水利水電工程中高邊坡的加固與治理技術(shù)探討

張鵬鵬

【摘要】水利水電工程高邊坡的加固應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，考慮采用混凝土抗滑樁、噴射混凝土和混凝土框架護(hù)坡、混凝土沉井、錨固洞、混凝土擋墻以及預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)等進(jìn)行加固處理，配合使用壓坡、減載、截水、排水等措施，全面提升高邊坡的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】水利水電；高邊坡；加固治理

前言

高邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致其出現(xiàn)滑坡的因素也較多，如何有效的對(duì)高邊坡進(jìn)行加固和處理成為水利水電工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)，本文作者結(jié)合自己多年從事水利水電工程施工的經(jīng)驗(yàn)，探討幾種常用的加固治理方法。

一、運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行高邊坡的加固治理

1、采用抗滑樁進(jìn)行高邊坡的加固治理

混凝土抗滑樁在邊坡加固上經(jīng)濟(jì)性較好，特別是對(duì)于滑動(dòng)面角度較小時(shí)加固效果更好，因而被廣泛用于高邊坡的加固與治理上。如某水電站在進(jìn)行壩址土方開(kāi)挖過(guò)程中，因當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、爆破等影響而出現(xiàn)面積為3萬(wàn)平米、平均厚度為35m的滑坡體?；麦w剛出現(xiàn)時(shí)每日滑動(dòng)速度為3mm，第二年開(kāi)始每日的滑動(dòng)速度達(dá)到10mm；若再不采取措施進(jìn)行加固處理，將引起更大規(guī)?；碌某霈F(xiàn)。因此，施工方采用混凝土抗滑樁進(jìn)行邊坡加固處理，沿著滑坡體縱向設(shè)置兩排抗滑樁，抗滑樁之間的距離為6m，依據(jù)滑坡體的厚度確定樁深，深度在26～40m變化，單根混凝土抗滑樁可以承受12800kn的剪力作用，共設(shè)置18根混凝土抗滑樁，可以承受滑坡體產(chǎn)生的大約220000kn的推力?？够瑯妒┕r(shí)，其開(kāi)挖深度為3m，之后在周?chē)鷩娚浜穸葹?5cm的混凝土。對(duì)于周?chē)膸r體具有較好穩(wěn)定性的，先在井壁四周采用噴錨掛網(wǎng)的方式進(jìn)行支護(hù)處理，之后在周?chē)鷩娚浜穸葹?5cm的混凝土；部分出現(xiàn)塌方的井壁，可以結(jié)合場(chǎng)地情況設(shè)置鋼支撐。在抗滑樁的開(kāi)挖滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求之后，就可以進(jìn)行鋼軌的吊裝以及鋼筋籠的綁扎?；炷潦褂脻M(mǎn)足水工要求的配合比，在混凝土攪拌站拌合好后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)直接澆注，澆注的速度應(yīng)當(dāng)控制在1.5m/h；對(duì)于滑動(dòng)面3m左右應(yīng)當(dāng)進(jìn)行機(jī)械振搗；當(dāng)澆筑到離地表6m左右時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土進(jìn)行分層機(jī)械振搗。在混凝土抗滑樁完成施工以后，有效的阻止了滑坡體的滑動(dòng)，加固效果較好。

2、采用混凝土沉井進(jìn)行高邊坡的加固治理

混凝土沉井為框架結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)分節(jié)進(jìn)行?；炷脸辆粌H能夠達(dá)到抗滑樁的的效果，而且也可以充當(dāng)擋土墻。在進(jìn)行混凝土沉井設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮沉井現(xiàn)場(chǎng)布置、基坑施工條件、沉井受力狀態(tài)等，水平面可以按照“田”字型進(jìn)行布置，沉井隔墻以及井壁的厚度應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足下沉重量的要求?；炷脸辆虏烤诘暮穸葹?0cm、上部井壁的厚度為80cm，橫隔墻應(yīng)當(dāng)超出腳踏面1.5m，以便工程施工人員能夠正常通行?；炷脸辆纳疃葹?1m，分成三節(jié)進(jìn)行施工?；炷脸辆氖┕み^(guò)程主要有填心、沉井下沉、沉井制作、平整場(chǎng)地等環(huán)節(jié)；在進(jìn)行沉井下沉施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用人力進(jìn)行沉井的開(kāi)挖，使用簡(jiǎn)單的設(shè)備將渣土運(yùn)到井外，密切監(jiān)測(cè)沉井的偏移，當(dāng)出現(xiàn)偏移時(shí)應(yīng)采取措施進(jìn)行修正。

3、噴射混凝土和混凝土框架護(hù)坡

混凝土框架可以保護(hù)滑坡體的表層，提高滑坡體的整體性能，避免滑坡體出現(xiàn)風(fēng)化以及地表水的滲入?；炷量蚣茏o(hù)坡有著排水方便、適用面廣、施工方便、用料省、結(jié)構(gòu)自重小等優(yōu)點(diǎn)，并且可以將其與其他加固措施配合使用。如某水電站的下山包滑坡面就使用節(jié)點(diǎn)中心為2m、尺寸為50×50cm的混凝土框架進(jìn)行加固治理，對(duì)于框架節(jié)點(diǎn)處安設(shè)錨桿，對(duì)于高程為560～550m的坡面框架節(jié)點(diǎn)處采用直徑為32和36cm、長(zhǎng)度為14m的砂漿錨桿；對(duì)于高程為560～580m的坡面框架節(jié)點(diǎn)處采用直徑為26cm、長(zhǎng)度為8m的砂漿錨桿，同時(shí)在框架內(nèi)按照構(gòu)造要求進(jìn)行鋼筋配制。在設(shè)置混凝土框架時(shí)，應(yīng)當(dāng)先沿著坡面開(kāi)挖寬度為50cm、深度為30cm的溝槽，混凝土框架應(yīng)部分埋在坡面里，之后再摻入耕植后進(jìn)行回填作業(yè)，以便在邊坡表面形成植被防護(hù)。對(duì)于性能較好的巖層，可以考慮使用噴射混凝土加錨桿的方式進(jìn)行坡面的防護(hù)。

