水利高級(jí)工程師論文
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闡述水利水電高邊坡加固治理
摘 要：本文從混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、錨固技術(shù)的應(yīng)用及減載、排水等措施的應(yīng)用去闡述水利水電工程高邊坡加固治理措施。
關(guān)鍵詞：高邊坡；水利水電工程；加固治理
隨著我國(guó)大量高壩建設(shè)的進(jìn)行，高邊坡的穩(wěn)定問題在水利水電工程中表現(xiàn)突出。近年來，由于邊坡失穩(wěn)造成了工程重大事故，人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這也導(dǎo)致其成為我國(guó)水利水電工程施工中一個(gè)比較嚴(yán)峻的問題。邊坡的穩(wěn)定性，直接決定著工程修建的可行性，影響著工程的建設(shè)投資和安全運(yùn)行；甚至是不少高邊坡工程成為制約工程進(jìn)度和成敗的關(guān)鍵。為了能加快我國(guó)水利水電邊坡工程的建設(shè)步伐，提高邊坡的穩(wěn)定性，本文僅就水利水電工程巖質(zhì)高邊坡的加固治理措施作簡(jiǎn)要介紹。
1.高邊坡加固治理方法及應(yīng)用
1.1混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
1.1.1混凝土抗滑樁
抗滑樁是穿過滑坡體深入穩(wěn)定土層或巖層的柱形構(gòu)件，用以支擋滑體的滑動(dòng)力，一般設(shè)置于滑坡的前緣附近，起穩(wěn)定邊坡的作用，用于正在活動(dòng)的淺層和中層滑坡效果較好。為了能使抗滑樁更有效的防止滑坡，在設(shè)置時(shí)應(yīng)將樁身全長(zhǎng)的1/3～1/4埋置于滑坡面以下的完整基巖或穩(wěn)定土層中，并灌漿使樁和周圍巖土體構(gòu)成整體，并設(shè)置于滑體前緣部分，使其能承受相當(dāng)大的壓力。
1.1.2 混凝土沉井
沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，施工中一般可分成數(shù)節(jié)進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)沉井的場(chǎng)地布置、受力狀態(tài)及基坑的施工條件等因素決定。在高邊坡工程中，沉井具有抗滑樁的作用和擋土墻的作用。
沉井施工包括平整場(chǎng)地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工難點(diǎn)。沉井下沉，是沉井的關(guān)鍵工序，其質(zhì)量的好壞將直接影響工程的質(zhì)量和進(jìn)度，在下沉?xí)r，應(yīng)盡量減少土體作用在沉井外壁的摩阻力；應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)方可開始挖土下沉；下沉過程中需控制防偏問題，并做好及時(shí)糾偏措施等。而封底如不成功，將會(huì)導(dǎo)致沉井內(nèi)部出現(xiàn)滲漏，嚴(yán)重影響沉井壽命，因此，在封底前，應(yīng)清洗基面；在混凝土強(qiáng)度達(dá)到7O%時(shí)，應(yīng)澆筑混凝土封底。
1.1.3 混凝土擋墻
混凝土擋墻是借助自身的重量以支擋滑體的下滑力的一種有效防止滑坡的常用方法，并可與排水等措施聯(lián)合使用。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，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能快速起到穩(wěn)定滑坡作用等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)混凝土擋墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)最低滑動(dòng)面的形狀和位置來設(shè)計(jì)擋墻基礎(chǔ)的砌置深度，并在墻后設(shè)置泄水孔，使其不僅能削弱作用于擋墻上的靜水壓力，還能防止墻后積水浸泡基礎(chǔ)而造成的擋墻滑移。
2.錨固技術(shù)的應(yīng)用
錨固技術(shù)是將一種受拉桿件的一端固定在邊坡或地基的巖層或土層中，這種受拉桿件的固定端稱為錨固端（或錨固段），另一端與工程建筑物聯(lián)結(jié)，可以承受由于土壓力、水壓力或風(fēng)力所施加于建筑物的推力，利用地層的錨固力以維持建筑物的穩(wěn)定。錨固按結(jié)構(gòu)形式可分為抗滑樁、錨洞、噴錨支護(hù)及預(yù)應(yīng)力錨固（錨索）4類。
2.1 錨固洞
錨固洞加固，是治理邊坡穩(wěn)定的一種有效措施。在錨固洞加固的過程中應(yīng)遵循由內(nèi)向外、自上而下、循序漸進(jìn)、逐層加固等原則，同一搞成結(jié)構(gòu)面的錨固洞應(yīng)跳洞開挖施工，避免不利結(jié)構(gòu)面上已有抗滑力的削弱，從而影響邊坡的穩(wěn)定。
2.2 噴混凝土護(hù)坡
