水利水电工程施工中的高边坡加固技术

吴高琴 王家武 石 伟

水利水电工程施工中的高边坡加固技术

吴高琴 王家武 石 伟

（丹江口市宇箭水利电力工程有限责任公司，湖北 十堰 442700）

在实际工程中，高边坡问题在水利水电施工中较为常见，因其边坡高度超出相应限度，具有更大的滑坡风险，严重妨碍水利施工安全。为此，要想提升高边坡稳定性，必然要从加固技术入手，在合理选定高边坡加固技术基础上，严格管控施工流程，确保达到预期的高边坡加固效果。本文首先探讨高边坡加固的重要性，研究了高边坡失稳的潜在因素，分析了多种高边坡加固技术，并以预应力锚固技术为重点，给出了详细的技术应用流程，以期对高边坡加固施工有所帮助。

水利水电工程；高边坡；加固技术

受地理地质及环境影响影响，高边坡在水利水电施工中具较大加固难度，而且高边坡的形成具有普遍性，若不重视加固技术应用，会加大高边坡的事故风险。水利水电施工中，明渠、溢洪道等均需做好边坡处理工作，而高边坡存在失稳可能，如有边坡问题发生，水利水电施工人员应及时处置，还要制定科学边坡加固防护措施，以获得安全、稳定的高边坡结构。下面将就此展开详述。

1 高边坡失稳的潜在因素

尽管对高边坡加固有所重视，但受施工设计及外部因素影响，高边坡的稳定性往往难以保障。在水利水电施工设计中，如果并不重视高边坡的设计与规划，以至于存在设计缺陷，将加大高边坡失稳可能[1]。而且在高边坡施工环节，如果刻意的加快进度，缩短水利水电施工工期，而错误的使用爆破、随意开挖等方式，同样会带来高边坡失稳风险。水利水电施工人员在现场有临时居住区，若对生活用水排放缺乏规划，也可能因渗透而加大高边坡失稳可能。不仅如此，高边坡施工通常要严格制度要求，而因管理缺失，在实际高边坡作业时可能出现违章施工、劣质材料等问题，也会妨碍高边坡加固技术应用效果，带来水利施工安全隐患。一般而言，高边坡失稳潜在因素中，人为因素影响较大，但总体上使可防、可控的，通过做好加固技术培训，科学管理高边坡施工机械，落实加固施工监管，可实现高边坡施工问题的有效预防。

除设计、施工、制度等人为因素外，高边坡失稳的风险更多的在于环境因素[2]。滑坡作为其主要的危害，高边坡加固时需着重考虑地质构造、岩土特性、水文状况、降雨等可能带来高边坡失稳的诸多要素。在不同地质岩层条件下，高边坡的滑坡风险也有差异，应在边坡加固前，严格履行勘察工作，研究高边坡范围内岩层特点，如有破碎、裂缝等情况，将会有更高的失稳可能。同时，若勘察发现高边坡下岩层强度足够高，则代表着不易发生边坡失稳问题。地势也会妨碍高边坡稳定性，若地势相对平坦，则高边坡所受张应力是较为有限的，不易出现岩层裂缝问题，高边坡加固的难度也相应降低。

2 高边坡加固相关技术应用

2.1 混凝土抗滑结构

2.1.1混凝土沉井

在水利水电施工中，通过将沉井应用于高边坡，可发挥抗滑、挡土等功效，进而改善高边坡稳定性[3]。沉井结构设计关系其抗滑效果，应当结合其场地、受力等条件，选择合适的沉井结构。对于沉井而言，其是由混凝土框架组成的，不能进行整体施工，而是要细化为数节。为提高沉井施工效果，需明确其工艺流程，对场地平整与沉井制作可同时进行，然后需依次进行封底、沉降下沉等操作，而这也是沉井应用的关键所在，应给予更大关注。通过实践发现，对于沉井工程而言，关键要看其下沉质量，若控制不当，会妨碍沉井施工效率及质量。由于井壁土体摩擦的存在会影响下沉质量，需使其尽可能减少，需要注意混凝土强度检测，通常要求在挖土下沉前须达到强度标准。防偏、纠偏也是沉井下沉操作需注意的问题，要尽量减少沉井误差。要注意基底清理，而且封底在进行实际浇筑前，应满足强度要求，以免影响封底质量。

