水利水電工程邊坡加固處理技術(shù)的研究

陳海龍

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710038）

0 引言

水利水電工程的安全穩(wěn)定性是保障國家重點工程運行和人民群眾生命財產(chǎn)安全的重要保證。然而，由于自然環(huán)境和工程建設等因素的影響，邊坡穩(wěn)定性問題一直是水利水電工程建設和運營中的難點。在實際工程中，邊坡加固處理技術(shù)是解決邊坡穩(wěn)定性問題的主要手段之一。目前，我國在水利水電工程領域取得了許多關(guān)于邊坡加固處理技術(shù)的理論和實踐研究成果，但在實際應用中仍然存在許多挑戰(zhàn)。因此，加強對邊坡加固處理技術(shù)的研究具有較強的現(xiàn)實意義。

1 水利水電工程中常見的邊坡加固處理技術(shù)

1.1 削坡卸載

削坡卸載技術(shù)是水利水電工程中常見的邊坡加固處理技術(shù)之一，其主要作用是通過對邊坡進行局部或整體的削減，使其降低坡度和應力集中程度，從而達到增強邊坡穩(wěn)定性、減輕邊坡荷載和防止滑坡等目的。下文將詳細介紹削坡卸載技術(shù)的適用范圍和特點[1]。

削坡卸載技術(shù)適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質(zhì)條件復雜且存在滑動層或者裂隙等問題的情況，例如：土石混合物邊坡、黃土邊坡、軟巖邊坡、老邊坡或已發(fā)生失穩(wěn)的邊坡等。削坡卸載技術(shù)可以在較短的時間內(nèi)減輕邊坡荷載，有效地緩解因荷載引起的邊坡失穩(wěn)風險。

削坡卸載技術(shù)具有施工方便、周期短、成本低的優(yōu)勢，不會影響周圍環(huán)境和管道設施的正常使用?？梢葬槍吰碌奶囟ú课换蛘w進行施工，根據(jù)實際情況靈活掌握，具有較強的適應性和可操作性。有利于減輕邊坡的荷載，并能夠消除因荷載引起的應力集中現(xiàn)象，從而提高了邊坡的穩(wěn)定性和承載能力。還可以利用削下來的土石材料填充到原有邊坡的低處，形成新的地基，從而進一步加固了邊坡結(jié)構(gòu)。配合其他邊坡加固處理技術(shù)進行綜合應用，如鋼筋混凝土澆筑、預制板安裝、地釘加固等，以達到更好的加固效果。

1.2 錨固技術(shù)

錨固技術(shù)主要目的是通過設置錨桿等支護結(jié)構(gòu)將邊坡與穩(wěn)定層緊密連接起來，提高邊坡的抗滑能力和承載能力，從而保障工程安全穩(wěn)定運行。錨固技術(shù)適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質(zhì)條件復雜或存在滑動層、斷裂帶等問題的情況。尤其在軟弱多變的土巖體邊坡中應用更為廣泛，如黃土、極度碎石、風化粘性土、膨脹土、軟巖等。

錨桿作為一種預制品，可以現(xiàn)場直接安裝，具有施工簡單、周期短、成本低等優(yōu)勢?？梢愿鶕?jù)不同的地質(zhì)環(huán)境和施工需求選擇不同的錨桿類型、長度和直徑，以適應不同需求。錨桿抗拉性能較好，能夠承受較大的荷載。安裝和施工對原有的地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境影響相對較小，不會改變原有的地形、植被等自然條件。通過設置多個錨桿，可以將邊坡與穩(wěn)定層緊密連接起來，形成一個穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，提高邊坡的抗滑能力和承載能力[2]。圖1 為錨桿鋪設。

圖1 錨桿鋪設

1.3 擋土墻

擋土墻技術(shù)適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質(zhì)條件復雜的情況，例如：巖石邊坡、軟巖邊坡、黃土邊坡等。支撐結(jié)構(gòu)可以有效地增強邊坡的抗剪強度和承載能力，提高邊坡的穩(wěn)定性[3]。

支撐結(jié)構(gòu)與邊坡形成剛性連接，在受到外力作用時能夠有效地抵抗剪切力，保證了邊坡的穩(wěn)定性。具有較高的承載能力，可以充分保證邊坡的承載能力，有效地防止因沉降導致的邊坡失穩(wěn)。可以在現(xiàn)場制作或預制后直接安裝到邊坡上，具有施工周期短、工序簡單、效率高等特點。形式和尺寸可以根據(jù)不同的邊坡要求進行調(diào)整和設計，適應性較強。同時，在設計過程中可以考慮采用鋼筋混凝土、預應力混凝土等不同的材料和結(jié)構(gòu)形式，以滿足不同的工程需求。擋土墻結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 擋土墻結(jié)構(gòu)

