水利水電工程施工中的高邊坡加固技術

吳高琴 王家武 石 偉

水利水電工程施工中的高邊坡加固技術

吳高琴 王家武 石 偉

（丹江口市宇箭水利電力工程有限責任公司，湖北 十堰 442700）

在實際工程中，高邊坡問題在水利水電施工中較為常見，因其邊坡高度超出相應限度，具有更大的滑坡風險，嚴重妨礙水利施工安全。為此，要想提升高邊坡穩(wěn)定性，必然要從加固技術入手，在合理選定高邊坡加固技術基礎上，嚴格管控施工流程，確保達到預期的高邊坡加固效果。本文首先探討高邊坡加固的重要性，研究了高邊坡失穩(wěn)的潛在因素，分析了多種高邊坡加固技術，并以預應力錨固技術為重點，給出了詳細的技術應用流程，以期對高邊坡加固施工有所幫助。

水利水電工程；高邊坡；加固技術

受地理地質及環(huán)境影響影響，高邊坡在水利水電施工中具較大加固難度，而且高邊坡的形成具有普遍性，若不重視加固技術應用，會加大高邊坡的事故風險。水利水電施工中，明渠、溢洪道等均需做好邊坡處理工作，而高邊坡存在失穩(wěn)可能，如有邊坡問題發(fā)生，水利水電施工人員應及時處置，還要制定科學邊坡加固防護措施，以獲得安全、穩(wěn)定的高邊坡結構。下面將就此展開詳述。

1 高邊坡失穩(wěn)的潛在因素

盡管對高邊坡加固有所重視，但受施工設計及外部因素影響，高邊坡的穩(wěn)定性往往難以保障。在水利水電施工設計中，如果并不重視高邊坡的設計與規(guī)劃，以至于存在設計缺陷，將加大高邊坡失穩(wěn)可能[1]。而且在高邊坡施工環(huán)節(jié)，如果刻意的加快進度，縮短水利水電施工工期，而錯誤的使用爆破、隨意開挖等方式，同樣會帶來高邊坡失穩(wěn)風險。水利水電施工人員在現(xiàn)場有臨時居住區(qū)，若對生活用水排放缺乏規(guī)劃，也可能因滲透而加大高邊坡失穩(wěn)可能。不僅如此，高邊坡施工通常要嚴格制度要求，而因管理缺失，在實際高邊坡作業(yè)時可能出現(xiàn)違章施工、劣質材料等問題，也會妨礙高邊坡加固技術應用效果，帶來水利施工安全隱患。一般而言，高邊坡失穩(wěn)潛在因素中，人為因素影響較大，但總體上使可防、可控的，通過做好加固技術培訓，科學管理高邊坡施工機械，落實加固施工監(jiān)管，可實現(xiàn)高邊坡施工問題的有效預防。

除設計、施工、制度等人為因素外，高邊坡失穩(wěn)的風險更多的在于環(huán)境因素[2]。滑坡作為其主要的危害，高邊坡加固時需著重考慮地質構造、巖土特性、水文狀況、降雨等可能帶來高邊坡失穩(wěn)的諸多要素。在不同地質巖層條件下，高邊坡的滑坡風險也有差異，應在邊坡加固前，嚴格履行勘察工作，研究高邊坡范圍內巖層特點，如有破碎、裂縫等情況，將會有更高的失穩(wěn)可能。同時，若勘察發(fā)現(xiàn)高邊坡下巖層強度足夠高，則代表著不易發(fā)生邊坡失穩(wěn)問題。地勢也會妨礙高邊坡穩(wěn)定性，若地勢相對平坦，則高邊坡所受張應力是較為有限的，不易出現(xiàn)巖層裂縫問題，高邊坡加固的難度也相應降低。

