水利水电工程高边坡的加固方法

周　邦　丁阳国

摘要:介绍了水利水电工程高边坡的加固方法,比较了各种加固方法的优缺点,提出了选择高边坡加固方法应考虑的因素。

关键词:水利水电;高边坡;加固

1 引言

随着中国大量高坝建设的进行,高边坡的加固问题在水电建设中表现突出。一般认为高度大于30m的岩质边坡为高边坡,土质边坡大于20m即为高边坡。高边坡的稳定性问题在铁路、公路、矿山和水利建设中早已存在,近年来随着中国大量高坝建设的进行,高边坡的加固问题在水电建设中表现的尤为突出。由于边坡失稳而造成工程重大事故,人身伤亡和巨大的经济损失时有发生,不少高边坡工程地段已成为制约着电站建设进度、甚至成为工程成败的重要因素。

高边坡的稳定性受控于边坡所在岩土体的基本特性-地层岩性、地质构造、岩体结构、坡体结构及水文地质条件等,以及人为改造的程度-开挖高度、坡形和坡度。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性,使得高边坡加固方法选择也十分复杂,至今还没选择标准[1]。

2 水利水电工程高边坡的加固方法

2.1 抗滑挡土墙支护

抗滑挡土墙指的是为防止路基填土或山坡岩土坍塌而修筑的、承受土体侧压力的墙式构造物。抗滑挡土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法,它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡,阻止滑坡体变形的延展。挡土墙的设计应根據现场的实际情况,如地质条件、材料供应状况等进行,因地制宜,方能设计出合理、经济的挡土墙。

2.2 抗滑桩加固

抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。抗滑桩由于能有效而经济地治理滑坡,尤其是滑动面倾角较缓时,其效果更好,因此在边坡治理工程中得到了广泛采用。具有布置灵活、施工简便、施工对滑坡稳定影响小等优点。

2.3 锚索及预应力锚索加固

锚索支护通过锚索将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊于稳定的岩土体中,以防止其离层滑落。起悬吊作用的锚杆,提供足够拉力,用以克服滑落岩土体的重力或下滑力,来维持危岩稳定。预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架, 由框架对不稳定坡体施加一个预应力,将不稳定松散岩体挤压,使岩体间的正压力和摩阻力大大提高,增大抗滑力,限制不稳定坡体的发育,从而起到加固边坡、稳定坡体的作用[2]。

当岩层风化破碎严重、节理发育,破碎岩层较厚的情况下,如果继续风化,将导致坠石或小型崩塌,从而影响整个边坡的稳定性。该方法有较高的强度,较好的抗裂性能,能使坡面内一定深度内的破碎岩层得以加强,并能承受少量的破碎体所产生的侧压力。

2.4 预应力锚索框架加固

预应力锚索框架是随着锚固技术发展起来的,早在上世纪90年代,日本在现浇钢筋混凝土锚固护坡的基础上,应用了PC(PretressingConcrete)格构锚固工法和Q&S(Qvick&Strong)框架工法。前者是由预制预应力混凝土框架和灌浆锚索组成,它将传统的现浇四菱锥台式锚墩结构改为预制应力混凝土构件。后者将预先在工厂加工组装好的矩形钢筋笼,按矩形或菱形布置于边坡上,然后在钢筋笼上喷射混凝土。

预应力锚索框架结合仰斜疏干孔既能治理滑坡也可加固边坡,还能有效保护坡体,具有技术先进、施工简便、经济美观、安全可靠等优点,是一项能起到综合治理作用的系统措施,有较大的推广价值[3]。

2.5 压力分散型锚索在高边坡加固

压力分散型锚索是近年来发展的一项新技术,在不同长度的无粘结钢绞线末端套以钢质承载板和挤压簧、挤压套,当锚索受力时,在不同深处的承载板将压应力通过浆体传递给被加固体,对在锚固范围内的被加固体提供被分散的锚固力[4]。

压力分散型锚采用独特的结构构造和施工工艺,将锚索锚固段受到的集中拉力分散为几个较小的压力区,分部段作用于较短的锚固体上,使锚固体与周围岩土的粘结应力峰值大幅降低并较均匀地分散到整个锚固段长度上,从根本上充分发挥了岩土的抗剪强度,显著地提高了锚索的承载能力。因为压力分散型预应力锚索的灌浆体由受拉改为受压状态,灌浆体不易开裂,有利于锚索体防水、防腐。

2.6 SNS 柔性防护技术[5]

SNS是一种采用柔性拦石网防护技术,利用钢绳作为主要构成部分来防护高边坡危岩危害的柔性安全网防护系统,其柔性和高强度更能适应于抗击集中荷载和高冲击荷载,对于坡度较陡的高能量崩塌落石,SNS 钢绳网系统是一种理想的防护方法。

SNS柔性防护系统技术新颖,施工工艺简单,工期短,见效快,在高边坡危石、崩岩病害治理中具有广阔的应用前途。

此外,还有使用混凝土沉井、锚固洞等其它高边坡加固方法,以其将以上各种加固方式联合使用。

3 高边坡加固方法的对比分析

抗滑挡土墙是治坡工程中最常用的一种方法,通过修建的土墙直接防止高边坡的失稳。抗滑桩加固方法应用广泛,尤其适用于滑动面倾角较缓的高边坡。

锚索及预应力锚索加固、预应力锚索框架加固、压力分散型锚索加固等三种方法的加固原理相似,均是通过锚索将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊于稳定的岩土体中,以防止其离层滑落,适用于有软弱、松动、不稳定的岩体的高边坡;不同之处在与锚索的形式、制作方法及耐久性等不一样。具体应根据需加固高坡的地层岩性、地质构造、地形地貌、水文地质条件、降雨及加固边坡的施工方法等因素,进行合理选择。

SNS柔性防护技术是一种新型的高边坡加固方法,主要是适用于有危石、崩岩等危险的高边坡。

结论:

水利电工程高边坡的加固是水电工程建设的重要环节,在进行加固方法的选择时,首先需要仔细查明边坡的岩性、水文条件,合理预测高边坡可能的破坏方式,然后结合工程特点,提出相应的加固方案,最后综合考虑施工方法和经济条件选择便于实施的加固方案。

各种高边坡的加固方式均有自身的优点,将多种加固方式联合使用,更容易获得安全、经济的综合效益。

参考文献

[1]黄振鹤,张华.高边坡设计与加固的思考[J]. 岩土工程界.2004,7(8):69-74.

[2]詹旭静,赵伟飞.浅谈锚杆锚索在高边坡上的应用[J].黑龙江科技信息.2008(23):222.

[3]梁勇.预应力锚索框架在公路高边坡加固中的应用[J].韶关学院学报·自然科学.2006,27(6):75-78.

[4]郎鹏飞.压力分散型锚索在高边坡锚固工程中的应用[J].路基工程.2003(2):26-30.

[5]余桂红.SNS柔性防护在高边坡治理中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2001(5):14-15.