水利水电工程边坡加固处理技术的研究

陈海龙

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710038）

0 引言

水利水电工程的安全稳定性是保障国家重点工程运行和人民群众生命财产安全的重要保证。然而，由于自然环境和工程建设等因素的影响，边坡稳定性问题一直是水利水电工程建设和运营中的难点。在实际工程中，边坡加固处理技术是解决边坡稳定性问题的主要手段之一。目前，我国在水利水电工程领域取得了许多关于边坡加固处理技术的理论和实践研究成果，但在实际应用中仍然存在许多挑战。因此，加强对边坡加固处理技术的研究具有较强的现实意义。

1 水利水电工程中常见的边坡加固处理技术

1.1 削坡卸载

削坡卸载技术是水利水电工程中常见的边坡加固处理技术之一，其主要作用是通过对边坡进行局部或整体的削减，使其降低坡度和应力集中程度，从而达到增强边坡稳定性、减轻边坡荷载和防止滑坡等目的。下文将详细介绍削坡卸载技术的适用范围和特点[1]。

削坡卸载技术适用于边坡高度较大、坡度陡峭、地质条件复杂且存在滑动层或者裂隙等问题的情况，例如：土石混合物边坡、黄土边坡、软岩边坡、老边坡或已发生失稳的边坡等。削坡卸载技术可以在较短的时间内减轻边坡荷载，有效地缓解因荷载引起的边坡失稳风险。

削坡卸载技术具有施工方便、周期短、成本低的优势，不会影响周围环境和管道设施的正常使用。可以针对边坡的特定部位或整体进行施工，根据实际情况灵活掌握，具有较强的适应性和可操作性。有利于减轻边坡的荷载，并能够消除因荷载引起的应力集中现象，从而提高了边坡的稳定性和承载能力。还可以利用削下来的土石材料填充到原有边坡的低处，形成新的地基，从而进一步加固了边坡结构。配合其他边坡加固处理技术进行综合应用，如钢筋混凝土浇筑、预制板安装、地钉加固等，以达到更好的加固效果。

1.2 锚固技术

锚固技术主要目的是通过设置锚杆等支护结构将边坡与稳定层紧密连接起来，提高边坡的抗滑能力和承载能力，从而保障工程安全稳定运行。锚固技术适用于边坡高度较大、坡度陡峭、地质条件复杂或存在滑动层、断裂带等问题的情况。尤其在软弱多变的土岩体边坡中应用更为广泛，如黄土、极度碎石、风化粘性土、膨胀土、软岩等。

锚杆作为一种预制品，可以现场直接安装，具有施工简单、周期短、成本低等优势。可以根据不同的地质环境和施工需求选择不同的锚杆类型、长度和直径，以适应不同需求。锚杆抗拉性能较好，能够承受较大的荷载。安装和施工对原有的地质环境和生态环境影响相对较小，不会改变原有的地形、植被等自然条件。通过设置多个锚杆，可以将边坡与稳定层紧密连接起来，形成一个稳定的整体结构，提高边坡的抗滑能力和承载能力[2]。图1 为锚杆铺设。

图1 锚杆铺设

1.3 挡土墙

挡土墙技术适用于边坡高度较大、坡度陡峭、地质条件复杂的情况，例如：岩石边坡、软岩边坡、黄土边坡等。支撑结构可以有效地增强边坡的抗剪强度和承载能力，提高边坡的稳定性[3]。

支撑结构与边坡形成刚性连接，在受到外力作用时能够有效地抵抗剪切力，保证了边坡的稳定性。具有较高的承载能力，可以充分保证边坡的承载能力，有效地防止因沉降导致的边坡失稳。可以在现场制作或预制后直接安装到边坡上，具有施工周期短、工序简单、效率高等特点。形式和尺寸可以根据不同的边坡要求进行调整和设计，适应性较强。同时，在设计过程中可以考虑采用钢筋混凝土、预应力混凝土等不同的材料和结构形式，以满足不同的工程需求。挡土墙结构如图2 所示。