2 高邊坡加固相關技術應用

2.1 混凝土抗滑結構

2.1.1混凝土沉井

在水利水電施工中，通過將沉井應用于高邊坡，可發(fā)揮抗滑、擋土等功效，進而改善高邊坡穩(wěn)定性[3]。沉井結構設計關系其抗滑效果，應當結合其場地、受力等條件，選擇合適的沉井結構。對于沉井而言，其是由混凝土框架組成的，不能進行整體施工，而是要細化為數(shù)節(jié)。為提高沉井施工效果，需明確其工藝流程，對場地平整與沉井制作可同時進行，然后需依次進行封底、沉降下沉等操作，而這也是沉井應用的關鍵所在，應給予更大關注。通過實踐發(fā)現(xiàn)，對于沉井工程而言，關鍵要看其下沉質量，若控制不當，會妨礙沉井施工效率及質量。由于井壁土體摩擦的存在會影響下沉質量，需使其盡可能減少，需要注意混凝土強度檢測，通常要求在挖土下沉前須達到強度標準。防偏、糾偏也是沉井下沉操作需注意的問題，要盡量減少沉井誤差。要注意基底清理，而且封底在進行實際澆筑前，應滿足強度要求，以免影響封底質量。

2.1.2混凝土抗滑樁

在水利施工中，為解決高邊坡穩(wěn)定問題，通常會用到抗滑樁，而且主要針對的是淺層、中層滑坡問題。通過將其安裝在滑坡的前端，而且作為柱形構件，在外力作用下可與滑坡內層巖層牢牢結合，進而為邊坡滑體提供阻力，降低高邊坡滑坡危害。在實際應用中，抗滑樁要想達到更佳的防滑效果，需要注意釘入深度的控制，通常置于邊坡巖層的抗滑樁長度部分要達到１／３左右，在無巖層的高邊坡，也可將抗滑樁置于穩(wěn)定土層，也能起到很好的抗滑效果。抗滑樁的使用，通常還要經(jīng)過灌漿環(huán)節(jié)，這樣可增強樁體與巖土的結合度，這樣在有下滑力產(chǎn)生時，抗滑樁可具有更強承受力，邊坡防滑效果明顯。

2.1.3混凝土擋墻

為預防高邊坡滑坡問題，混凝土擋墻也有較多應用，通過設置擋墻，在其自重作用下可對滑坡起一定支擋作用，而且在使用時，還需完善擋墻工程的排水設施[4]。擋墻的使用，可促使滑坡受力向著穩(wěn)態(tài)發(fā)展，擋墻也阻斷了延伸過程，其在高邊坡加固中的優(yōu)勢在于起效快且簡單，有著較大應用空間。當具體進行擋墻施工時，需合理控制基礎深度，通常需預先進行滑動面分析，了解其位置及結構特征，然后進行擋墻施工設計。要做好排水、泄水工作，通常需預留泄水孔，可減少邊坡方向上擋墻所受到的靜水壓力，對于擋墻基礎穩(wěn)定也有幫助，可避免因積水而導致?lián)鯄ψ陨沓霈F(xiàn)滑移。

2.2 高邊坡錨固技術

2.2.1噴射混凝土護坡

在高邊坡加固施工中，噴射混凝土護坡更為高效，而且省去了模板支立環(huán)節(jié)，可直接利用專業(yè)機械，將高邊坡防護所需混凝土材料集中進行機械化處置，這也是較為新型的高邊坡防護技術。在實際應用中，混凝土經(jīng)過高速噴射，可形成良好的臨時支護結構，相較于木質支護有強度優(yōu)勢，相對于鋼支護也更為節(jié)省。而若直接用于高邊坡的永久支護，相較于其他混凝土支護結構，在早期階段也具有強度優(yōu)勢[5]。還可搭配錨桿進行施工，能夠降低高邊坡加固施工強度，減少混凝土材料消耗。而且，在高邊坡施工環(huán)境下，噴射混凝土省去模板部分，也無需進行拱架安裝，有效改善洞內空間利用，還能夠緊隨開挖工作，縮短邊坡巖土暴露時長，防護效果顯著。

