水利水電工程高邊坡的加固方法

周　邦　丁陽國

摘要:介紹了水利水電工程高邊坡的加固方法,比較了各種加固方法的優(yōu)缺點,提出了選擇高邊坡加固方法應(yīng)考慮的因素。

關(guān)鍵詞:水利水電;高邊坡;加固

1 引言

隨著中國大量高壩建設(shè)的進行,高邊坡的加固問題在水電建設(shè)中表現(xiàn)突出。一般認為高度大于30m的巖質(zhì)邊坡為高邊坡,土質(zhì)邊坡大于20m即為高邊坡。高邊坡的穩(wěn)定性問題在鐵路、公路、礦山和水利建設(shè)中早已存在,近年來隨著中國大量高壩建設(shè)的進行,高邊坡的加固問題在水電建設(shè)中表現(xiàn)的尤為突出。由于邊坡失穩(wěn)而造成工程重大事故,人身傷亡和巨大的經(jīng)濟損失時有發(fā)生,不少高邊坡工程地段已成為制約著電站建設(shè)進度、甚至成為工程成敗的重要因素。

高邊坡的穩(wěn)定性受控于邊坡所在巖土體的基本特性-地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、坡體結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件等,以及人為改造的程度-開挖高度、坡形和坡度。由于地質(zhì)體的復(fù)雜性、多變性和不均質(zhì)性,使得高邊坡加固方法選擇也十分復(fù)雜,至今還沒選擇標準[1]。

2 水利水電工程高邊坡的加固方法

2.1 抗滑擋土墻支護

抗滑擋土墻指的是為防止路基填土或山坡巖土坍塌而修筑的、承受土體側(cè)壓力的墻式構(gòu)造物?？够瑩跬翐鯄κ侵纹鹿こ讨凶畛Ｓ玫囊环N方法,它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。擋土墻的設(shè)計應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,如地質(zhì)條件、材料供應(yīng)狀況等進行,因地制宜,方能設(shè)計出合理、經(jīng)濟的擋土墻。

2.2 抗滑樁加固

抗滑樁是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的滑動力,起穩(wěn)定邊坡的作用,適用于淺層和中厚層的滑坡,是一種抗滑處理的主要措施。抗滑樁由于能有效而經(jīng)濟地治理滑坡,尤其是滑動面傾角較緩時,其效果更好,因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。具有布置靈活、施工簡便、施工對滑坡穩(wěn)定影響小等優(yōu)點。

2.3 錨索及預(yù)應(yīng)力錨索加固

錨索支護通過錨索將軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體懸吊于穩(wěn)定的巖土體中,以防止其離層滑落。起懸吊作用的錨桿,提供足夠拉力,用以克服滑落巖土體的重力或下滑力,來維持危巖穩(wěn)定。預(yù)應(yīng)力錨索加固是通過錨固在坡體深部穩(wěn)定巖體上的錨索將力傳給混凝土框架, 由框架對不穩(wěn)定坡體施加一個預(yù)應(yīng)力,將不穩(wěn)定松散巖體擠壓,使巖體間的正壓力和摩阻力大大提高,增大抗滑力,限制不穩(wěn)定坡體的發(fā)育,從而起到加固邊坡、穩(wěn)定坡體的作用[2]。

當巖層風化破碎嚴重、節(jié)理發(fā)育,破碎巖層較厚的情況下,如果繼續(xù)風化,將導(dǎo)致墜石或小型崩塌,從而影響整個邊坡的穩(wěn)定性。該方法有較高的強度,較好的抗裂性能,能使坡面內(nèi)一定深度內(nèi)的破碎巖層得以加強,并能承受少量的破碎體所產(chǎn)生的側(cè)壓力。

2.4 預(yù)應(yīng)力錨索框架加固

預(yù)應(yīng)力錨索框架是隨著錨固技術(shù)發(fā)展起來的,早在上世紀90年代,日本在現(xiàn)澆鋼筋混凝土錨固護坡的基礎(chǔ)上,應(yīng)用了PC(PretressingConcrete)格構(gòu)錨固工法和Q&S(Qvick&Strong)框架工法。前者是由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土框架和灌漿錨索組成,它將傳統(tǒng)的現(xiàn)澆四菱錐臺式錨墩結(jié)構(gòu)改為預(yù)制應(yīng)力混凝土構(gòu)件。后者將預(yù)先在工廠加工組裝好的矩形鋼筋籠,按矩形或菱形布置于邊坡上,然后在鋼筋籠上噴射混凝土。