图2 挡土墙结构

2 水利水电工程中边坡加固处理技术的应用要点

2.1 现场勘察，方案设计

现场勘察是边坡加固处理技术的基础。在现场勘察过程中，需要对边坡的地质条件、坡度、高度、坡面稳定性、滑动面分布等进行详细的调查和测量，以确定边坡的具体情况，并采取相应的加固措施。具体应该注意以下4 点：①边坡地质情况。应检查边坡的岩土层性质、断层、裂隙、软弱带、地下水位等情况，确定边坡的稳定状态和存在的危险因素。②边坡形状。应测量边坡的高度、坡度、坡面形态和地形特征等，确定边坡的形状特征，并合理选择加固措施。③滑动面位置。应通过地质勘查、探测等手段，确定边坡的滑动面位置和滑动形式，为加固方案设计提供参考。④现场环境。应了解边坡周围环境的情况，包括降雨、洪水、地震等自然灾害和道路、建筑等人为因素对边坡稳定性的影响。

在现场勘察的基础上，需要制定合理的加固方案。方案设计应充分考虑边坡的地质条件、结构特点、受力状态等因素，确定加固材料和结构形式，并进行计算和验算。根据边坡的具体情况选择适当的加固材料，如混凝土、钢筋、锚杆等，并根据其物理力学性质进行计算和验算。根据边坡的形状和稳定状态设计合理的支护结构，如设置挡墙、支撑桩、锚杆等，并采取多种结构形式组合使用，以提高边坡的整体稳定性。根据设计要求对加固措施进行计算和验算，保证加固措施的稳定性和安全性，并制定相应的施工方案[4]。

2.2 施工前准备

在确定最终设计方案之前，需要对每个可行的设计方案进行评估和比较。设计方案评估需要考虑以下因素：地形特征、岩土条件、气候条件、施工条件、经济成本和安全等。评估完成后，选择最优方案。根据设计方案，制定详细的施工图纸。施工图纸需要包括结构尺寸、材料规格、施工方法、质量控制和安全措施等信息，以保证施工过程中的准确性和安全性。根据施工图纸和设计要求，采购和准备所需的材料和设备。材料和设备的准备应充分考虑施工周期、施工难度和安全性等因素。在施工前需要对施工场地进行清理和平整，以便于材料和设备的存放和使用。同时需要设置安全标志和警告线等安全措施，确保施工过程中的安全性。并对参与施工的员工进行培训和组织。员工应熟悉所需的操作方法和安全规定，并了解可能遇到的危险和应对措施。同时需要分配工作任务和责任，确保施工过程中的顺利进行。

2.3 加固施工

由于不同加固处理技术的施工工艺存在较大差异，为说明具体加固施工，本文以其中的锚固技术、混凝土抗剪技术为例，对两种施工技术的施工流程进行说明。

（1）锚固技术的加固施工。需要在边坡上钻孔，钻孔的深度和直径应根据设计要求和现场情况确定。钻孔时应注意选择合适的位置，避开边坡重要部位，如土体松动、滑动或断裂等位置。钻孔过程中，应使用专业的钻机设备，确保钻孔质量和效率。钻孔完毕后，需要清理孔内余渣与泥浆。在钻孔完成后，需要将钢筋锚杆安装到孔内。在安装锚杆之前，需要对锚杆进行清洗和喷涂抗腐蚀涂料。然后，在锚杆上加装锚具，将锚杆逐渐地推入孔内，同时进行旋转，使其沿着孔道逐渐渗透到边坡深处。当锚杆推入设计要求的深度后，需要紧固锚杆，并切断多余的部分。在锚杆紧固后，需要进行砂浆灌注加固。首先，在孔口处加装钢管或管套，然后从管口将预制好的砂浆灌入孔道内，直至充满整个孔道。在灌注过程中，需要注意控制砂浆的流量和压力，以确保其均匀地填满整个孔道。等待砂浆凝固后，将管套拆除并进行清理即可。