2.1.2混凝土抗滑桩

在水利施工中，为解决高边坡稳定问题，通常会用到抗滑桩，而且主要针对的是浅层、中层滑坡问题。通过将其安装在滑坡的前端，而且作为柱形构件，在外力作用下可与滑坡内层岩层牢牢结合，进而为边坡滑体提供阻力，降低高边坡滑坡危害。在实际应用中，抗滑桩要想达到更佳的防滑效果，需要注意钉入深度的控制，通常置于边坡岩层的抗滑桩长度部分要达到１／３左右，在无岩层的高边坡，也可将抗滑桩置于稳定土层，也能起到很好的抗滑效果。抗滑桩的使用，通常还要经过灌浆环节，这样可增强桩体与岩土的结合度，这样在有下滑力产生时，抗滑桩可具有更强承受力，边坡防滑效果明显。

2.1.3混凝土挡墙

为预防高边坡滑坡问题，混凝土挡墙也有较多应用，通过设置挡墙，在其自重作用下可对滑坡起一定支挡作用，而且在使用时，还需完善挡墙工程的排水设施[4]。挡墙的使用，可促使滑坡受力向着稳态发展，挡墙也阻断了延伸过程，其在高边坡加固中的优势在于起效快且简单，有着较大应用空间。当具体进行挡墙施工时，需合理控制基础深度，通常需预先进行滑动面分析，了解其位置及结构特征，然后进行挡墙施工设计。要做好排水、泄水工作，通常需预留泄水孔，可减少边坡方向上挡墙所受到的静水压力，对于挡墙基础稳定也有帮助，可避免因积水而导致挡墙自身出现滑移。

2.2 高边坡锚固技术

2.2.1喷射混凝土护坡

在高边坡加固施工中，喷射混凝土护坡更为高效，而且省去了模板支立环节，可直接利用专业机械，将高边坡防护所需混凝土材料集中进行机械化处置，这也是较为新型的高边坡防护技术。在实际应用中，混凝土经过高速喷射，可形成良好的临时支护结构，相较于木质支护有强度优势，相对于钢支护也更为节省。而若直接用于高边坡的永久支护，相较于其他混凝土支护结构，在早期阶段也具有强度优势[5]。还可搭配锚杆进行施工，能够降低高边坡加固施工强度，减少混凝土材料消耗。而且，在高边坡施工环境下，喷射混凝土省去模板部分，也无需进行拱架安装，有效改善洞内空间利用，还能够紧随开挖工作，缩短边坡岩土暴露时长，防护效果显著。

2.2.2锚固洞

在对高边坡进行加固处置中，锚固洞可起到良好稳定效果。但要想更大程度发挥锚固洞使用效果，需要遵循相应原则，需自上而下、自内而外逐层进行锚固洞加固施工，并且在相同高程下，适宜采用跳洞开挖的方式，可有效预防不利结构面作用，确保锚固洞达到设计要求的抗滑力水平，降低高边坡失稳可能。

2.2.3预应力锚固技术

在该方式下，通过预先将锚索固定在高边坡内部岩层中，并进行注浆提升锚固的牢固性，在其作用下可起到预应力加固的效果。混凝土框架与锚索组成预应力结构，将其施加在高边坡坡体上，可产生较大的挤压效果，使坡体经受正压力，进而产生更大的滑坡阻力，而且还能够限制边坡中不稳定结构发展，有着良好的边坡稳固效应。在高边坡加固施工中，预应力锚固有着明显技术优势。借助于锚索的加固作用，可有效改善高边坡结构条件，还能节省开挖作业量，提升高边坡施工效率，而且还能够用于坝体、坝基的加固。利用预应力锚固技术，可使集中荷载趋于分散，降低其破坏性。

2.3 减载、排水等措施

2.3.1表里排水措施

经研究发现，高边坡滑坡与表里水源有较大关联，在加固技术应用中，需尤为重视排水工作。①地表水的拦截与排除，在高边坡施工中，若雨水、泉水等流入到边坡范围，在浸泡、冲击作用下，会加剧高边坡失稳风险，为此需对其加以拦截并排除。通常需完善排水沟、拦水沟设施，避免地表水侵入边坡。在对高边坡进行排水系统布设时，要考虑地形因素，尽可能将自然沟谷融入其间，提高地表水排除效率。通过拦截并排除地表水，可降低边坡岩土含水量，降低其内部滑动力，有效规避高边坡滑坡事故。②地下水的排除，在高边坡加固施工时，要考虑浅层与深层地下水的区别，并采取差异化的排水设施。对于深层地下水，需要在高边坡范围构建集水井、盲沟等设施，而对于浅层地下水，则需要进行截水沟的设置，降低地下水对边坡的影响。借此能够有效控制高边坡的地下水位，为其提供良好的边坡稳定条件。

