水利工程高邊坡勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量控制管理

狄 瑞

(新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

目前我國(guó)正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的關(guān)鍵時(shí)期，從2019年李克強(qiáng)總理在南水北調(diào)工程工作會(huì)議上提出的“水利工程建設(shè)需求很大，很多項(xiàng)目已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期論證。當(dāng)前擴(kuò)大有效投資要把水利工程及配套設(shè)施建設(shè)作為突出重點(diǎn)”工作要求可以預(yù)見(jiàn)，“十四五”時(shí)期，水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍處于快速上升發(fā)展的形勢(shì)。在各類水利樞紐、水庫(kù)、水電站工程建設(shè)當(dāng)中，往往利用高陡邊坡的天然優(yōu)勢(shì)進(jìn)行壩址選址，因而高邊坡穩(wěn)定性在建設(shè)中就顯得尤為重要，若在施工過(guò)程中發(fā)生邊坡失穩(wěn)情況，則會(huì)對(duì)整個(gè)工程造成嚴(yán)重的影響，耗去大量時(shí)間、精力和資金，有的甚至直接影響著工程能否建成運(yùn)行。因此在開(kāi)展高邊坡勘察設(shè)計(jì)工作時(shí)，嚴(yán)格質(zhì)量控制管理，確保設(shè)計(jì)成果質(zhì)量過(guò)硬，對(duì)保證工程高邊坡穩(wěn)定具有十分重要的作用。

1 高邊坡失穩(wěn)情況及原因分析

水利建設(shè)項(xiàng)目高邊坡工程建設(shè)是從勘察、設(shè)計(jì)到施工一個(gè)完整的系統(tǒng)工程，各環(huán)節(jié)緊緊相扣，哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)?？辈煸O(shè)計(jì)作為工程項(xiàng)目建設(shè)的先導(dǎo)，并貫穿于建設(shè)全過(guò)程，對(duì)邊坡穩(wěn)定起關(guān)鍵性作用，因此以勘察設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為重點(diǎn)，總結(jié)分析導(dǎo)致高邊坡失穩(wěn)的因素和原因。

(1)因地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜及勘察設(shè)計(jì)周期不足等因素影響，未能進(jìn)行深入詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，勘察成果與實(shí)際地質(zhì)條件有較大出入，造成后續(xù)設(shè)計(jì)方案有缺陷。如邊坡在開(kāi)挖開(kāi)口線時(shí)發(fā)現(xiàn)部分巖層產(chǎn)狀與原勘察成果不一致，按照原設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡可能形成切腳開(kāi)挖，對(duì)邊坡穩(wěn)定造成不利影響。

(2)設(shè)計(jì)考慮不全面，造成邊坡的支擋、截水、排水等治理措施設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致出現(xiàn)安全隱患。如邊坡部分段錨索設(shè)計(jì)布設(shè)數(shù)量不夠，導(dǎo)致邊坡部分段因沒(méi)有錨索的限制，加之雨水、積雪融化滲入造成邊坡產(chǎn)生裂縫。

(3)設(shè)計(jì)未根據(jù)實(shí)際情況對(duì)前期完成的邊坡穩(wěn)定和變形分析計(jì)算方法、設(shè)計(jì)參數(shù)、計(jì)算工況、安全系數(shù)及計(jì)算成果進(jìn)行復(fù)核。如施工中發(fā)現(xiàn)大壩一側(cè)存在一段古河槽，且此段邊坡性質(zhì)為砂礫石，設(shè)計(jì)未進(jìn)行復(fù)核分析，加大了繞壩滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

(4)設(shè)計(jì)單位技術(shù)交底不清或未對(duì)邊坡施工工序和方法提出嚴(yán)格要求，使得設(shè)計(jì)方案和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)要求難以得到落實(shí)和滿足，邊坡施工作業(yè)安全和質(zhì)量無(wú)法得到保障。如施工單位未按設(shè)計(jì)方法施工，使邊坡穩(wěn)定性不滿足要求；施工材料質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求，邊坡施工質(zhì)量不高；施工單位為提高建設(shè)進(jìn)度，采取便捷施工方式，如采取爆破施工方式且未進(jìn)行有效防護(hù)，形成不穩(wěn)定巖體；開(kāi)挖后未及時(shí)封閉、支護(hù)，表部巖體卸荷松馳、軟化及風(fēng)化作用，巖體產(chǎn)生變形；未按設(shè)計(jì)要求及時(shí)清理碎塊石、碎石土。

(5)其他因素，如因水位較高，使邊坡下部地層巖體軟化，導(dǎo)致強(qiáng)度下降；受雨雪、風(fēng)化和冰凍侵蝕影響較重，使局部邊坡產(chǎn)生裂隙；水庫(kù)建成蓄水后，庫(kù)岸的砂礫石層經(jīng)水浸潤(rùn)和水浪淘刷，容易造成砂礫石庫(kù)岸不穩(wěn)，產(chǎn)生坍塌。

