水利枢纽工程溢洪道高边坡处理技术

穆红波

(辽宁省朝阳市凌河保护区管理局,辽宁 朝阳 122000)

水利枢纽工程溢洪道高边坡处理技术

穆红波

(辽宁省朝阳市凌河保护区管理局,辽宁 朝阳 122000)

高边坡的稳定性直接影响到溢洪道的安全性和可用性，影响了整个水利枢纽工程的投资可行性。本文从高边坡方案优化设计角度出发，探讨高边坡的加固处理技术应用，详细阐述了高边坡加固处理技术，边坡锚喷支护处理、边坡锚喷支护施工、锚杆的加工与安装操作等。水利枢纽工程溢洪道高边坡的处理对于水利工程安全稳定的运行具有重要的意义。

水利枢纽工程；溢洪道；高边坡

1 工程概况

1.1 项目概况

本工程是一项集防洪、灌溉、发电等功能于一体的大型水利枢纽工程，对周边地区的水资源开发及利用起着重要的作用。工程的大坝为均质心墙土石坝，其中最高处为231 m，允许达到的最高水位为590 m，大坝的最大库容为114亿m3。在大型的水利枢纽工程中，溢洪道的建设是重要内容，大型的溢洪道能够满足水库水调节的功能需求，从而保证水库的安全使用。在溢洪道开挖的过程中，可能会形成约100 m的高边坡，正向坡比会达到1∶0.1[1]。

1.2 高边坡安全系数取值

高边坡设计和施工的安全系数主要参考以下内容设定：已经建成并投入使用的成功水电工程案例中的相关系数；国家相关的标准和法规要求；本工程的投资预算、工期长短以及施工环境难度；根据强度指标进行科学计算。采用刚体极限平衡法计算得到本工程的高边坡安全系数取值见表1。

2 高边坡优化方案

2.1 溢洪道上段情况分析

溢洪道上段段长为100 m，覆盖层厚5～10 m，最厚的区域厚度约为15 m，主要是由破积块碎土石组成。这一段溢洪道的内侧高边坡岩层向溢洪道内侧倾斜25°～35°，下部坡脚的位置主要是剪切破碎带和粉砂岩夹煤质页岩等较为软弱的岩层，边坡的稳定性较差。在对这部分结构进行切割等施工处理时，很容易引起岩质边坡顺着软弱层滑动，导致整体边坡失稳。因此，在高边坡开挖的过程中就须要施加临时以及永久性的支护措施。

表1 高边坡安全系数取值

此段溢洪道的地基部分主要是由剪切破碎带和粉砂岩夹煤质页岩组成，岩质软弱易破碎。在高边坡建成后产生的侧向应力作用下，这部分岩体的抗崩解能力较差，易产生突起变形，须要针对这部分地基采取加固措施专门处理。

2.2 溢洪道下段情况分析

溢洪道下段段长为310 m，其底板、挑流鼻坎主要是由置于风化卸荷的粉砂岩、中细粒砂岩、泥质粉砂岩等岩体组成，这一类岩体属于III～IV类岩体，承载力较好，一般需要施加一定的抗变形加固处理，对于特别陡峭的部分进行防滑处理[2]。在高陡的部分可能会出现岩层局部破碎或坡面个别松动的情况，在施工中增加锚喷支护的处理。

3 溢洪道高边坡处理技术

3.1 边坡锚喷支护处理

溢洪道下段高陡的部分使溢洪道存在易失稳的安全隐患，可以在施工中增加喷锚支护的处理。系统锚杆φ=25 mm、L=3.5 m，外露0.1 m，锚杆间排距为3 m×3 m，采用梅花形的布置方式，孔向与边坡面是垂直。喷涂C20混凝土，喷涂厚度10 cm，分两层喷射。对于特殊的地段，使用锚杆φ=27 mm、L=6 m，φ8@20 cm×20 cm的钢筋网，喷涂C20的混凝土，喷涂厚度为10 cm，分两层喷射完成。排水孔的深度为4 m，间距达到3 m×3 m，仰角为10°。

3.2 边坡锚喷支护施工

首先要完成锚杆钻孔点、格沟梁等测量工作，以及排水沟的定位，监测坡度，控制边坡沉降变形点。对工程设计方案中的基准点坐标和标高进行复测，核对所有数据准确无误后方可以进行施工。第一步，在坡面上放出中心线，中心线要能够满足纵横格沟梁的要求，找到直坡底线后在两侧搭建脚手架，拉起通线后在上面排列格沟横梁。定位纵格沟梁的基本步骤类似，先拉起中心线，再确定工作缝位置，按照一定的间距要求排线、钉桩拉线。纵横线的交界点为钻孔点，使用白灰对钻孔点的位置进行标记。

