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水利水电工程中高边坡的加固与治理技术探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/4/11 15:40:54   

  所属频道:  水力发电    关键词:  水利水电 高边坡 加固治理

高边坡的地质结构较为复杂,导致其出现滑坡的因素也较多,如何有效的对高边坡进行加固和处理成为水利水电工程技术人员关注的焦点,本文作者结合自己多年从事水利水电工程施工的经验,探讨几种常用的加固治理方法。

一、运用混凝土结构进行高边坡的加固治理

1、采用抗滑桩进行高边坡的加固治理

混凝土抗滑桩在边坡加固上经济性较好,特别是对于滑动面角度较小时加固效果更好,因而被广泛用于高边坡的加固与治理上。如某水电站在进行坝址土方开挖过程中,因当地地质、爆破等影响而出现面积为3万平米、平均厚度为35m的滑坡体。滑坡体刚出现时每日滑动速度为3mm,第二年开始每日的滑动速度达到10mm;若再不采取措施进行加固处理,将引起更大规模滑坡的出现。因此,施工方采用混凝土抗滑桩进行边坡加固处理,沿着滑坡体纵向设置两排抗滑桩,抗滑桩之间的距离为6m,依据滑坡体的厚度确定桩深,深度在26~40m变化,单根混凝土抗滑桩可以承受12800kn的剪力作用,共设置18根混凝土抗滑桩,可以承受滑坡体产生的大约220000kn的推力。抗滑桩施工时,其开挖深度为3m,之后在周围喷射厚度为35cm的混凝土。对于周围的岩体具有较好稳定性的,先在井壁四周采用喷锚挂网的方式进行支护处理,之后在周围喷射厚度为15cm的混凝土;部分出现塌方的井壁,可以结合场地情况设置钢支撑。在抗滑桩的开挖满足设计要求之后,就可以进行钢轨的吊装以及钢筋笼的绑扎。混凝土使用满足水工要求的配合比,在混凝土搅拌站拌合好后运输到施工现场直接浇注,浇注的速度应当控制在1.5m/h;对于滑动面3m左右应当进行机械振捣;当浇筑到离地表6m左右时,应当对混凝土进行分层机械振捣。在混凝土抗滑桩完成施工以后,有效的阻止了滑坡体的滑动,加固效果较好。

2、采用混凝土沉井进行高边坡的加固治理

混凝土沉井为框架结构,施工过程中应当分节进行。混凝土沉井不仅能够达到抗滑桩的的效果,而且也可以充当挡土墙。在进行混凝土沉井设计时,应当综合考虑沉井现场布置、基坑施工条件、沉井受力状态等,水平面可以按照“田”字型进行布置,沉井隔墙以及井壁的厚度应当满足下沉重量的要求。混凝土沉井下部井壁的厚度为90cm、上部井壁的厚度为80cm,横隔墙应当超出脚踏面1.5m,以便工程施工人员能够正常通行。混凝土沉井的深度为11m,分成三节进行施工。混凝土沉井的施工过程主要有填心、沉井下沉、沉井制作、平整场地等环节;在进行沉井下沉施工时,应当使用人力进行沉井的开挖,使用简单的设备将渣土运到井外,密切监测沉井的偏移,当出现偏移时应采取措施进行修正。

3、喷射混凝土和混凝土框架护坡

混凝土框架可以保护滑坡体的表层,提高滑坡体的整体性能,避免滑坡体出现风化以及地表水的渗入。混凝土框架护坡有着排水方便、适用面广、施工方便、用料省、结构自重小等优点,并且可以将其与其他加固措施配合使用。如某水电站的下山包滑坡面就使用节点中心为2m、尺寸为50×50cm的混凝土框架进行加固治理,对于框架节点处安设锚杆,对于高程为560~550m的坡面框架节点处采用直径为32和36cm、长度为14m的砂浆锚杆;对于高程为560~580m的坡面框架节点处采用直径为26cm、长度为8m的砂浆锚杆,同时在框架内按照构造要求进行钢筋配制。在设置混凝土框架时,应当先沿着坡面开挖宽度为50cm、深度为30cm的沟槽,混凝土框架应部分埋在坡面里,之后再掺入耕植后进行回填作业,以便在边坡表面形成植被防护。对于性能较好的岩层,可以考虑使用喷射混凝土加锚杆的方式进行坡面的防护。

