中心要預(yù)留好施工縫。逐層將混凝土振搗密實后封堵模板和鋼筋周圍的縫隙空間，及時清除掉落的混凝土。

在完成混凝土澆筑工作10～12 h后進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。澆水要能夠使混凝土保持濕潤的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)混凝土表面出現(xiàn)白色小點或者裂縫等情況時，要適當(dāng)延長澆水時間。

4 結(jié) 論

從高邊坡方案優(yōu)化設(shè)計角度出發(fā)，探討高邊坡的加固處理技術(shù)應(yīng)用。以國內(nèi)某水利樞紐工程建設(shè)為例，通過分析高邊坡安全系數(shù)取值及設(shè)計優(yōu)化方案，詳細(xì)闡述了高邊坡加固處理技術(shù)，包括了邊坡錨噴支護(hù)處理、邊坡錨噴支護(hù)施工、錨桿的加工與安裝操作等。

[1] 盧印.水利樞紐工程溢洪道高邊坡處理技術(shù)[J].黑龍江水利科技.2013(11):84-86.

[2] 中華人民共和國水利部.溢洪道設(shè)計規(guī)范：SL 253-2000[S].北京:中國水利水電出版社，2000.

[3] 李秀龍.高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔精度控制技術(shù)[J].云南水力發(fā)電,2014(S1):55-57，62.

穆紅波(1975-)，女，遼寧建平人，工程師，主要從事水利工程管理方面的工作。E-mail: 359921081@qq.com。

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