水電建設工程中高邊坡的穩定性研究

【摘要】 我國廣大水電建設者在與滑坡災害作斗爭的過程中不斷總結經驗教訓，開展科技攻關，總結出了一整套水電高邊坡工程勘測、設計、施工新技術。

【關鍵詞】 高邊坡；抗滑結構；錨固；減載；排水；治理；水電工程

邊坡穩定問題是水電工程中經常遇到的問題。邊坡的穩定性直接決定著工程修建的可行性，影響著工程的建設投資和安全運行。

高邊坡的地質構造往往比較復雜，影響滑坡的因素也很多，因此，我國廣大水電科技人員在與滑坡災害作斗爭的過程中，總結出了一整套水電高邊坡工程勘測、設計和施工新技術，成功地治理了天生橋二級、漫灣、李家峽、三峽、小浪底等工程的高邊坡問題。本文僅就水利水電工程巖質高邊坡的加固與整治措施作一簡要介紹。

一、混凝土抗滑結構的應用

1、混凝土抗滑樁

抗滑樁由于能有效而經濟地治理滑坡，尤其是滑動面傾角較緩時，其效果更好，因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。如：安康水電站壩址區兩岸邊坡屬于穩定性極差的易滑地層，由于對兩岸進行了大規模的開挖施工，所形成的開挖邊坡最大高度達200余米，單坡段一般高度在30～40m.大量的開挖造成邊坡巖體的應力釋放，斷面暴露，再加上雨水的侵入，破壞了邊坡的穩定，致使邊坡開挖過程中發生十幾處大小不等的工程滑坡，嚴重地影響了工程的施工，成為電站建設中的重大技術難題。

采用抗滑樁是穩定安康溢洪道邊坡的主要手段，在263m高程平臺上共設置了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁，每根樁都貫穿幾個棱體，最深的達35m，樁頂嵌入溢洪道渠底板內。為了不干擾平臺外側基坑的施工，樁身用大孔徑鉆機鉆成，孔壁完整，進度較快，兩個月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態考慮：在溢洪道未形成時，抗滑樁按彈性基礎上的懸臂梁考慮，不考慮樁外側滑面上部巖體的抗力；在溢洪道建成后抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板，此時按滑坡的下滑力考慮。

抗滑樁混凝土標號為R28250號，鋼筋為φ40Ⅱ級鋼。抗滑樁于1982年1月施工，3月完成后，基坑繼續下挖，邊坡上各棱體的基腳相繼暴露。同年11月，在Fb75與F22斷層構成的棱體下面坡根爆破開挖后，發現在263m高程平臺上沿Fb75、F22斷層及7號抗滑樁外側近南北向出現小裂縫，且裂縫不斷擴大，21天后7號抗滑樁外側的Fb75～F22棱體下滑，依靠7號抗滑樁的支擋，樁內側山體得以保存。

2、混凝土沉井

沉井是一種混凝土框架結構，施工中一般可分成數節進行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用，有時也具備擋土墻的作用。

3、混凝土框架和噴混凝土護坡

混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護作用并增強坡體的整體性，防止地表水滲入和坡體的風化。框架護坡具有結構物輕，材料用量省，施工方便，適用面廣，便于排水，以及可與其他措施結合使用的特點。

4、混凝土擋墻

混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法，它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡，阻止滑坡體變形的延展。在漫灣水電站邊坡工程中采取了澆混凝土擋墻及漿砌石擋墻、混凝土防掏槽等措施，綜合治理邊坡工程。

5、錨固洞

在漫灣水電站邊坡工程中，采用各種不同斷面的錨固洞64個，形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前，已完成2 m×2m斷面小錨固洞18個，每個洞可承受剪力9000kN。此外，還利用地質探洞回填等增加一部分剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度，防止了混凝土與洞壁結合不實的可能性，同時采取洞樁組合結構的受力條件遠較傳統懸臂結構合理，可望提供較大的抗力。

二、錨固技術的應用

采用預應力錨索進行邊坡加固，具有不破壞巖體，施工靈活，速度快，干擾小，受力可靠，且為主動受力等優點，加上坡面巖體抗壓強度高，因此，在天生橋二級、漫灣、銅街子、三峽、李家峽等工程的邊坡治理中都得到大量應用。

小浪底工程中大規模采用的無粘結錨索具有明顯的優點，其大部分鋼絞線都得到防腐油劑和護套的雙重保護，并且可以重復張拉。由于在施工時內錨頭和鋼鉸線周圍的水泥漿材是一次灌入的，漿材凝固后再張拉，因此減少了一道工序，提高了工效，但其價格相對較高。

在高邊坡施工過程中為保證開挖與錨固同步施工，必須縮短錨索施工時間，及早對巖體施加預應力，以達到加快工程進度，確保邊坡穩定的目的。為此，結合八五科技攻關，在李家峽水電站高邊坡開挖過程中，成功將1000kN級預應力錨索快速錨固技術應用于工程中。室內和現場試驗表明，采用N-1注漿體和Y-1型混凝土配合比可以滿足1000kN級預應力錨索各項設計技術指標，而施加預應力的時間由常規的14～28d縮短到3～5d。該項成果對及時加固高邊坡蠕變和松弛的巖體具有重要的現實意義，充分體現了“快速、經濟、安全”的原則。

預應力錨桿也是常見的一種加固形式，如天生橋二級水電站廠房高邊坡工程中實施了減載、排水、抗滑樁等技術后，滑坡位移速度雖有明顯減小，可未能完全停止。為了確保雨季在滑坡體前方的施工安全，穩定抗滑樁到滑坡體前緣的約20～40m長，10余萬m3的滑坡體，決定在565m高程馬道上設置300 kN預應力錨桿。錨桿分兩排，孔距2m、孔徑90mm，孔與水平成60°夾角，用36的鋼筋，共實施了152根預應力錨桿，保證了工程的安全。

三、減載、排水等措施的應用

1、減載、壓坡

在有條件的情況下，減載壓坡應是優先考慮的加固措施。如天生橋二級水電站廠房高邊坡穩定分析結果表明，滑坡體后緣受傾向SE的陡傾巖層影響，將向S（24°～71°）E方向滑動。該方向與滑坡前緣滑移方向有近20°～60°的夾角，將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上，對滑坡整體的穩定不利，因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。

2、排水、截水

地表水滲入滑坡體內，既增加滑坡體的重量，增加滑動力，又降低了滑動面上巖層的內摩擦力，對滑坡體的穩定是不利的。對于滑坡體以外的山坡上的地表水，采取層層修建攔水溝、排水溝的方法排水。在坡體范圍內的地表水，對開裂的地方用黃土封堵，低洼積水地方用廢碴填平，順地表水集中的地方設排水溝排走地表水。

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