有关水利工程中高边坡的加固治理分析

杨文鹏

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830091)

有关水利工程中高边坡的加固治理分析

杨文鹏

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830091)

文章首先针对水利工程中影响高边坡稳定性的原因进行介绍，总结为地层岩性、地质结构、水文条件以及地形地貌4方面。在此基础上不断的探讨影响高边坡加固治理的有效技术方法，针常用加固措施的具体施工过程进行介绍，为水利工程建设稳定性提升创造有利条件，并帮助进一步解决常见技术性问题，促进工程使用效率提升。

水利工程；高边坡；边坡失稳；加固治理

1 水利工程中高边坡加固治理的意义

水利工程项目建设中，高边坡部分很容易出现滑落问题，影响到最终工程的安全使用。高边坡受自身结构影响遭受到雷雨天气后结构表面稳定性因此受到影响，仅仅通过后期防护来解决问题，高边坡破损问题一旦出现影响也已经存在，后续的养护维修不但增大的成本投入，同时也导致水利工程的功能实现受到影响。而通过高边坡加固治理措施的落实这些问题均得到了预防控制，高边坡是按照一定范围进行划分的，其稳定性直接关系到水利工程施工建设项目是否成功，因此在加固治理措施的选择上也要充分体现出水利工程的建设规模，选择更合理的加固治理方案，以此来促进水利工程使用功能得到实现，并在现场达到一个更理想的建设管理效果。

2 水利工程中高边坡失稳的原因

2.1 地层岩性

地层结构中岩石的性质比较松散，这样的岩石层在承载性能上严重不足，同时高边坡自身结构重量比较大，如果仅依靠岩石层的承载能力来对工程结构进行支撑，自然在质量安全上不能达预期标准。常常出现的问题是在所开展的水利工程建设中高边坡已经达到了设计稳定性标准，但实际使用中仍然会受到现场环境因素的影响，地层岩性承载能力与稳定性不足，导致建设在基层岩石基础上的高边坡出现稳定性失衡的现象，并不能为水利工程提供稳定基础环境。地层岩性及其组合是构成高边坡的物质基础,岩性决定岩石的强度、抗风化能力、岩体结构及所能保持的边坡高度。岩石软弱,风化深度大,构造破碎严重,当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象[1]。

2.2 地质构造

这一原因表现为基层存在地质断裂层，承载能力自然也是不均衡的，水利工程的综合质量管理中，这一内容也是很难体现的，通过简单的技术性方法来配合解决常见问题，最终的工程建设质量才能得到提升。影响高边坡的稳定性因素中，地质结构影响所占比例也最大，对此加强管理计划的落实应用，也能得到更深入的解决，并为后续计划开展创造一个有利环境，这也是解决问题的有效方法之一，断层区域离地表越近这种影响也更加严重，高边坡的自身结构受基层地质影响也十分严重，仅仅通过简单的防护治理方法是很难达到效果，针对基层地质问题仍然要从地基处理加固方面解决[2]。

2.3 地形地貌

受这一因素影响高边坡很容易发生滑坡问题，滑坡虽然能够通过简单的治理方法解决，但如果在不合理的建设区域进行水利工程施工，这种影响问题也会更加严重，高边坡的滑坡问题也会逐渐增大。最终导致结构坍塌的严重问题，地形地貌问题是很难解决的，只能在前期设计中对区域进行合理选择。受基层这种地形地貌的影响，会对高边坡产生一个张应力，坡面顶部因此损坏，出现严重的质量安全问题。

2.4 水文条件

水文深度增大后，基层结构的稳定性因此而发生改变，地下水水位变化受多种因素影响，例如降雨、气候季节变化等。因此水利工程建设任务完成后，在基层中也可能会因水文变化而出现结构受力体系改变的现象，经过一段时间的发展最终导致整体承载力下降，难以达到预期的建设管理效果。水文条件问题前期治理也能得到适当的控制，降低对水利工程高边坡稳定性的影响[3]。

3 水利工程中高边坡的加固治理措施

3.1 混凝土抗滑结构的运用

3.1.1 混凝土沉井

以漫湾水利工程为例，井壁上部厚85cm，下部厚95cm；横隔墙厚度为60cm，隔墙底高于刃脚踏面2.0m，便于操作人员在井底自由通行。沉井深13m，分成3、2、3m高的5节。沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉、填心4个阶段。下沉采用人工开挖方式，由人力除渣，简易设备运输，下沉过程中需控制防偏问题，做到及时纠正。沉井就位后清洗基面，设置φ35锚杆(锚杆间距为3m，深4.5m)，再浇筑150号混凝土封底，最后用100号毛石混凝土填心。针对水利工程的高边坡施工建设区域进行整平处理，使平整度达到均衡，地下水文发生变化时，也要避免因地下水涌入而影响到加固效果，检验周边的混凝土浆料施工后凝固的强度提升情况，当提升到70%左右时，可以进行后续的封底施工，这样不会造成周边结构变形。