預(yù)應(yīng)力錨索框架結(jié)合仰斜疏干孔既能治理滑坡也可加固邊坡,還能有效保護坡體,具有技術(shù)先進、施工簡便、經(jīng)濟美觀、安全可靠等優(yōu)點,是一項能起到綜合治理作用的系統(tǒng)措施,有較大的推廣價值[3]。

2.5 壓力分散型錨索在高邊坡加固

壓力分散型錨索是近年來發(fā)展的一項新技術(shù),在不同長度的無粘結(jié)鋼絞線末端套以鋼質(zhì)承載板和擠壓簧、擠壓套,當錨索受力時,在不同深處的承載板將壓應(yīng)力通過漿體傳遞給被加固體,對在錨固范圍內(nèi)的被加固體提供被分散的錨固力[4]。

壓力分散型錨采用獨特的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工工藝,將錨索錨固段受到的集中拉力分散為幾個較小的壓力區(qū),分部段作用于較短的錨固體上,使錨固體與周圍巖土的粘結(jié)應(yīng)力峰值大幅降低并較均勻地分散到整個錨固段長度上,從根本上充分發(fā)揮了巖土的抗剪強度,顯著地提高了錨索的承載能力。因為壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索的灌漿體由受拉改為受壓狀態(tài),灌漿體不易開裂,有利于錨索體防水、防腐。

2.6 SNS 柔性防護技術(shù)[5]

SNS是一種采用柔性攔石網(wǎng)防護技術(shù),利用鋼繩作為主要構(gòu)成部分來防護高邊坡危巖危害的柔性安全網(wǎng)防護系統(tǒng),其柔性和高強度更能適應(yīng)于抗擊集中荷載和高沖擊荷載,對于坡度較陡的高能量崩塌落石,SNS 鋼繩網(wǎng)系統(tǒng)是一種理想的防護方法。

SNS柔性防護系統(tǒng)技術(shù)新穎,施工工藝簡單,工期短,見效快,在高邊坡危石、崩巖病害治理中具有廣闊的應(yīng)用前途。

此外,還有使用混凝土沉井、錨固洞等其它高邊坡加固方法,以其將以上各種加固方式聯(lián)合使用。

3 高邊坡加固方法的對比分析

抗滑擋土墻是治坡工程中最常用的一種方法,通過修建的土墻直接防止高邊坡的失穩(wěn)。抗滑樁加固方法應(yīng)用廣泛,尤其適用于滑動面傾角較緩的高邊坡。

錨索及預(yù)應(yīng)力錨索加固、預(yù)應(yīng)力錨索框架加固、壓力分散型錨索加固等三種方法的加固原理相似,均是通過錨索將軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體懸吊于穩(wěn)定的巖土體中,以防止其離層滑落,適用于有軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖體的高邊坡;不同之處在與錨索的形式、制作方法及耐久性等不一樣。具體應(yīng)根據(jù)需加固高坡的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、降雨及加固邊坡的施工方法等因素,進行合理選擇。

SNS柔性防護技術(shù)是一種新型的高邊坡加固方法,主要是適用于有危石、崩巖等危險的高邊坡。

結(jié)論:

水利電工程高邊坡的加固是水電工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié),在進行加固方法的選擇時,首先需要仔細查明邊坡的巖性、水文條件,合理預(yù)測高邊坡可能的破壞方式,然后結(jié)合工程特點,提出相應(yīng)的加固方案,最后綜合考慮施工方法和經(jīng)濟條件選擇便于實施的加固方案。

各種高邊坡的加固方式均有自身的優(yōu)點,將多種加固方式聯(lián)合使用,更容易獲得安全、經(jīng)濟的綜合效益。

參考文獻

[1]黃振鶴,張華.高邊坡設(shè)計與加固的思考[J]. 巖土工程界.2004,7(8):69-74.

[2]詹旭靜,趙偉飛.淺談錨桿錨索在高邊坡上的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息.2008(23):222.

[3]梁勇.預(yù)應(yīng)力錨索框架在公路高邊坡加固中的應(yīng)用[J].韶關(guān)學院學報·自然科學.2006,27(6):75-78.

[4]郎鵬飛.壓力分散型錨索在高邊坡錨固工程中的應(yīng)用[J].路基工程.2003(2):26-30.

[5]余桂紅.SNS柔性防護在高邊坡治理中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程).2001(5):14-15.