2.2.2錨固洞

在對高邊坡進行加固處置中，錨固洞可起到良好穩(wěn)定效果。但要想更大程度發(fā)揮錨固洞使用效果，需要遵循相應原則，需自上而下、自內而外逐層進行錨固洞加固施工，并且在相同高程下，適宜采用跳洞開挖的方式，可有效預防不利結構面作用，確保錨固洞達到設計要求的抗滑力水平，降低高邊坡失穩(wěn)可能。

2.2.3預應力錨固技術

在該方式下，通過預先將錨索固定在高邊坡內部巖層中，并進行注漿提升錨固的牢固性，在其作用下可起到預應力加固的效果。混凝土框架與錨索組成預應力結構，將其施加在高邊坡坡體上，可產(chǎn)生較大的擠壓效果，使坡體經(jīng)受正壓力，進而產(chǎn)生更大的滑坡阻力，而且還能夠限制邊坡中不穩(wěn)定結構發(fā)展，有著良好的邊坡穩(wěn)固效應。在高邊坡加固施工中，預應力錨固有著明顯技術優(yōu)勢。借助于錨索的加固作用，可有效改善高邊坡結構條件，還能節(jié)省開挖作業(yè)量，提升高邊坡施工效率，而且還能夠用于壩體、壩基的加固。利用預應力錨固技術，可使集中荷載趨于分散，降低其破壞性。

2.3 減載、排水等措施

2.3.1表里排水措施

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高邊坡滑坡與表里水源有較大關聯(lián)，在加固技術應用中，需尤為重視排水工作。①地表水的攔截與排除，在高邊坡施工中，若雨水、泉水等流入到邊坡范圍，在浸泡、沖擊作用下，會加劇高邊坡失穩(wěn)風險，為此需對其加以攔截并排除。通常需完善排水溝、攔水溝設施，避免地表水侵入邊坡。在對高邊坡進行排水系統(tǒng)布設時，要考慮地形因素，盡可能將自然溝谷融入其間，提高地表水排除效率。通過攔截并排除地表水，可降低邊坡巖土含水量，降低其內部滑動力，有效規(guī)避高邊坡滑坡事故。②地下水的排除，在高邊坡加固施工時，要考慮淺層與深層地下水的區(qū)別，并采取差異化的排水設施。對于深層地下水，需要在高邊坡范圍構建集水井、盲溝等設施，而對于淺層地下水，則需要進行截水溝的設置，降低地下水對邊坡的影響。借此能夠有效控制高邊坡的地下水位，為其提供良好的邊坡穩(wěn)定條件。

2.3.2減載反壓措施

荷載過大也是高邊坡滑坡的重要誘因，借助于減載反壓措施，可起到很好的改善作用。通過除去滑坡體后緣巖土部位，可實現(xiàn)高邊坡的減載，進而有效限制滑坡力的增長，但在實際應用中，僅僅采用減載措施的效果并不好，還需要配合使用反壓措施。所謂反壓，也就是將減載施工中所去除的巖土部位放置在邊坡的前緣范圍，可起到一定的阻滑效果，該方法適用于特定條件的高邊坡，也就具有上陡下緩特點的滑坡。

3 預應力錨固在高邊坡加固中的應用

3.1 錨孔鉆造環(huán)節(jié)