3.1.2 混凝土挡墙

同样是运用混凝土材料，但与沉井法加固原理却截然不同，通过增大高边坡的侧面支撑力来提升结构稳定性，以此来达到支护加固效果。挡墙修筑在高边坡的侧下方，可以有效的治理滑坡问题，当使用中的高边破滑落现象利用挡墙避免范围继续扩大，施工中需要注意的问题时基层排水系统修筑，在挡墙的合理位置预留排水管道的布设孔，既要保障结构稳定性，同时更应该避免基层积水不能及时排出的问题。在加固前对高边坡尺寸参数再次确定，并掌握需要加固的强度，这样在最终的施工厚度控制上才更加合理，进一步避免了工程隐患问题发生。

3.2 锚固技术的运用

3.2.1 锚固洞

漫湾水利工程中，使用1000kN级锚索1647根、1600kN级锚索25根、3000kN级锚索758根、6000kN级锚索18根，均为胶结式内锚头的预应力锚索，采取后张法施工。预应力锚索由锚索体、内锚头、外锚头三部分组成。内锚头用纯水泥浆或砂浆作胶结材料，其长度1000kN级为5-6m，3000kN级为8-10m，6000kN级为10-13m；外锚头为钢筋混凝土结构，与基岩接触面的压应力控制在2.0MPa以内。锚固洞深度确定后从上端开始逐渐增大加固的深度，待混凝凝固后形成一个稳定的加固体系，将高边坡所带来的压力均匀的分散在基层结构中，也避免硬性损伤问题出现。选择运用加固技术前要有明确的针对目标与方向，深入探讨问题的解决原因，达到一个理想的建设管理效果，这样才能在确保工程安全使用的同时避免发生材料浪费的现象，工程造价成本也得到了合理控制[4]。

3.2.2 喷混凝土护坡

混凝土喷射护坡加固方法同样也具有滑坡治理效果，同时也增大了整体边坡的承载能力与结构稳定性。按照所计算得出的比例对混凝土浆料进行预制，由于边坡具有一定的坡度，如果浆料凝固时间久可能会出现喷射加固不均匀的现象，针对这一问题，可以通过使用化学外加剂来进一步提升加固效果，在喷射阶段避免对喷头造成堵塞，浆料在边坡表面流动进入到更深层次，这样符合加固的使用需求，凝固后结构表面强度也会有明显提升。如果边坡的面积比较大，选择这种加固方法可能会受到一定影响，必要时也可以通过边坡局部喷射的方法来提升结构承载能力，来达到理想的加固效果。经过结构之间的相互配合来进一步促进稳定性提升。混凝土护坡施工速度十分快，工作效率高，治理加固高边坡的成本较低，并可以与锚杆相结合，发挥良好的加固作用。喷混凝土护坡施工之前，需要清理岩层碎石，并安装锚栓，从而更好的固定岩石，防止出现滑坡等问题。

3.2.3 预应力锚固技术

预应力技术在很多工程加固支护中都会选择使用，可以在小范围内进行，并且加固效果理想，对于加固过程中可能会遇到的问题，通过这种相互控制方法也能得到更深入的解决。高边坡深层地质结构中存在断裂或者岩石结构脆弱的现象时，向地基中预埋钢筋材料，并观察材料进入到基层后基层的承载能力是否得到了提升。也可以通过地下混凝土浆料加固的方法来达到预应力提升效果。为后续施工建设创造一个适合的基础环境。通过这种方法来继续深入提升现场的加固控制效果。预应力锚固技术选择前对于钢筋混凝土材料的强度与标号都要合理控制，否则达不到预期的加固效果。

3.3 排水节水技术运用

当地基中存在大量的技术不能及时排出的高边坡稳定性也会因此受到影响，针对这一问题，在所选择的加固支护技术中，通过节水排水也可以达到预期效果。水利工程使用环境避免特殊，对于基层结构修筑要选择防渗透材料，避免渗透造成基层积水增多，降低对高边坡基层的影响压力。也可以选择修筑沟渠的方法来促进排水，自然降雨所产生的积水会随着沟渠导流到指定区域内，对于沟渠的布设也要严格设计，确保能够发挥排水效果，同时也要降低对周边生态环境所带来的影响，这样才能切实有效的解决问题。采取措施排除地表水，能够降低岩土体中空隙水压力，减少滑动力，从而增强高边坡稳定性。

4 结 语

综上所述，在节约能源，开发新能源的时代背景下，水利水电工程的数量不断增加，然而在很多水利水电工程施工中，出现了高边坡失稳现象，造成了较为严重的经济损失。高边坡稳定性问题在水利水电工程施工中十分重要，甚至在一些情况下成为决定工程成败的关键性因素。

[1]王玉峰,程谦恭,黄英儒.不同支护模式下黄土高边坡开挖变形离心模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2014(05):25-26.

[2]蒋水华,李典庆,黎学优,等.锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期高效三维可靠度分析[J].岩石力学与工程学报,2015(02):20-21.

[3]揭光政.极限分析和Monte-Carlo方法相结合的路基高边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]马克,唐春安,李连崇,等.基于微震监测与数值模拟的大岗山右岸边坡抗剪洞加固效果分析[J].岩石力学与工程学报,2013(06):56-57.

1007-7596(2017)07-0117-03

2017-06-18

杨文鹏(1981-)，男，四川雅安人，工程师，从事工程地质工作。

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