水利水電工程高邊坡的加固方法

周　邦　丁陽國

摘要:介紹了水利水電工程高邊坡的加固方法,比較了各種加固方法的優(yōu)缺點,提出了選擇高邊坡加固方法應考慮的因素。

關鍵詞:水利水電;高邊坡;加固

1 引言

隨著中國大量高壩建設的進行,高邊坡的加固問題在水電建設中表現突出。一般認為高度大于30m的巖質邊坡為高邊坡,土質邊坡大于20m即為高邊坡。高邊坡的穩(wěn)定性問題在鐵路、公路、礦山和水利建設中早已存在,近年來隨著中國大量高壩建設的進行,高邊坡的加固問題在水電建設中表現的尤為突出。由于邊坡失穩(wěn)而造成工程重大事故,人身傷亡和巨大的經濟損失時有發(fā)生,不少高邊坡工程地段已成為制約著電站建設進度、甚至成為工程成敗的重要因素。

高邊坡的穩(wěn)定性受控于邊坡所在巖土體的基本特性-地層巖性、地質構造、巖體結構、坡體結構及水文地質條件等,以及人為改造的程度-開挖高度、坡形和坡度。由于地質體的復雜性、多變性和不均質性,使得高邊坡加固方法選擇也十分復雜,至今還沒選擇標準[1]。

2 水利水電工程高邊坡的加固方法

2.1 抗滑擋土墻支護

抗滑擋土墻指的是為防止路基填土或山坡巖土坍塌而修筑的、承受土體側壓力的墻式構造物。抗滑擋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。擋土墻的設計應根據現場的實際情況,如地質條件、材料供應狀況等進行,因地制宜,方能設計出合理、經濟的擋土墻。

2.2 抗滑樁加固

抗滑樁是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的滑動力,起穩(wěn)定邊坡的作用,適用于淺層和中厚層的滑坡,是一種抗滑處理的主要措施。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。具有布置靈活、施工簡便、施工對滑坡穩(wěn)定影響小等優(yōu)點。

2.3 錨索及預應力錨索加固

錨索支護通過錨索將軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體懸吊于穩(wěn)定的巖土體中,以防止其離層滑落。起懸吊作用的錨桿,提供足夠拉力,用以克服滑落巖土體的重力或下滑力,來維持危巖穩(wěn)定。預應力錨索加固是通過錨固在坡體深部穩(wěn)定巖體上的錨索將力傳給混凝土框架, 由框架對不穩(wěn)定坡體施加一個預應力,將不穩(wěn)定松散巖體擠壓,使巖體間的正壓力和摩阻力大大提高,增大抗滑力,限制不穩(wěn)定坡體的發(fā)育,從而起到加固邊坡、穩(wěn)定坡體的作用[2]。

當巖層風化破碎嚴重、節(jié)理發(fā)育,破碎巖層較厚的情況下,如果繼續(xù)風化,將導致墜石或小型崩塌,從而影響整個邊坡的穩(wěn)定性。該方法有較高的強度,較好的抗裂性能,能使坡面內一定深度內的破碎巖層得以加強,并能承受少量的破碎體所產生的側壓力。

2.4 預應力錨索框架加固

預應力錨索框架是隨著錨固技術發(fā)展起來的,早在上世紀90年代,日本在現澆鋼筋混凝土錨固護坡的基礎上,應用了PC(PretressingConcrete)格構錨固工法和Q&S(Qvick&Strong)框架工法。前者是由預制預應力混凝土框架和灌漿錨索組成,它將傳統的現澆四菱錐臺式錨墩結構改為預制應力混凝土構件。后者將預先在工廠加工組裝好的矩形鋼筋籠,按矩形或菱形布置于邊坡上,然后在鋼筋籠上噴射混凝土。

預應力錨索框架結合仰斜疏干孔既能治理滑坡也可加固邊坡,還能有效保護坡體,具有技術先進、施工簡便、經濟美觀、安全可靠等優(yōu)點,是一項能起到綜合治理作用的系統措施,有較大的推廣價值[3]。

2.5 壓力分散型錨索在高邊坡加固

壓力分散型錨索是近年來發(fā)展的一項新技術,在不同長度的無粘結鋼絞線末端套以鋼質承載板和擠壓簧、擠壓套,當錨索受力時,在不同深處的承載板將壓應力通過漿體傳遞給被加固體,對在錨固范圍內的被加固體提供被分散的錨固力[4]。

壓力分散型錨采用獨特的結構構造和施工工藝,將錨索錨固段受到的集中拉力分散為幾個較小的壓力區(qū),分部段作用于較短的錨固體上,使錨固體與周圍巖土的粘結應力峰值大幅降低并較均勻地分散到整個錨固段長度上,從根本上充分發(fā)揮了巖土的抗剪強度,顯著地提高了錨索的承載能力。因為壓力分散型預應力錨索的灌漿體由受拉改為受壓狀態(tài),灌漿體不易開裂,有利于錨索體防水、防腐。

2.6 SNS 柔性防護技術[5]

SNS是一種采用柔性攔石網防護技術,利用鋼繩作為主要構成部分來防護高邊坡危巖危害的柔性安全網防護系統,其柔性和高強度更能適應于抗擊集中荷載和高沖擊荷載,對于坡度較陡的高能量崩塌落石,SNS 鋼繩網系統是一種理想的防護方法。

SNS柔性防護系統技術新穎,施工工藝簡單,工期短,見效快,在高邊坡危石、崩巖病害治理中具有廣闊的應用前途。

此外,還有使用混凝土沉井、錨固洞等其它高邊坡加固方法,以其將以上各種加固方式聯合使用。

3 高邊坡加固方法的對比分析

抗滑擋土墻是治坡工程中最常用的一種方法,通過修建的土墻直接防止高邊坡的失穩(wěn)。抗滑樁加固方法應用廣泛,尤其適用于滑動面傾角較緩的高邊坡。

錨索及預應力錨索加固、預應力錨索框架加固、壓力分散型錨索加固等三種方法的加固原理相似,均是通過錨索將軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體懸吊于穩(wěn)定的巖土體中,以防止其離層滑落,適用于有軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖體的高邊坡;不同之處在與錨索的形式、制作方法及耐久性等不一樣。具體應根據需加固高坡的地層巖性、地質構造、地形地貌、水文地質條件、降雨及加固邊坡的施工方法等因素,進行合理選擇。

SNS柔性防護技術是一種新型的高邊坡加固方法,主要是適用于有危石、崩巖等危險的高邊坡。

結論:

水利電工程高邊坡的加固是水電工程建設的重要環(huán)節(jié),在進行加固方法的選擇時,首先需要仔細查明邊坡的巖性、水文條件,合理預測高邊坡可能的破壞方式,然后結合工程特點,提出相應的加固方案,最后綜合考慮施工方法和經濟條件選擇便于實施的加固方案。

各種高邊坡的加固方式均有自身的優(yōu)點,將多種加固方式聯合使用,更容易獲得安全、經濟的綜合效益。

參考文獻

[1]黃振鶴,張華.高邊坡設計與加固的思考[J]. 巖土工程界.2004,7(8):69-74.

[2]詹旭靜,趙偉飛.淺談錨桿錨索在高邊坡上的應用[J].黑龍江科技信息.2008(23):222.

[3]梁勇.預應力錨索框架在公路高邊坡加固中的應用[J].韶關學院學報·自然科學.2006,27(6):75-78.

[4]郎鵬飛.壓力分散型錨索在高邊坡錨固工程中的應用[J].路基工程.2003(2):26-30.

[5]余桂紅.SNS柔性防護在高邊坡治理中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程).2001(5):14-15.