在進行洞室開挖時，施工人員應當根據(jù)施工設計樁編號，借助拉線尺來完成測量工作，做好水準測量工作，并在此基礎上完成放線施工。利用專門設備來準確定位錨孔位置。在布置鉆機設備時，應當結合鉆孔位置和傾斜度等因素來開展施工。錨孔下傾程度和水平面夾角大小在20°左右，傾角誤差絕對值不超過1°，方位誤差絕對值不超過2°。在鉆孔過程中，部分工序需要使用錨索，此時應當采取干鉆措施，避免使用開水鉆，同時及時將地下水位和地質特點等方面的信息記錄下來，并采取檢測措施。例如鉆孔深度應當超過工程要求深度，深度也不宜過大，超出深度應當?shù)陀?0cm，在深度達標的前提下，應當避免直接終止鉆孔施工，調整時間在三分鐘和五分鐘之間，一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔雜質，應當快速將其清除，可以借助高壓氣體來實現(xiàn)，施工單位應當落實質檢工作，在質檢合格的前提下安裝錨索。

3.2 錨索制造環(huán)節(jié)

錨索對于預應力錨固至關重要，因此一定要重視錨索材質，一般選擇鋼鉸線，要求其強度大，弛荷載力小，保證下料的整齊性。施工誤差的絕對值不應當超過50毫米，保證一定的鋼絞線長度，一般在1.5米，并注重協(xié)調不同單元長度。在制作錨索時，需要在承載物上纏繞一定長度的鋼絞線，形狀為U型，并做好固定措施。在施工時還需要用到注漿管線和隔離架，鉆孔底部到注漿管線尾處長度大小為20厘米左右。當錨桿處于外露狀態(tài)時，需要做好標記。在輸送錨索時，應當避免出現(xiàn)彎折情況，做好注漿管線和隔離架的防護措施，避免產(chǎn)生損傷。

3.3 注漿施工環(huán)節(jié)

待完成錨孔鉆造后，還需進行注漿操作，工作人員應結合錨固施工技術要求，注重配比的合理性，嚴格按照高邊坡施工要求進行，在攪拌時注重攪拌的均勻性，保證注漿體的強度不低于45MPa。在注漿過程中，優(yōu)先考慮使用孔底返漿技術，向錨孔注漿，盡可能的保證一次完成，同時應當避免注漿間隔。在砂漿強度達標的前提下采取錨索張拉措施。施工人員需要及時記錄注漿流程相關內容，在正式注漿前，應當采取強度檢測措施，實驗次數(shù)一般為2次。當需要鎖定錨索張拉時，應當針對錨頭和縫隙等位置采取灌漿措施。

4 結束語

綜上所述，高邊坡在水利水電工程中較多存在，但受多重因素影響，高邊坡有著較大失穩(wěn)風險，進而出現(xiàn)滑坡等事故。為此，要重視高邊坡加固工作，應當結合其結構特點，合理選擇抗滑、錨固、減排減水等措施，并嚴格履行高邊坡加固施工環(huán)節(jié)要求，確保高邊坡整體穩(wěn)定性。

[1]李鵬.渠道高邊坡處理技術方法研究[J].河北水利,2020(05):15+19.

[2]孫友良.水利水電工程高邊坡的加固與治理策略研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2020,19(07):54-55.

[3]楊琛.水利水電工程施工中高邊坡加固技術的應用探討[J].建材與裝飾,2020(01):289-290.

[4]謝良冬.水利水電工程施工中的高邊坡加固技術分析[J].工程建設與設計,2019(18):201-202.

[5]高嘉胤.水利水電工程施工中高邊坡加固技術的應用探析[J].建材與裝飾,2019(16):285-286.

吳高琴（1967.06- ），女，漢，籍貫：湖北丹江口，職稱：工程師，學歷：本科，單位：丹江口市宇箭水利電力工程有限責任公司，研究方向：水利水電工程；王家武（1970.10- ），男，漢，籍貫：湖北丹江口，職稱：工程師，學歷：本科，單位：丹江口市宇箭水利電力工程有限責任公司，研究方向：土木工程專業(yè)；石偉（1985.10- ），男，漢，籍貫：湖北丹江口，職稱：工程師，學歷：本科，單位：單位：丹江口市宇箭水利電力工程有限責任公司，研究方向：土木工程專業(yè)。

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1007-6344（2021）04-0192-02