（2）挡土墙加固施工。首先对边坡表面进行清理，去除表面松散物质、残留土壤和碎石等。清理过程中，需注意不要损伤原有边坡结构，避免影响加固效果。在清理完成后，需要在边坡表面铺设防水材料，并按照设计要求进行配筋。然后，在配筋上安装模板，用于供混凝土灌注时形成固定的空间。在模板安装后，可以进行混凝土灌注加固。需要按照设计要求进行混凝土配合比的制备，并将其运输到施工现场。然后，将混凝土逐层灌注至模板顶部。在灌注过程中，需注意控制混凝土流量和质量，并及时调整灌注速度和方向，避免出现渗漏或偏差情况。混凝土灌注完成后，需要进行充分的养护处理。首先，需要对混凝土表面进行喷水保湿，以防止混凝土干裂。其次，对混凝土进行定期检查，确保其质量和稳定性。在养护处理期间，需避免人员和车辆等对边坡进行碰撞或划伤[5]。

2.4 监测调整

通常情况下，选择的监测设备应能够对边坡的变形、应力变化、位移和温度等参数进行实时监测，并能够传输数据到监测中心或控制中心。并制定详细的监测方案，并根据实际情况确定监测点位和监测频率。以挡土墙为例，监测点位设置如图3 所示。监测方案需要包括监测设备的类型、布置位置、监测指标和监测频率等信息。通过监测设备获取的监测数据，可以对边坡的稳定性和加固效果进行分析。监测数据分析应重点关注边坡的变形趋势，如位移速度和方向，以及边坡周围环境的影响。

图3 监测点位设计

2.5 清理收尾

在边坡加固处理工程结束后，需要对施工现场进行清理工作。具体包括以下3 个方面：①清理废料和材料。施工现场可能会产生大量的废料和材料，如混凝土、砂浆、钢筋等。这些废料和材料需要进行分类清理，并妥善处理。清理过程中，应注意避免对周围环境造成污染或影响。②拆除临时构筑物。在边坡加固处理工程施工过程中，可能需要建设一些临时构筑物，如脚手架、支撑框架等。这些临时构筑物在施工完成后需要及时拆除，并进行妥善处理。③整理边坡表面。加固处理工程结束后，边坡表面可能会存在一些残留的灰尘、泥土和杂物。这些残留物需要进行清理，以确保边坡表面干净整洁，并避免对加固效果产生影响。

在清理工作完成后，还需要进行一些收尾工作，以确保边坡加固处理工程的安全和稳定。具体包括以下3个方面：①安全检查。在清理工作完成后，需要进行一次全面的安全检查。检查范围应包括施工场地、临时构筑物、加固设施和周围环境等方面。如发现存在安全隐患，应及时采取措施予以解决。②加固效果检查。在清理工作完成后，需要对加固处理后的边坡进行一次加固效果检查。检查内容应包括边坡变形、位移和应力变化等方面。如发现存在异常情况，应及时采取措施予以调整。③档案整理。在加固处理工程结束后，需要对相关档案进行整理。具体包括设计方案、施工记录、监测数据、验收资料和施工图纸等方面。整理好的档案应妥善保存，以备后续使用。

3 结语

综上所述，边坡加固处理技术已经在水利水电工程领域得到广泛应用。未来，随着技术的不断发展和创新，边坡加固处理技术将会更加成熟和完善。同时，还需要进一步加强对边坡稳定性问题的研究，探索更加科学和有效的边坡加固技术，以适应不同类型、不同地质条件下的边坡工程实际需求。此外，优化管理和监测手段，建立完善的数据分析和预警机制，也是提高水利水电工程安全稳定性的重要保障。相信随着不断的努力，水利水电工程边坡加固处理技术将不断取得新的创新和进展，为我国水利水电事业的健康发展做出更大的贡献。