4、采用錨固洞進(jìn)行高邊坡的加固治理

在某水電站邊坡加固治理工程中，使用72個(gè)截面積不同的錨固洞，進(jìn)而使邊坡具有一定的抗剪強(qiáng)度。在該水電站的左側(cè)邊坡出現(xiàn)滑坡體之前，就已經(jīng)20個(gè)設(shè)置了截面積4m2的錨固洞，單個(gè)錨固洞可以承受8000kn的剪力。除此之外，利用已經(jīng)存在的地質(zhì)探回洞來(lái)承受一定的坡面剪力作用。錨固洞設(shè)置時(shí)應(yīng)保證適當(dāng)?shù)膬A斜角度，以便能夠確保錨固洞與混凝土之間的密實(shí)性。

二、錨固技術(shù)進(jìn)行高邊坡的加固治理

在水利水電工程中，使用錨固技術(shù)進(jìn)行高邊坡的加固治理，有著主動(dòng)受力、受力可靠、干擾小、速度快、施工靈活、巖體破壞小等優(yōu)點(diǎn)。如在某水電站邊坡加固工程施工中，使用了25根6000KN級(jí)錨索、912根3000KN級(jí)錨索、24根1600級(jí)錨索、1412根1000級(jí)錨索，所有的預(yù)應(yīng)力錨索均使用膠結(jié)式內(nèi)錨頭，采用后張法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力作業(yè)。所用的預(yù)應(yīng)力錨索主要由外錨頭、內(nèi)錨頭、錨索體構(gòu)成，使用砂漿或者純水泥漿作為內(nèi)錨頭的膠結(jié)材料，6000KN級(jí)的長(zhǎng)度約為12m、3000KN級(jí)的長(zhǎng)度約為9m、1000KN級(jí)的長(zhǎng)度約為5m；使用鋼筋混凝土作為預(yù)應(yīng)力錨索的外錨頭，控制外錨頭與基巖之間的壓應(yīng)力不大于20Mpa。

為了保證錨索預(yù)應(yīng)力的均勻，水電站施工期間運(yùn)用了小型千斤頂，運(yùn)用“分組單根張拉”的方法進(jìn)行施工作業(yè)，這種方法不僅降低的操作工序的繁瑣性，而且可以確保錨索能夠均勻受力。在進(jìn)行錨索的補(bǔ)償張拉時(shí)，可以采用大型千斤頂對(duì)錨索進(jìn)行整體張拉操作，也可以繼續(xù)使用采用單根張拉的方法進(jìn)行操作，兩種方法都可以保證錨索實(shí)現(xiàn)均與受力。在水利水電工程的高邊坡施工中，為了能夠確保錨固施工與邊坡開(kāi)挖能夠同步作業(yè)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档皖A(yù)應(yīng)力錨索操作時(shí)間，以便能夠盡快對(duì)高邊坡的巖體加預(yù)應(yīng)力，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)提高工程施工速度的前提下，保證邊坡的整體穩(wěn)定性。

三、其他措施的運(yùn)用

1、壓坡、減載措施的運(yùn)用

在進(jìn)行高邊坡加固時(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)條件允許應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮使用減載、壓坡的方式。對(duì)于滑坡體覆蓋層厚度較大的部位，在能夠確保不影響 施工道路前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能的在后緣進(jìn)行減載。在某水電站邊坡加固施工中，采用的減載壓坡的方式，第一次施工減少了15萬(wàn)m3的土體，在首次減載結(jié)束以后滑坡體的下滑速度下降明顯；第二次施工又減少了13萬(wàn)m3的土體，兩次共減載了28萬(wàn)m3的土體，有效的降低的滑坡體的下滑速度，提升的高邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。

2、截水、排水措施的運(yùn)用

當(dāng)?shù)乇硭疂B透到滑坡體以后，就會(huì)使滑坡體的自重增大，加大滑坡體的滑動(dòng)力，同時(shí)使滑動(dòng)面與巖層之間的內(nèi)摩擦力減小，這樣就影響了高邊坡的整體穩(wěn)定性。對(duì)于處在滑坡體外部的地表水，可以采用設(shè)置多條排水溝、攔水溝的方式進(jìn)行排水；對(duì)于位于滑坡體表面的地表水，應(yīng)當(dāng)使用黃土對(duì)滑坡體表面開(kāi)裂部位進(jìn)行填堵，對(duì)于地勢(shì)較低、容易積水的地方，應(yīng)當(dāng)使用礦渣將其填平，地表水集中的地方應(yīng)設(shè)置排水溝，以便能夠及時(shí)將地表水排除滑坡體。結(jié)語(yǔ)

高邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，本文針對(duì)水利水電工程高邊坡的特點(diǎn)，探討了幾種常用的高邊坡加固與治理的方法，對(duì)相關(guān)工作人員有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋勝武、馮學(xué)敏，《西南水電高陡巖石邊坡工程關(guān)鍵技術(shù)研究》，《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》，2011年第1期.

[2] 杜西崗、馬志創(chuàng)、李明東，《預(yù)應(yīng)力錨桿在邊坡加固工程中的應(yīng)用》，《山西建筑》，2010年第05期.

[3] 沈佐山，《高邊坡開(kāi)挖錨索施工技術(shù)探討》，《甘肅水利水電技術(shù)》，2010年第05期.