2 邊坡失穩(wěn)防治措施建議

2.1 結(jié)合工程實(shí)際，提出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案有效防止邊坡失穩(wěn)

(1)混凝土擋墻方案?；炷翐鯄χ饕抢脫鯄Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和自身重量與抗沖強(qiáng)度，來(lái)阻擋滑落巖體的向下移動(dòng)，有效避免高邊坡失穩(wěn)的措施。以某水利樞紐工程為例，該工程大壩左岸基巖裸露，左壩肩至廠房左岸之間的岸坡較陡，為Q3砂礫石層。為保證大壩施工期填筑安全及運(yùn)行期安全，左壩肩至廠房左岸之間的Q3砂礫石邊坡采用開(kāi)挖卸荷結(jié)合混凝土擋土墻處理措施，開(kāi)挖邊坡1∶1，每10m設(shè)一馬道，馬道寬2m，馬道上設(shè)排水溝并設(shè)2m高混凝土擋土墻作攔護(hù)，攔擋可能沿坡面滑落的砂礫石或落石，保證大壩下游坡面安全。

(2)削坡-掛網(wǎng)-噴錨綜合支護(hù)方案。通過(guò)混凝土、鋼筋網(wǎng)、金屬錨桿的聯(lián)合使用，增大整體邊坡的承載力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提升高邊坡本身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，有效降低邊坡失穩(wěn)滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。新疆某水庫(kù)大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻壩，最大壩高80m。工程地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。該工程高邊坡主要由西域礫巖組成，天然邊坡多為直立或倒坡，巖(土)體易在重力作用下及長(zhǎng)期風(fēng)化易產(chǎn)生卸荷崩塌。本工程針對(duì)軟巖巖性及物理力學(xué)特性，按穩(wěn)定坡削坡及護(hù)坡處理，進(jìn)行削坡處理后形成穩(wěn)定邊坡。其后按照少開(kāi)挖少鉆爆的設(shè)計(jì)原則，采取邊開(kāi)挖邊支護(hù)的方式，為減少開(kāi)挖面暴露時(shí)間為開(kāi)挖完后應(yīng)立即采取噴混凝土預(yù)處理(C25，厚5mm)，預(yù)處理后坡面采用先掛網(wǎng)(掛網(wǎng)鋼筋直徑8mm，間排距200mm)，后噴混凝土(C25，厚100mm)，再設(shè)置自鉆式錨桿(長(zhǎng)2.1m，入巖2.0m，直徑25mm，間、排距2m)方式進(jìn)行永久支護(hù)，錨桿與鋼筋網(wǎng)需緊密連接。

(3)預(yù)應(yīng)力錨固方案。預(yù)應(yīng)力錨固是針對(duì)邊坡開(kāi)挖后處于不穩(wěn)定的卸荷狀態(tài)，利用拉緊錨索的預(yù)應(yīng)力壓緊可能滑動(dòng)的巖體，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。某水利樞紐壩址兩岸大部分基巖裸露，河谷呈不對(duì)稱的“U”型，右岸坡陡峻，坡高達(dá)500m，其中，壩頂以上坡高約350m，其穩(wěn)定性對(duì)工程的影響是極為重要的。在實(shí)地踏勘與測(cè)量的基礎(chǔ)上，判定在右岸高邊坡上存在少量不穩(wěn)定危巖體，本工程針對(duì)性地采用預(yù)應(yīng)力錨固方案。先對(duì)不穩(wěn)定體進(jìn)行表層清理，再采用100T級(jí)、35m和40m長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力錨索間錯(cuò)布置，進(jìn)行錨固處理，錨索間距5m×5m，布置錨索約550束，通過(guò)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，有效遏制不穩(wěn)定巖體的發(fā)展，確保邊坡穩(wěn)固。

(4)混凝土洞塞方案。主要針對(duì)邊坡基巖內(nèi)部受斷層影響，壩址區(qū)巖體完整性較差，存在軟弱結(jié)構(gòu)面的情況下的處理方案。如某水庫(kù)右岸高邊坡的斷層核部較寬，設(shè)計(jì)采用深度1.5m、高度2m(斷層核部高度)的混凝土洞塞進(jìn)行封閉，邊壁設(shè)置2根4.5m長(zhǎng)、直徑25mm、間距1.5m砂漿錨桿，斷層影響帶范圍配合進(jìn)行10m深度的固結(jié)灌漿處理。

