水利水电工程中高边坡加固技术的应用

阳婷

广东省水利水电第三工程局有限公司 广东 东莞 523710

引言

随着我国基础设施建设力度的不断增强，水利水电工程项目日益增多，对提升工程质量和安全性的重视程度也越来越高。高边坡结构的稳固性和抗滑能力是影响水利水电工程质量的重要因素，因此必须积极地采取措施加固高边坡。

由于地质因素、自然因素等影响，水利水电工程的高边坡结构很容易出现滑坡、裂缝等问题，这就要求施工单位必须采取科学有效的措施来加固坡体，尽可能降低坡体的下滑力。当前高边坡加固技术有很多，施工单位应当综合考虑工程需求、地质结构、施工环境等各类因素，选择合理有效的高边坡加固技术。

1 高边坡失稳的原因

1.1 外部因素

1.1.1 工程环境。在水利水电工程施工过程中，导致高边坡失稳的重要因素在于工程的外部环境，即地理地质结构因素。我国幅员辽阔，水利水电工程施工环境的地质条件差异较大，地形地貌、土质等因素很容易导致高边坡出现裂痕、滑坡、结构破坏等情况。因此在实施高边坡加固技术时，要注意根据地质因素的差异进行方案选择[1]。

1.1.2 自然因素。导致高边坡失稳的自然因素主要指的是地下水和日常降水。首先，高边坡的底部通常蕴藏了丰富的地下水资源，在地下水的长时间浸泡下，基础的支护结构很容易因侵蚀作用而发生变形。另外，如果出现雨量较大的降水，很有可能会出现滑坡等事故，严重影响工程安全和质量。因此在应用高边坡加固技术时，同样需要考虑自然因素的影响。

1.2 内部因素

1.2.1 施工过程。会对高边坡结构产生影响的另一方面因素是水利水电工程施工的内部因素。首先是施工的工艺、技术因素。水利水电工程施工过程中，会涉及较多的爆破作业，如果在进行爆破时安全距离没有留够，导致爆炸的冲击波对边坡产生直接冲击，就有可能会出现高边坡失稳的现象。因此在施工工艺上，必须谨慎选择，并且一定要严格遵循安全施工标准作业，尽量降低施工过程中的不利影响。

1.2.2 人为因素。第二个内部因素为人为因素。在施工现场，可能会出现规划设计人员和施工人员没有对高边坡影响因素慎重考虑的情况。例如高边坡设计方案存在不合理之处，或是工艺工序不合理等等。人为因素的疏忽可能会给高边坡失稳埋下隐患，因此必须对高边坡结构进行科学严密的设计，尽量减少问题的发生。

2 高边坡加固技术的意义

由于上文所提到的种种影响因素，目前，我国相当一部分的水利水电工程存在着高边坡稳定性、抗滑能力较差的问题。高边坡的失稳不仅会对水利水电工程的施工工序和工程质量造成不利影响，更有可能造成严重的人员伤亡和经济损失。因此，在水利水电工程施工中应用合适的高边坡加固技术意义十分重大。目前，我国水利水电工程中所采用的高边坡加固技术种类很多，包括混凝土抗滑、锚固技术、排水减载，等等，在加固效果、施工工艺、工期、投资成本等方面各有优劣，施工单位在方案设计和实际施工中必须综合多方面的因素来权衡。如果边坡结构较为复杂，稳定性要求较高，也可以采取复合型的加固技术。

通过应用科学合理的高边坡加固技术，能够显著提升坡体结构的防滑性能和稳固性，保证在施工过程中不会出现滑坡等威胁施工进程和作业人员安全的情况，进而保障水利水电工程的整体质量[2]。

3 水利水电工程中高边坡加固技术的具体应用

3.1 混凝土抗滑结构

3.1.1 混凝土抗滑桩。混凝土抗滑桩通常是在高边坡的前期施工完成之后安装在其外围前端的一种柱形构件，能够有效提升高边坡的抗滑能力。其主要功能原理是借助了外力作用将抗滑桩钉入边坡的内岩层，使之紧密结合，以此来加固高边坡整体结构，提升滑动体的抗滑性。