2.3.2减载反压措施

荷载过大也是高边坡滑坡的重要诱因，借助于减载反压措施，可起到很好的改善作用。通过除去滑坡体后缘岩土部位，可实现高边坡的减载，进而有效限制滑坡力的增长，但在实际应用中，仅仅采用减载措施的效果并不好，还需要配合使用反压措施。所谓反压，也就是将减载施工中所去除的岩土部位放置在边坡的前缘范围，可起到一定的阻滑效果，该方法适用于特定条件的高边坡，也就具有上陡下缓特点的滑坡。

3 预应力锚固在高边坡加固中的应用

3.1 锚孔钻造环节

在进行洞室开挖时，施工人员应当根据施工设计桩编号，借助拉线尺来完成测量工作，做好水准测量工作，并在此基础上完成放线施工。利用专门设备来准确定位锚孔位置。在布置钻机设备时，应当结合钻孔位置和倾斜度等因素来开展施工。锚孔下倾程度和水平面夹角大小在20°左右，倾角误差绝对值不超过1°，方位误差绝对值不超过2°。在钻孔过程中，部分工序需要使用锚索，此时应当采取干钻措施，避免使用开水钻，同时及时将地下水位和地质特点等方面的信息记录下来，并采取检测措施。例如钻孔深度应当超过工程要求深度，深度也不宜过大，超出深度应当低于50cm，在深度达标的前提下，应当避免直接终止钻孔施工，调整时间在三分钟和五分钟之间，一旦发现钻孔杂质，应当快速将其清除，可以借助高压气体来实现，施工单位应当落实质检工作，在质检合格的前提下安装锚索。

3.2 锚索制造环节

锚索对于预应力锚固至关重要，因此一定要重视锚索材质，一般选择钢铰线，要求其强度大，弛荷载力小，保证下料的整齐性。施工误差的绝对值不应当超过50毫米，保证一定的钢绞线长度，一般在1.5米，并注重协调不同单元长度。在制作锚索时，需要在承载物上缠绕一定长度的钢绞线，形状为U型，并做好固定措施。在施工时还需要用到注浆管线和隔离架，钻孔底部到注浆管线尾处长度大小为20厘米左右。当锚杆处于外露状态时，需要做好标记。在输送锚索时，应当避免出现弯折情况，做好注浆管线和隔离架的防护措施，避免产生损伤。

3.3 注浆施工环节

待完成锚孔钻造后，还需进行注浆操作，工作人员应结合锚固施工技术要求，注重配比的合理性，严格按照高边坡施工要求进行，在搅拌时注重搅拌的均匀性，保证注浆体的强度不低于45MPa。在注浆过程中，优先考虑使用孔底返浆技术，向锚孔注浆，尽可能的保证一次完成，同时应当避免注浆间隔。在砂浆强度达标的前提下采取锚索张拉措施。施工人员需要及时记录注浆流程相关内容，在正式注浆前，应当采取强度检测措施，实验次数一般为2次。当需要锁定锚索张拉时，应当针对锚头和缝隙等位置采取灌浆措施。

4 结束语

综上所述，高边坡在水利水电工程中较多存在，但受多重因素影响，高边坡有着较大失稳风险，进而出现滑坡等事故。为此，要重视高边坡加固工作，应当结合其结构特点，合理选择抗滑、锚固、减排减水等措施，并严格履行高边坡加固施工环节要求，确保高边坡整体稳定性。

[1]李鹏.渠道高边坡处理技术方法研究[J].河北水利,2020(05):15+19.

[2]孙友良.水利水电工程高边坡的加固与治理策略研究[J].产业与科技论坛,2020,19(07):54-55.

[3]杨琛.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用探讨[J].建材与装饰,2020(01):289-290.

[4]谢良冬.水利水电工程施工中的高边坡加固技术分析[J].工程建设与设计,2019(18):201-202.

[5]高嘉胤.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用探析[J].建材与装饰,2019(16):285-286.

吴高琴（1967.06- ），女，汉，籍贯：湖北丹江口，职称：工程师，学历：本科，单位：丹江口市宇箭水利电力工程有限责任公司，研究方向：水利水电工程；王家武（1970.10- ），男，汉，籍贯：湖北丹江口，职称：工程师，学历：本科，单位：丹江口市宇箭水利电力工程有限责任公司，研究方向：土木工程专业；石伟（1985.10- ），男，汉，籍贯：湖北丹江口，职称：工程师，学历：本科，单位：单位：丹江口市宇箭水利电力工程有限责任公司，研究方向：土木工程专业。

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1007-6344（2021）04-0192-02