水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用马萌萌

水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用马萌萌

山东黄河东平湖工程局山东泰安271000

摘要:在水利水电工程主要水工建筑施工过程中经常碰到岩质高边坡的治理问题,如水库溢洪道开挖后的边坡、大坝岸坡开挖后的边坡及水电站前池、明渠、隧洞口开挖后的边坡等均存在高边坡的加固与整治问题。高边坡加固与整治措施多种多样,技术复杂的程度也各不相同,但目的均是为了防止边坡的滑动,提高岩体稳定性,确保边坡的整体稳定,从而保障高边坡下的水工建筑能够安全运行,充分发挥其技术与经济运行能力。

关键词:水利水电;工程施工;高边坡加固;技术应用

1.加固技术简介及水利水电工程高边坡进行加固的重要性

在开展项目建设工作的时候,时常会遇到边坡治理工作。此类边坡的整治方法非常多,其技术难度也不完全一样,不过它们有一个相同的特点就是它们存在的意义都是为了避免滑坡现象的发生,提升岩体本身的稳定性。只有维护好了边坡,才可以确保项目发挥出实际的意义。当前的加固方法有三个类型,当前常用的加固方法有三大类。第一类是通过抗滑结构来抵抗滑体的滑动力、增强边坡的稳定性,进而发挥出抗滑动的意义。第二种是借助锚固法,经由锚杆自身的力来应对抗滑体自身的力,此时就可以实现其抗滑的意义。最后一种是经由变化边坡环境来提升其自身抗滑水平,以实现抗滑意义的。

高边坡的定义主要只是高度大于30m的岩质边坡,或者高度大于20米的土质边坡。在实际应用过程中,我国近几年内出现了十几起水利水电工程施工过程中的高边坡的滑坡及失稳问题,治理过程中不仅浪费了大量的人力物力资源,而且影响了正常使用。所以针对水利水电工程高边坡的加固及治理工作,要在平时的运行过程中就开始进行,采用先进的技术手段,定期对水利水电工程高边坡容易出现的问题进行防护工作,从而不断提升水利水电高边坡在运行过程中的稳定性,有助于提升整个工程的使用效率及发展程度。

2、治理和加固高边坡的具体方法

2.1混凝土抗滑结构的具体应用

2.1.1混凝土抗滑桩混凝土抗滑桩是一种能够穿过滑坡体土层或岩层的柱形构件。这种构件可以有效的支挡边坡的滑动力,通常都安置在滑坡的前端,能够稳固边坡。一般这种方法可以应用于中层或者是浅层滑坡上。通常,为了更好的防止滑坡现象,我们会将整个桩身的1/3~1/4埋在滑坡面之下的基岩或者是稳定的土层之中,再灌浆使其成为整体。

2.1.2混凝土沉井作为一种混凝土框架结构,沉井也是比较常用的方式。一般我们会将其分成几个环节来进行。在设计沉井的结构时,必须要综合考虑场地的受力状况、基坑的施工条件等等。沉井在高边坡工程中可以起到挡土墙和抗滑桩的作用。

一般沉井施工由以下几个部分组成,即场地的平整工作、制作沉井、下沉沉井以及封底。其中最后两个工作是最困难的。在沉井施工过程中,沉井下沉是最关键的,它的质量直接影响着整个工程,在下沉时要尽可能的减少对沉井外壁的摩擦,要控制好沉井的角度。在封底时要将基面清洗干净。

2.1.3混凝土挡墙混凝土挡墙是一种有效的防滑坡措施,它主要是借助自身的重量来防止滑体下滑。这种方法可以和排水措施一同使用。混凝土挡墙可以通过改变滑坡体局部的受力平衡来有效的防止滑坡体进一步变形。它的结构较为简单,发挥作用速度较快,所以被广泛应用。

2.2锚固技术的具体应用

这种技术是通过在边坡或地基上固定一种受拉杆件的一端,在工程建筑物上固定另一端的方式,来承受边坡施加给建筑物的各种推力,使边坡和建筑物更加稳定。一般这种方式有四种,即抗滑桩、锚洞、预应力锚固以及喷锚支护。