在应用混凝土抗滑桩时，必须注意混凝土材料的选择，尽量选择优质材料来提升抗滑桩的整体定型。此外，必须根据地质特性和高边坡的具体情况来控制钉入的深度，确保抗滑桩的功效能够最大程度发挥。此外，在使用混凝土抗滑桩来提升抗滑能力时，通常还会加入灌浆环节，这样能够有效提升抗滑桩和岩层结合的紧密性，进一步增强抗滑桩的承受能力，从而有效阻止高边坡出现滑坡、裂痕等各类危险情况。

3.1.2 混凝土沉井法。混凝土沉井法在加固性能和抗滑作用上与混凝土抗滑桩有近似之处，但沉井作为一种特殊的框架结构，必须经过精心的设计才能投入使用。在沉井结构的设计过程中，必须要充分考虑水利水电工程的特点、施工现场的环境、结构的受力情况等因素，要根据下沉的受重结果来设计沉井结构的相关数据，包括上下部的厚度等等。

应用沉井法主要有四大施工步骤，首先要对施工现场进行场地的平整，根据设计方案来完成沉井结构，在制作完成之后将沉井下沉，最后完成封底。在施工作业时，必须确保混凝土的强度以及沉井下沉过程中的偏差符合设计方案的要求，这样才能保障混凝土沉井能够最大程度发挥加固抗滑作用。

混凝土沉井法在高边坡加固上具有鲜明的技术优势，主要体现在较高的抗降水性。上文提到，高边坡失稳的重要因素之一就是强降雨导致的滑坡，沉井能够有效对边坡的整体结构进行加固，防止降水对边坡产生影响。但混凝土沉井法由于施工要求较高，难度较大，因此工期较长。在具体的水利水电工程中，应当根据实际的需要进行选择。

3.1.3 混凝土挡墙法。应用混凝土挡墙法来实现高边坡加固的主要原理在于挡墙能够借助自身的重力优势和稳定性来平衡高边坡滑动体的受力情况，从而有效阻挡高边坡的滑坡现象。混凝土挡墙不仅能够在水利水电工程施工过程中对高边坡进行加固，对于已经发生变形的边坡坡体也能够起到有效的阻挡作用，防止其进一步恶化和蔓延。

在施工过程中，必须根据滑动体的位置来设计挡墙的位置和深度，在混凝土挡墙上设置合适的排水孔，防止挡墙长期浸泡在积水之中，造成侵蚀，影响自身的稳定性。

从技术特性上来说，混凝土挡墙本身具有结构简洁，施工难度较低等优势，在施工工期上耗时不长，加固作用明显，因此是水利水电工程中高边坡加固的重要选择之一。

3.2 锚固施工技术

3.2.1 锚固洞加固。锚固洞技术作为一种较为常见的加固技术，其主要原理在于通过提升边坡的抗剪性能，来实现高边坡结构的加固和防滑。在坡体的不同结构面上开凿锚固洞能够显著提升抗剪力，同时锚固洞在规划施工时通常有一定的倾斜角度，因此能够最大程度防止混凝土和锚固洞内壁结合不够密实的情况发生。在施工中，要注意锚固洞开凿的作业顺序，通常是按照从上到下、从里到外的顺序来逐步实现坡体的层层加固。另外，在同一结构面上进行开凿施工时，应当采用跳洞开凿的方法确保结构面不会出现抗滑性能的下降。

此外，还需要注意，锚固洞技术主要是应用在结构较不稳定的边坡之上，因此在锚固洞设置之前，要做好相应的施工评估，防止施工过程中出现滑坡等危险事故。

3.2.2 预应力锚固。预应力锚固也是一种广泛使用的加固技术，指的是将锚索锚固在高边坡的深层岩层之上，通过锚索对边坡的整体结构施加预应力，对边坡中的岩体进行挤压，使岩体内部的压力显著增强，从而起到高边坡的加固以及抗滑作用。在施工前，首先要对预应力锚索进行测试，确定锚索的相关参数符合施工要求，才能够进行下一步的施工作业。在钻孔锚固之前，还需要对岩层、深度、施工现场状况来选择钻孔设备。