2 水利水電工程中邊坡加固處理技術(shù)的應用要點

2.1 現(xiàn)場勘察，方案設計

現(xiàn)場勘察是邊坡加固處理技術(shù)的基礎。在現(xiàn)場勘察過程中，需要對邊坡的地質(zhì)條件、坡度、高度、坡面穩(wěn)定性、滑動面分布等進行詳細的調(diào)查和測量，以確定邊坡的具體情況，并采取相應的加固措施。具體應該注意以下4 點：①邊坡地質(zhì)情況。應檢查邊坡的巖土層性質(zhì)、斷層、裂隙、軟弱帶、地下水位等情況，確定邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)和存在的危險因素。②邊坡形狀。應測量邊坡的高度、坡度、坡面形態(tài)和地形特征等，確定邊坡的形狀特征，并合理選擇加固措施。③滑動面位置。應通過地質(zhì)勘查、探測等手段，確定邊坡的滑動面位置和滑動形式，為加固方案設計提供參考。④現(xiàn)場環(huán)境。應了解邊坡周圍環(huán)境的情況，包括降雨、洪水、地震等自然災害和道路、建筑等人為因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。

在現(xiàn)場勘察的基礎上，需要制定合理的加固方案。方案設計應充分考慮邊坡的地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點、受力狀態(tài)等因素，確定加固材料和結(jié)構(gòu)形式，并進行計算和驗算。根據(jù)邊坡的具體情況選擇適當?shù)募庸滩牧?，如混凝土、鋼筋、錨桿等，并根據(jù)其物理力學性質(zhì)進行計算和驗算。根據(jù)邊坡的形狀和穩(wěn)定狀態(tài)設計合理的支護結(jié)構(gòu)，如設置擋墻、支撐樁、錨桿等，并采取多種結(jié)構(gòu)形式組合使用，以提高邊坡的整體穩(wěn)定性。根據(jù)設計要求對加固措施進行計算和驗算，保證加固措施的穩(wěn)定性和安全性，并制定相應的施工方案[4]。

2.2 施工前準備

在確定最終設計方案之前，需要對每個可行的設計方案進行評估和比較。設計方案評估需要考慮以下因素：地形特征、巖土條件、氣候條件、施工條件、經(jīng)濟成本和安全等。評估完成后，選擇最優(yōu)方案。根據(jù)設計方案，制定詳細的施工圖紙。施工圖紙需要包括結(jié)構(gòu)尺寸、材料規(guī)格、施工方法、質(zhì)量控制和安全措施等信息，以保證施工過程中的準確性和安全性。根據(jù)施工圖紙和設計要求，采購和準備所需的材料和設備。材料和設備的準備應充分考慮施工周期、施工難度和安全性等因素。在施工前需要對施工場地進行清理和平整，以便于材料和設備的存放和使用。同時需要設置安全標志和警告線等安全措施，確保施工過程中的安全性。并對參與施工的員工進行培訓和組織。員工應熟悉所需的操作方法和安全規(guī)定，并了解可能遇到的危險和應對措施。同時需要分配工作任務和責任，確保施工過程中的順利進行。

2.3 加固施工

由于不同加固處理技術(shù)的施工工藝存在較大差異，為說明具體加固施工，本文以其中的錨固技術(shù)、混凝土抗剪技術(shù)為例，對兩種施工技術(shù)的施工流程進行說明。

（1）錨固技術(shù)的加固施工。需要在邊坡上鉆孔，鉆孔的深度和直徑應根據(jù)設計要求和現(xiàn)場情況確定。鉆孔時應注意選擇合適的位置，避開邊坡重要部位，如土體松動、滑動或斷裂等位置。鉆孔過程中，應使用專業(yè)的鉆機設備，確保鉆孔質(zhì)量和效率。鉆孔完畢后，需要清理孔內(nèi)余渣與泥漿。在鉆孔完成后，需要將鋼筋錨桿安裝到孔內(nèi)。在安裝錨桿之前，需要對錨桿進行清洗和噴涂抗腐蝕涂料。然后，在錨桿上加裝錨具，將錨桿逐漸地推入孔內(nèi)，同時進行旋轉(zhuǎn)，使其沿著孔道逐漸滲透到邊坡深處。當錨桿推入設計要求的深度后，需要緊固錨桿，并切斷多余的部分。在錨桿緊固后，需要進行砂漿灌注加固。首先，在孔口處加裝鋼管或管套，然后從管口將預制好的砂漿灌入孔道內(nèi)，直至充滿整個孔道。在灌注過程中，需要注意控制砂漿的流量和壓力，以確保其均勻地填滿整個孔道。等待砂漿凝固后，將管套拆除并進行清理即可。