坡面土方工程开挖后要严格按照分段要求跳槽开挖，每段长度固定为12 cm，具体的开挖深度要根据坡度而定。如果开挖深度较大，则采用分层开挖的方式。施工中要加强支护确保施工及中间薄壁安全，投入工作前能够自稳，不会发生滑动的问题。一般每层开挖的深度以1～1.5 m为宜，也可以选择锚杆，竖向间距2.5 m。在土层较好的区域内，可以连续开挖水平的多条分段。土层条件较差时，则必须采用跳挖的方式。施工过程中要重点关注不同的开挖段、开挖层之间的衔接，以避免出现衔接不当、边坡土体松动或鼓包的情况，更严重的还会出现错层现象，严重影响后期的施工。

在边坡锚喷支护面施工完成后，确定锚孔的位置，一般使用经纬仪、全站仪或皮尺等工具进行测量，测量误差一般要求≤100 mm。要保证钻机受力后不会出现移位或摇摆的现象，必须保证钻机的平稳、牢固的安装。在安装过程中要对钻机的方位、倾角、开孔钻头的落点差进行反复的测试,确保各个环节准确。一般用孔口定位器辅助开孔的操作，防止开孔钻头摆动过大而造成钻孔位置偏移。确定钻孔位置后，使用钻机根据设计方案中角度及钻孔机长度等参数进行钻孔操作。钻孔过程中要严密监控，减小误差[3]。

钻孔完工后，使用高压空气对孔壁上附着的泥屑、灰尘等杂质进行处理，保证注入的浆体与孔壁之间的黏结强度。在钻孔过程中，如果发现有地下水溢出的现象，则改用固结注浆。钻孔的全部操作完成后需要对其进行暂时的封堵处理，避免再有泥屑、灰尘等杂质落入孔内。

3.3 锚杆的加工与安装

采用符合设计规范要求、质量检验合格的材料制作锚杆。加工组装锚杆前，将钢筋平直后进行除垢、除锈等处理，接头使用闪光对焊或搭接焊。拉杆钢筋的保护层厚度要≥30 mm。对加工后的锚杆进行清洗处理，在安插锚杆的钻口进行二次检验。安装锚杆过程中要保证螺栓受力均匀，同时要保证螺栓配件推进的过程中保护层不被破坏。锚杆在向钻孔内推进的过程中必须保证不被转动。在向钻孔内推进遇到困难时，要及时抽出锚杆，检查保护层是否受到破坏，然后对固定器、钻孔清洁程度等进行检查。完成锚杆安放后不能再对其进行敲击、悬挂重物、推动等操作。

锚杆安装完成后应立即进行注浆，防止锚杆在插入的过程中破坏保护层，锈蚀杆体。本工程采取两次注浆的方式，注浆材料选用M25水泥砂浆。将注浆管插入孔底后开始注浆，一边注浆一边向外拔出注浆管，始终保证有5 m长的注浆管埋于浆液中即可。

在打孔、安装锚杆、注浆完工后，对边坡进行人工修正，使边坡的平整度、坡度达到设计的要求。平整度控制在±3 cm之内，而坡度控制在±1°之内，进行混凝土浇筑。由于设计边坡具有一定仰角，不适宜采用一次浇筑的施工方式，钢筋和模板工程要分层施工，且每层都不宜过高，防止在浇筑混凝土的过程中出现孔洞等问题。

本次工程中使用的是普通硅酸盐水泥，原材料必须符合设计要求同时经过质量检验合格后方可进入施工现场。使用的速凝剂也必须满足设计和质量要求，凝固时间要求在5～10 min之间。在对混凝土进行浇灌操作时使用插入式震动棒，振捣时发现混凝土开始泛浆或者不冒气泡则停止工作，振捣时长一般为10～30 s。

在混凝土浇筑的过程中必须保证留足钢筋保护层，要避免震动棒碰撞到钢筋，施工人员在施工过程中也不能踩踏到钢筋，在两个相邻锚杆作用的中心要预留好施工缝。逐层将混凝土振捣密实后封堵模板和钢筋周围的缝隙空间，及时清除掉落的混凝土。

在完成混凝土浇筑工作10～12 h后进行浇水养护。浇水要能够使混凝土保持湿润的状态。如果发现混凝土表面出现白色小点或者裂缝等情况时，要适当延长浇水时间。

4 结 论

从高边坡方案优化设计角度出发，探讨高边坡的加固处理技术应用。以国内某水利枢纽工程建设为例，通过分析高边坡安全系数取值及设计优化方案，详细阐述了高边坡加固处理技术，包括了边坡锚喷支护处理、边坡锚喷支护施工、锚杆的加工与安装操作等。

[1] 卢印.水利枢纽工程溢洪道高边坡处理技术[J].黑龙江水利科技.2013(11):84-86.

[2] 中华人民共和国水利部.溢洪道设计规范：SL 253-2000[S].北京:中国水利水电出版社，2000.

[3] 李秀龙.高边坡预应力锚索钻孔精度控制技术[J].云南水力发电,2014(S1):55-57，62.

穆红波(1975-)，女，辽宁建平人，工程师，主要从事水利工程管理方面的工作。E-mail: 359921081@qq.com。

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2096-0506(2017)05-0065-03