有關水利工程中高邊坡的加固治理分析

楊文鵬

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830091)

有關水利工程中高邊坡的加固治理分析

楊文鵬

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830091)

文章首先針對水利工程中影響高邊坡穩定性的原因進行介紹，總結為地層巖性、地質結構、水文條件以及地形地貌4方面。在此基礎上不斷的探討影響高邊坡加固治理的有效技術方法，針常用加固措施的具體施工過程進行介紹，為水利工程建設穩定性提升創造有利條件，并幫助進一步解決常見技術性問題，促進工程使用效率提升。

水利工程；高邊坡；邊坡失穩；加固治理

1 水利工程中高邊坡加固治理的意義

水利工程項目建設中，高邊坡部分很容易出現滑落問題，影響到最終工程的安全使用。高邊坡受自身結構影響遭受到雷雨天氣后結構表面穩定性因此受到影響，僅僅通過后期防護來解決問題，高邊坡破損問題一旦出現影響也已經存在，后續的養護維修不但增大的成本投入，同時也導致水利工程的功能實現受到影響。而通過高邊坡加固治理措施的落實這些問題均得到了預防控制，高邊坡是按照一定范圍進行劃分的，其穩定性直接關系到水利工程施工建設項目是否成功，因此在加固治理措施的選擇上也要充分體現出水利工程的建設規模，選擇更合理的加固治理方案，以此來促進水利工程使用功能得到實現，并在現場達到一個更理想的建設管理效果。

2 水利工程中高邊坡失穩的原因

2.1 地層巖性

地層結構中巖石的性質比較松散，這樣的巖石層在承載性能上嚴重不足，同時高邊坡自身結構重量比較大，如果僅依靠巖石層的承載能力來對工程結構進行支撐，自然在質量安全上不能達預期標準。常常出現的問題是在所開展的水利工程建設中高邊坡已經達到了設計穩定性標準，但實際使用中仍然會受到現場環境因素的影響，地層巖性承載能力與穩定性不足，導致建設在基層巖石基礎上的高邊坡出現穩定性失衡的現象，并不能為水利工程提供穩定基礎環境。地層巖性及其組合是構成高邊坡的物質基礎,巖性決定巖石的強度、抗風化能力、巖體結構及所能保持的邊坡高度。巖石軟弱,風化深度大,構造破碎嚴重,當切坡高度、陡度達到一定值時會發生失穩現象[1]。

2.2 地質構造

這一原因表現為基層存在地質斷裂層，承載能力自然也是不均衡的，水利工程的綜合質量管理中，這一內容也是很難體現的，通過簡單的技術性方法來配合解決常見問題，最終的工程建設質量才能得到提升。影響高邊坡的穩定性因素中，地質結構影響所占比例也最大，對此加強管理計劃的落實應用，也能得到更深入的解決，并為后續計劃開展創造一個有利環境，這也是解決問題的有效方法之一，斷層區域離地表越近這種影響也更加嚴重，高邊坡的自身結構受基層地質影響也十分嚴重，僅僅通過簡單的防護治理方法是很難達到效果，針對基層地質問題仍然要從地基處理加固方面解決[2]。

2.3 地形地貌

受這一因素影響高邊坡很容易發生滑坡問題，滑坡雖然能夠通過簡單的治理方法解決，但如果在不合理的建設區域進行水利工程施工，這種影響問題也會更加嚴重，高邊坡的滑坡問題也會逐漸增大。最終導致結構坍塌的嚴重問題，地形地貌問題是很難解決的，只能在前期設計中對區域進行合理選擇。受基層這種地形地貌的影響，會對高邊坡產生一個張應力，坡面頂部因此損壞，出現嚴重的質量安全問題。

2.4 水文條件

水文深度增大后，基層結構的穩定性因此而發生改變，地下水水位變化受多種因素影響，例如降雨、氣候季節變化等。因此水利工程建設任務完成后，在基層中也可能會因水文變化而出現結構受力體系改變的現象，經過一段時間的發展最終導致整體承載力下降，難以達到預期的建設管理效果。水文條件問題前期治理也能得到適當的控制，降低對水利工程高邊坡穩定性的影響[3]。

3 水利工程中高邊坡的加固治理措施

3.1 混凝土抗滑結構的運用

3.1.1 混凝土沉井

以漫灣水利工程為例，井壁上部厚85cm，下部厚95cm；橫隔墻厚度為60cm，隔墻底高于刃腳踏面2.0m，便于操作人員在井底自由通行。沉井深13m，分成3、2、3m高的5節。沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉、填心4個階段。下沉采用人工開挖方式，由人力除渣，簡易設備運輸，下沉過程中需控制防偏問題，做到及時糾正。沉井就位后清洗基面，設置φ35錨桿(錨桿間距為3m，深4.5m)，再澆筑150號混凝土封底，最后用100號毛石混凝土填心。針對水利工程的高邊坡施工建設區域進行整平處理，使平整度達到均衡，地下水文發生變化時，也要避免因地下水涌入而影響到加固效果，檢驗周邊的混凝土漿料施工后凝固的強度提升情況，當提升到70%左右時，可以進行后續的封底施工，這樣不會造成周邊結構變形。