(5)排水防滲措施。滲水也是影響邊坡穩(wěn)定的一項(xiàng)重要因素，因此及時(shí)做好排水防滲對(duì)保證邊坡安全穩(wěn)定十分重要。工程建設(shè)時(shí)可以通過(guò)修建排水溝、設(shè)置排水孔進(jìn)行邊坡排水。如某水庫(kù)工程在死水位以上的坡面上布設(shè)排水孔，排水孔孔深4m，孔徑5cm，間、排距3m，梅花形布置，孔向傾向坡外10°，用于防止水庫(kù)水位驟降時(shí)基巖滲水壓力對(duì)高邊坡穩(wěn)定的影響，確保高邊坡安全穩(wěn)定。

2.2 加強(qiáng)邊坡變形監(jiān)測(cè)

對(duì)主要建筑物建設(shè)施工、運(yùn)行安全影響較大的高邊坡，各工程項(xiàng)目需加強(qiáng)邊坡變形監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)邊坡變形情況及穩(wěn)定狀態(tài)做出評(píng)價(jià)，以保證工程建設(shè)施工和運(yùn)行安全。各工程可以根據(jù)實(shí)際情況，合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)儀器，如在邊坡坡面按照水平位移及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)斷面，動(dòng)態(tài)掌握邊坡整體變形情況；錨桿及錨索位置設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)錨桿計(jì)、錨索應(yīng)力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器，觀測(cè)邊坡錨固情況來(lái)判斷其穩(wěn)定性。

2.3 提升質(zhì)量管理

(1)加強(qiáng)復(fù)核分析工作。由于地質(zhì)巖體的復(fù)雜性、多變性以及工程施工后開(kāi)挖高度、邊坡地形和坡度的不斷變化。設(shè)計(jì)人員需時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)具體施工實(shí)施情況，出現(xiàn)變化時(shí)，應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)資料，對(duì)邊坡進(jìn)行必要的穩(wěn)定性復(fù)核計(jì)算，研究分析確定目前邊坡處理方案的有效性。特別是通過(guò)復(fù)核發(fā)現(xiàn)方案不能滿足要求時(shí)，能夠及時(shí)提出針對(duì)性強(qiáng)的補(bǔ)充設(shè)計(jì)要求，真正做到邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

(2)內(nèi)部加強(qiáng)質(zhì)量管理，勘察設(shè)計(jì)成果按校核、審查、審定分級(jí)從嚴(yán)把關(guān)，遇到重要邊坡設(shè)計(jì)方案和重大地質(zhì)問(wèn)題等可以召開(kāi)技術(shù)委員會(huì)進(jìn)行內(nèi)部評(píng)審，實(shí)現(xiàn)事前指導(dǎo)、中間咨詢和結(jié)論評(píng)審，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量過(guò)關(guān)；外部通過(guò)專家咨詢，對(duì)重大技術(shù)問(wèn)題及專題研究報(bào)告進(jìn)行指導(dǎo)、咨詢和論證，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量全過(guò)程有效管控。

(3)加強(qiáng)溝通督促力度。各項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表要發(fā)揮提醒和督促的作用，要求施工單位須按照設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)程規(guī)范開(kāi)展施工作業(yè)。協(xié)助配合業(yè)主、監(jiān)理單位加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)過(guò)程的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不按設(shè)計(jì)施工、施工中存在安全、質(zhì)量等工程隱患時(shí)，及時(shí)提醒并強(qiáng)調(diào)施工作業(yè)要求，確保工程項(xiàng)目高邊坡施工質(zhì)量。

(4)不斷提高設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力。特別是地質(zhì)人員，除要學(xué)習(xí)掌握水電工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還可借鑒同類型工程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，豐富和發(fā)展專業(yè)知識(shí)，提高對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、坡體結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件的判別能力，能夠及時(shí)性、準(zhǔn)確性、有效性地為設(shè)計(jì)人員提供準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)大規(guī)模水利工程的建設(shè)，各類高邊坡的開(kāi)挖高度、深度、方量等規(guī)模不斷增加，難度也越來(lái)越大。勘察設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量至關(guān)重要，直接決定著工程質(zhì)量，勘察設(shè)計(jì)中的細(xì)小失誤都可能造成邊坡失穩(wěn)，因此更要充分認(rèn)識(shí)到高邊坡勘察設(shè)計(jì)工作的重要性，在工程建設(shè)中實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)復(fù)核、動(dòng)態(tài)調(diào)整，抓好設(shè)計(jì)質(zhì)量管理，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，全方位提高勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保高邊坡工程安全、質(zhì)量。本文僅對(duì)水利建設(shè)項(xiàng)目高邊坡勘察設(shè)計(jì)管理工作進(jìn)行了總結(jié)分析，內(nèi)容還有不足之處，希望能夠?qū)吰略O(shè)計(jì)管理工作者們有所借鑒。