2.2.1锚固洞在治理边坡时锚固洞的加固是十分有效的。但是在操作过程中我们应该注意,要严格按照由内到外、由上到下、逐层加固的原则进行,这样才能更好的稳定边坡。

2.2.2喷混凝土护坡采取喷混凝土护坡有很多优点,它的生产效率很高,施工的速度也比较快,操作起来简单,不需要使用模板。这种方法可以将混凝土的运输、浇灌以及捣固充分结合起来,这样就可以使用机械进行连续的作业。另外,因为这些措施是在一定的冲击速度下喷射而成的,所以它的结构强度更高,更为经济。

2.2.3预应力锚固这种方式是通过在坡体的深部稳定岩体上固定锚,从而对坡体施加一个预应力,这样就可以有效的提高岩体之间的摩阻力和正压力,实现加固边坡的目的。这种方式有很多优点,比如这种方式可以减少工程的开挖量,可以提前进洞;在进行水坝加固时可以保证水库的正常使用;可以有效的修补混凝土的裂缝;可以改善洞室的受力条件等。其具体施工如下:

(1)锚孔钻造。洞室开挖应按照设计桩号采用拉线尺量,结合水准测量进行放线,并用贴钎和油漆标记准确定位锚孔位置;钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位,锚孔下倾与水平面夹角为20度。倾角误差不超过±l度,方位误差不超过±2度;锚索钻孔要求干钻,禁止开水钻;在钻进过程中应对每个孔的地层情况、地下水情况等认真做好记录,如钻孔成径、孔深要求不得小于设计值,并超钻50cm,钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻3min~5min,同时应及时进行锚孔清理;钻造结束后,须用高压空气将孔中岩土粉及水全部清除出来,并经现场监理检验合格后,方可进行锚索安装。锚孔钻造完成后,应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆,原则上不得超过24h,以避免长时间搁置造成塌孔。

(2)锚索制作。锚索材料选用高强度、低松弛预应力钢铰线;锚筋下料时应整齐准确。误差不大于+50mm,预留张拉段钢绞线为1.5m,并注意各单元体长度的不同值;锚索在制作时,应将无粘结钢绞线绕绕承载体弯曲成u型,并用钢带与承载体绑扎牢固;注浆管与隔离架应按设计要求安设,注浆管底端距孔底20cm;各单元锚杆的外露端应做好永久性标记;制作好的锚索体在运输和安装过程中,不能出现死弯折,不得损坏隔离架、注浆管及钢绞线外包的涂塑层。

(3)锚孔注浆。锚杆注浆的注浆材料应严格按照经试验合格的配比备料,并应严格按照配合比搅拌均匀,浆体强度不低于40Mpa;应采用水灰比0.4:0.5的纯水泥浆。锚孔采用孔底返浆法进行注浆,并且注浆要一次完成,中间不得间断,待砂浆强度达到设计强度后,方可进行锚索张拉。注浆过程应认真做好现场注浆记录,每批次注浆都应进浆体强度试验,试验不得小于两组。当锚索张拉锁定后,应向锚头与自由段间的空隙实施充填灌浆。

2.3减载、排水等措施的应用

2.3.1减栽反压减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力,其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分,但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来,即将减载削下的土石堆于边坡或滑坡前缘阻滑部位,使之既能起到降低下滑力,又增加抗滑力的良好效果。此措施应用于上陡下缓的滑坡效果更好。

2.3.2表里排水表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水,即是要拦截流入边坡变形破坏区的地表水流,包括泉和雨水。如,可在滑坡体外修建拦水沟、排水沟的方法排水;在滑坡体内的地表水,可利用地形和自然沟谷,布置树枝状排水系统。排除了地表水,可减小滑动力,降低了附近岩土体的含水量或孔隙水压力,达到了增强抗滑力和提高边坡稳定性的作用。

排除地下水的方法,可根据地下水的埋深分为浅层地下水和深层地下水排水工程两种。浅层地下水排水工程可采用截水沟、盲沟和水平钻孔等方法;深层地下水排水工程可采用截水盲沟、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水,将尽可能降低边坡岩体地下水位,减小渗水压力,改善边坡稳定条件,提高边坡稳定性。

参考文献:

[1]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993.

[2]唐辉明,晏鄂川,胡新丽.工程地质数值模拟的理论与方法[M].武汉.中国地质大学出版社,2001.

[3]张显书,刘贵应,黄顺涛,等.沙坝水电站高边坡稳定性的数值仿真模拟及其结构优化[J].水利水电技术2005.

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