（2）擋土墻加固施工。首先對邊坡表面進行清理，去除表面松散物質(zhì)、殘留土壤和碎石等。清理過程中，需注意不要損傷原有邊坡結(jié)構(gòu)，避免影響加固效果。在清理完成后，需要在邊坡表面鋪設防水材料，并按照設計要求進行配筋。然后，在配筋上安裝模板，用于供混凝土灌注時形成固定的空間。在模板安裝后，可以進行混凝土灌注加固。需要按照設計要求進行混凝土配合比的制備，并將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。然后，將混凝土逐層灌注至模板頂部。在灌注過程中，需注意控制混凝土流量和質(zhì)量，并及時調(diào)整灌注速度和方向，避免出現(xiàn)滲漏或偏差情況?；炷凉嘧⑼瓿珊?，需要進行充分的養(yǎng)護處理。首先，需要對混凝土表面進行噴水保濕，以防止混凝土干裂。其次，對混凝土進行定期檢查，確保其質(zhì)量和穩(wěn)定性。在養(yǎng)護處理期間，需避免人員和車輛等對邊坡進行碰撞或劃傷[5]。

2.4 監(jiān)測調(diào)整

通常情況下，選擇的監(jiān)測設備應能夠?qū)吰碌淖冃巍ψ兓?、位移和溫度等參?shù)進行實時監(jiān)測，并能夠傳輸數(shù)據(jù)到監(jiān)測中心或控制中心。并制定詳細的監(jiān)測方案，并根據(jù)實際情況確定監(jiān)測點位和監(jiān)測頻率。以擋土墻為例，監(jiān)測點位設置如圖3 所示。監(jiān)測方案需要包括監(jiān)測設備的類型、布置位置、監(jiān)測指標和監(jiān)測頻率等信息。通過監(jiān)測設備獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以對邊坡的穩(wěn)定性和加固效果進行分析。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析應重點關(guān)注邊坡的變形趨勢，如位移速度和方向，以及邊坡周圍環(huán)境的影響。

圖3 監(jiān)測點位設計

2.5 清理收尾

在邊坡加固處理工程結(jié)束后，需要對施工現(xiàn)場進行清理工作。具體包括以下3 個方面：①清理廢料和材料。施工現(xiàn)場可能會產(chǎn)生大量的廢料和材料，如混凝土、砂漿、鋼筋等。這些廢料和材料需要進行分類清理，并妥善處理。清理過程中，應注意避免對周圍環(huán)境造成污染或影響。②拆除臨時構(gòu)筑物。在邊坡加固處理工程施工過程中，可能需要建設一些臨時構(gòu)筑物，如腳手架、支撐框架等。這些臨時構(gòu)筑物在施工完成后需要及時拆除，并進行妥善處理。③整理邊坡表面。加固處理工程結(jié)束后，邊坡表面可能會存在一些殘留的灰塵、泥土和雜物。這些殘留物需要進行清理，以確保邊坡表面干凈整潔，并避免對加固效果產(chǎn)生影響。

在清理工作完成后，還需要進行一些收尾工作，以確保邊坡加固處理工程的安全和穩(wěn)定。具體包括以下3個方面：①安全檢查。在清理工作完成后，需要進行一次全面的安全檢查。檢查范圍應包括施工場地、臨時構(gòu)筑物、加固設施和周圍環(huán)境等方面。如發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，應及時采取措施予以解決。②加固效果檢查。在清理工作完成后，需要對加固處理后的邊坡進行一次加固效果檢查。檢查內(nèi)容應包括邊坡變形、位移和應力變化等方面。如發(fā)現(xiàn)存在異常情況，應及時采取措施予以調(diào)整。③檔案整理。在加固處理工程結(jié)束后，需要對相關(guān)檔案進行整理。具體包括設計方案、施工記錄、監(jiān)測數(shù)據(jù)、驗收資料和施工圖紙等方面。整理好的檔案應妥善保存，以備后續(xù)使用。

3 結(jié)語

綜上所述，邊坡加固處理技術(shù)已經(jīng)在水利水電工程領域得到廣泛應用。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，邊坡加固處理技術(shù)將會更加成熟和完善。同時，還需要進一步加強對邊坡穩(wěn)定性問題的研究，探索更加科學和有效的邊坡加固技術(shù)，以適應不同類型、不同地質(zhì)條件下的邊坡工程實際需求。此外，優(yōu)化管理和監(jiān)測手段，建立完善的數(shù)據(jù)分析和預警機制，也是提高水利水電工程安全穩(wěn)定性的重要保障。相信隨著不斷的努力，水利水電工程邊坡加固處理技術(shù)將不斷取得新的創(chuàng)新和進展，為我國水利水電事業(yè)的健康發(fā)展做出更大的貢獻。