4、采用锚固洞进行高边坡的加固治理

在某水电站边坡加固治理工程中,使用72个截面积不同的锚固洞,进而使边坡具有一定的抗剪强度。在该水电站的左侧边坡出现滑坡体之前,就已经20个设置了截面积4m2的锚固洞,单个锚固洞可以承受8000kn的剪力。除此之外,利用已经存在的地质探回洞来承受一定的坡面剪力作用。锚固洞设置时应保证适当的倾斜角度,以便能够确保锚固洞与混凝土之间的密实性。

5、采用混凝土挡墙进行高边坡的加固治理

对于水利水电工程高边坡加固来说,混凝土挡墙是较为常用的加固治理方法,它能够从高边坡的局部来强化边坡的整体性能,改善边坡自身的受力平衡,进而有效防止滑坡体变形的发展。如某水电站在高边坡顶部处,设置了混凝土挡土墙以后,有效的避免的原有滑坡体的滑动,有的坡面使用浆砌石块进行加固处理,并在高边坡的坡脚安设了混凝土挡土墙。

二、锚固技术进行高边坡的加固治理

在水利水电工程中,使用锚固技术进行高边坡的加固治理,有着主动受力、受力可靠、干扰小、速度快、施工灵活、岩体破坏小等优点。如在某水电站边坡加固工程施工中,使用了25根6000KN级锚索、912根3000KN级锚索、24根1600级锚索、1412根1000级锚索,所有的预应力锚索均使用胶结式内锚头,采用后张法进行预应力作业。所用的预应力锚索主要由外锚头、内锚头、锚索体构成,使用砂浆或者纯水泥浆作为内锚头的胶结材料,6000KN级的长度约为12m、3000KN级的长度约为9m、1000KN级的长度约为5m;使用钢筋混凝土作为预应力锚索的外锚头,控制外锚头与基岩之间的压应力不大于20Mpa。

为了保证锚索预应力的均匀,水电站施工期间运用了小型千斤顶,运用“分组单根张拉”的方法进行施工作业,这种方法不仅降低的操作工序的繁琐性,而且可以确保锚索能够均匀受力。在进行锚索的补偿张拉时,可以采用大型千斤顶对锚索进行整体张拉操作,也可以继续使用采用单根张拉的方法进行操作,两种方法都可以保证锚索实现均与受力。在水利水电工程的高边坡施工中,为了能够确保锚固施工与边坡开挖能够同步作业,应采取适当的措施降低预应力锚索操作时间,以便能够尽快对高边坡的岩体加预应力,进而在实现提高工程施工速度的前提下,保证边坡的整体稳定性。

三、其他措施的运用

1、压坡、减载措施的运用

在进行高边坡加固时,若现场条件允许应当优先考虑使用减载、压坡的方式。对于滑坡体覆盖层厚度较大的部位,在能够确保不影响施工道路前提下,应当尽可能的在后缘进行减载。在某水电站边坡加固施工中,采用的减载压坡的方式,第一次施工减少了15万m3的土体,在首次减载结束以后滑坡体的下滑速度下降明显;第二次施工又减少了13万m3的土体,两次共减载了28万m3的土体,有效的降低的滑坡体的下滑速度,提升的高边坡的安全稳定系数。

2、截水、排水措施的运用

当地表水渗透到滑坡体以后,就会使滑坡体的自重增大,加大滑坡体的滑动力,同时使滑动面与岩层之间的内摩擦力减小,这样就影响了高边坡的整体稳定性。对于处在滑坡体外部的地表水,可以采用设置多条排水沟、拦水沟的方式进行排水;对于位于滑坡体表面的地表水,应当使用黄土对滑坡体表面开裂部位进行填堵,对于地势较低、容易积水的地方,应当使用矿渣将其填平,地表水集中的地方应设置排水沟,以便能够及时将地表水排除滑坡体。对于高边坡来说,地下水的存在对其稳定有显著的影响;可以采用排、导、防等措施来降低边坡附近的地下水位,降低地下水对滑坡体的渗水压力,以便能够有效改善高边坡的自身性能,进而提升边坡的整体稳定性。

水利水电工程高边坡的加固应当结合现场的实际情况,考虑采用混凝土抗滑桩、喷射混凝土和混凝土框架护坡、混凝土沉井、锚固洞、混凝土挡墙以及预应力锚索技术等进行加固处理,配合使用压坡、减载、截水、排水等措施,全面提升高边坡的稳定性。

参考文献:

[1] 宋胜武、冯学敏,《西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究》,《岩石力学与工程学报》,2011年第1期.

[2] 杜西岗、马志创、李明东,《预应力锚杆在边坡加固工程中的应用》,《山西建筑》,2010年第05期.

[3] 沈佐山,《高边坡开挖锚索施工技术探讨》,《甘肃水利水电技术》,2010年第05期.

来源:《城市建设理论研究》
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