在水利水电工程中，预应力锚索锚固技术具有灵活性强、干扰性小、不会破坏岩体结构等优势，不仅能够减少高边坡加固工程开挖的施工量，降低工程难度和施工周期，还能够在工程已经投入使用之后应用，对工程基础结构进行加固和强化。例如有些水利水电工程在施工时已经采取了混凝土抗滑桩等加固技术，但在汛期出现滑坡等现象，在这样的情况下，就可以采用预应力锚固技术进一步提升稳定性。

3.2.3 混凝土喷射。混凝土喷射护坡技术由于节省成本以及施工流程较为简洁而被广泛采用。在实际应用过程中，只需要将按照一定比例的拌制后的混凝土拌合物直接送入设备中，借助压缩空气等动力实现高速喷射即可。借助专业的喷射设备可以对受喷面进行连续施工，因此工作效率大大提升。尤其是对于陡峭不平的坡面，应用混凝土喷射护坡技术能够显著降低施工难度。混凝土的喷射厚度通常需要以岩层状况来进行判定，对于整块的岩层，混凝土厚度不需要太厚；但如果岩层较为松散，有一定的缝隙，则需要加厚混凝土的厚度，确保混凝土能够渗入缝隙之中，形成固定面，确保加固作用的正常发挥。

混凝土喷射通常是与锚杆加固相结合，即喷锚支护。借助混凝土高速喷射以及岩层内的锚杆的结合作用来防止岩层出现裂缝、松散等情况，提升岩层的自承性能，从而实现边坡的加固。在加入了锚杆加固技术之后，混凝土的实际消耗量大幅减少，经济性显著提升。

3.3 排水减载技术

3.3.1 排水技术。排水技术同样是高边坡加固技术中较为常见的一种，通常包括了地表和地下的排水措施。地表水会降低高边坡滑动体的摩擦力，还会使滑动体的重量增加，加剧了滑坡的风险。此外，积水的长时间浸泡也会让边坡结构失稳。因此，通过采取地表水排水措施，能够最大程度降低水对于岩层所产生的滑动力，防止边坡出现滑动。主要的地表水排水措施包括设置排水孔、排水渠以及挡水面等，在建设过程中需要充分利用好地形优势。当地表水存积过多时，要按照排水渠的位置和地表水的流向将坡体的土层挖开，引导地表水流入排水渠中。

地下水排水技术包含浅层地下水和深层地下水的相关排水措施，要根据实际情况进行区分和选择。针对浅层地下水，通常采用的是设置盲沟、水平钻孔等方法。针对深层地下水，则往往采用修建排水廊、盲沟、集水井等方式。通过将地下水最大程度的排出，能够显著降低边坡的水位，隔绝水压等因素对边坡稳定性造成的影响。

3.3.2 减载技术。在传统的防滑施工中，通常会采取改善坡体结构的方式来降低下滑力。但在实际施工过程中，常常会出现施工工艺不善、机械设备施压等情况，反而会对坡体的结构造成严重的压力，导致出现滑坡、断裂等情况，严重时甚至会危及施工人员的生命安全。因此在改变坡体结构时，逐渐开始采用减载技术。

减载技术即减载反压技术，其发挥加固防滑作用的原理在于尽可能地减少高边坡的下滑力。通常减载反压技术会应用在上方比较陡峭的坡体，通过清理高边坡上的松散岩块来减轻边坡压力，同时根据施工需求削除高边坡后缘的岩层，并将这些岩块放置在高边坡容易出现滑动的前缘部分。清理以及削除岩层的施工工序即为减载措施，能够有效减轻结构面的重量；而放置岩层的工序即为反压措施，阻止滑动体下滑。通过这一技术能够控制滑动体的滑动力，有效实现高边坡的加固[3]。

4 结束语

在工程整体结构中，高边坡占据了重要位置，如果高边坡的稳定性不足、抗滑性能不佳，将会严重威胁到整个水利水电工程质量和正常运作。必须承认，由于各种外部和内部因素的影响，当前我国相当一部分水利水电工程存在着高边坡结构不稳定的情况，必须采取积极有效的措施对高边坡进行加固。施工单位应当根据水利水电工程的具体需求和施工现场环境来选择恰当的方案，确保工程质量稳定提升。