3.1.2 混凝土擋墻

同樣是運用混凝土材料，但與沉井法加固原理卻截然不同，通過增大高邊坡的側面支撐力來提升結構穩定性，以此來達到支護加固效果。擋墻修筑在高邊坡的側下方，可以有效的治理滑坡問題，當使用中的高邊破滑落現象利用擋墻避免范圍繼續擴大，施工中需要注意的問題時基層排水系統修筑，在擋墻的合理位置預留排水管道的布設孔，既要保障結構穩定性，同時更應該避免基層積水不能及時排出的問題。在加固前對高邊坡尺寸參數再次確定，并掌握需要加固的強度，這樣在最終的施工厚度控制上才更加合理，進一步避免了工程隱患問題發生。

3.2 錨固技術的運用

3.2.1 錨固洞

漫灣水利工程中，使用1000kN級錨索1647根、1600kN級錨索25根、3000kN級錨索758根、6000kN級錨索18根，均為膠結式內錨頭的預應力錨索，采取后張法施工。預應力錨索由錨索體、內錨頭、外錨頭三部分組成。內錨頭用純水泥漿或砂漿作膠結材料，其長度1000kN級為5-6m，3000kN級為8-10m，6000kN級為10-13m；外錨頭為鋼筋混凝土結構，與基巖接觸面的壓應力控制在2.0MPa以內。錨固洞深度確定后從上端開始逐漸增大加固的深度，待混凝凝固后形成一個穩定的加固體系，將高邊坡所帶來的壓力均勻的分散在基層結構中，也避免硬性損傷問題出現。選擇運用加固技術前要有明確的針對目標與方向，深入探討問題的解決原因，達到一個理想的建設管理效果，這樣才能在確保工程安全使用的同時避免發生材料浪費的現象，工程造價成本也得到了合理控制[4]。

3.2.2 噴混凝土護坡

混凝土噴射護坡加固方法同樣也具有滑坡治理效果，同時也增大了整體邊坡的承載能力與結構穩定性。按照所計算得出的比例對混凝土漿料進行預制，由于邊坡具有一定的坡度，如果漿料凝固時間久可能會出現噴射加固不均勻的現象，針對這一問題，可以通過使用化學外加劑來進一步提升加固效果，在噴射階段避免對噴頭造成堵塞，漿料在邊坡表面流動進入到更深層次，這樣符合加固的使用需求，凝固后結構表面強度也會有明顯提升。如果邊坡的面積比較大，選擇這種加固方法可能會受到一定影響，必要時也可以通過邊坡局部噴射的方法來提升結構承載能力，來達到理想的加固效果。經過結構之間的相互配合來進一步促進穩定性提升。混凝土護坡施工速度十分快，工作效率高，治理加固高邊坡的成本較低，并可以與錨桿相結合，發揮良好的加固作用。噴混凝土護坡施工之前，需要清理巖層碎石，并安裝錨栓，從而更好的固定巖石，防止出現滑坡等問題。

3.2.3 預應力錨固技術

預應力技術在很多工程加固支護中都會選擇使用，可以在小范圍內進行，并且加固效果理想，對于加固過程中可能會遇到的問題，通過這種相互控制方法也能得到更深入的解決。高邊坡深層地質結構中存在斷裂或者巖石結構脆弱的現象時，向地基中預埋鋼筋材料，并觀察材料進入到基層后基層的承載能力是否得到了提升。也可以通過地下混凝土漿料加固的方法來達到預應力提升效果。為后續施工建設創造一個適合的基礎環境。通過這種方法來繼續深入提升現場的加固控制效果。預應力錨固技術選擇前對于鋼筋混凝土材料的強度與標號都要合理控制，否則達不到預期的加固效果。

3.3 排水節水技術運用

當地基中存在大量的技術不能及時排出的高邊坡穩定性也會因此受到影響，針對這一問題，在所選擇的加固支護技術中，通過節水排水也可以達到預期效果。水利工程使用環境避免特殊，對于基層結構修筑要選擇防滲透材料，避免滲透造成基層積水增多，降低對高邊坡基層的影響壓力。也可以選擇修筑溝渠的方法來促進排水，自然降雨所產生的積水會隨著溝渠導流到指定區域內，對于溝渠的布設也要嚴格設計，確保能夠發揮排水效果，同時也要降低對周邊生態環境所帶來的影響，這樣才能切實有效的解決問題。采取措施排除地表水，能夠降低巖土體中空隙水壓力，減少滑動力，從而增強高邊坡穩定性。

4 結 語

綜上所述，在節約能源，開發新能源的時代背景下，水利水電工程的數量不斷增加，然而在很多水利水電工程施工中，出現了高邊坡失穩現象，造成了較為嚴重的經濟損失。高邊坡穩定性問題在水利水電工程施工中十分重要，甚至在一些情況下成為決定工程成敗的關鍵性因素。

[1]王玉峰,程謙恭,黃英儒.不同支護模式下黃土高邊坡開挖變形離心模型試驗研究[J].巖石力學與工程學報,2014(05):25-26.

[2]蔣水華,李典慶,黎學優,等.錦屏一級水電站左岸壩肩邊坡施工期高效三維可靠度分析[J].巖石力學與工程學報,2015(02):20-21.

[3]揭光政.極限分析和Monte-Carlo方法相結合的路基高邊坡的局部可靠度和加固效果研究[J].湖南交通科技,2016(02):28-29.

[4]馬克,唐春安,李連崇,等.基于微震監測與數值模擬的大崗山右岸邊坡抗剪洞加固效果分析[J].巖石力學與工程學報,2013(06):56-57.

1007-7596(2017)07-0117-03

2017-06-18

楊文鵬(1981-)，男，四川雅安人，工程師，從事工程地質工作。

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