噴混凝土護(hù)坡是一種生產(chǎn)效率高，施工速度快，不用模板，并把混凝土運(yùn)輸、澆筑、搗固結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化連續(xù)施工的新型混凝土施工工藝。因其是依靠一定的沖擊速度噴射而成的，因而其作為臨時(shí)支撐比木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，比鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。作為永久支護(hù)時(shí)，比現(xiàn)澆混凝土襯砌的早期強(qiáng)度高。配合使用錨桿，可以減少洞室開挖量，減薄襯砌厚度，節(jié)約水泥用量。特別是噴混凝土施工時(shí)，可以不用模板，不立拱架，加大了洞內(nèi)的有效空間，施工時(shí)能緊跟開挖面進(jìn)行噴射，減少巖石暴露風(fēng)化的時(shí)間，及時(shí)控制圍巖的變形。
2.3 預(yù)應(yīng)力錨固（錨索）
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(duì)不穩(wěn)定坡體施加一個(gè)預(yù)應(yīng)力，將不穩(wěn)定松散巖體擠壓，是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)定液體的發(fā)育，從而起到加固邊坡、穩(wěn)定坡體的作用。采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固，其優(yōu)點(diǎn)有：在高邊坡或隧洞洞口明挖中采用，可增加邊坡穩(wěn)定，從而減少開挖量，也為提前進(jìn)洞創(chuàng)造條件；可在水庫正常運(yùn)行條件下用于混凝土壩體或壩基加固；用于修補(bǔ)混凝土裂縫或缺陷，可將集中荷載分散到較大范圍內(nèi)；加固洞室，改善洞室的受力條件等。這些優(yōu)點(diǎn)使其在高邊坡加固中得到廣泛應(yīng)用。其具體施工如下：
2.3.1錨孔鉆造
洞室開挖應(yīng)按照設(shè)計(jì)樁號(hào)采用拉線尺量，結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行放線，并用貼釬和油漆標(biāo)記準(zhǔn)確定位錨孔位置；鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位，錨孔下傾與水平面夾角為20。，傾角誤差不超過士1。，方位誤差不超過士2。；錨索鉆孔要求干鉆，禁止開水鉆；在鉆進(jìn)過程中應(yīng)對(duì)每個(gè)孔的地層情況、地下水情況等認(rèn)真做好記錄，如鉆孔成徑、孔深要求不得小于設(shè)計(jì)值，并超鉆50cm，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆3min～5min，同時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨孔清理；鉆造結(jié)束后，須用高壓空氣將孔中巖土粉及水全部清除出
來，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行錨索（桿）安裝。錨孔鉆造完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨筋體安裝和錨孔注漿，原則上不得超過24h，以避免長(zhǎng)時(shí)間擱置造成塌孔。
2.3.2錨索（桿）制作
錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼鉸線；錨筋下料時(shí)應(yīng)整齊準(zhǔn)確，誤差不大于士50cm，預(yù)留張拉段鋼絞線為1.5m，并注意各單元體長(zhǎng)度的不同值；錨索在制作時(shí)，應(yīng)將無粘結(jié)鋼絞線繞繞承載體彎曲成u型，并用鋼帶與承載體綁扎牢固；注漿管與隔離架應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安設(shè)，注漿管底端距孔底2Ocm；各單元錨桿的外露端應(yīng)做好永久性標(biāo)記；制作好的錨索體在運(yùn)輸和安裝過程中，不能出現(xiàn)死彎折，不得損壞隔離架、注漿管及鋼絞線外包的涂塑層。 2.4錨孔注漿
錨桿注漿的注漿材料應(yīng)嚴(yán)格按照經(jīng)試驗(yàn)合格的配比備料，并應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻，漿體強(qiáng)度不低于40 Mpa；應(yīng)采用水灰比0.4：0.5的純水泥漿。錨孔采用孔底返漿法進(jìn)行注漿，并且注漿要一次完成，中間不得間斷，待砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行錨索張拉。注漿過程應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)注漿記錄，每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)不得小于兩組。當(dāng)錨索張拉鎖定后，應(yīng)向錨頭與自由段間的空隙實(shí)施充填灌漿。
3.減載、排水等措施的應(yīng)用
3.1 減載反壓
減載反壓在邊坡加固治理中應(yīng)用廣泛。減載的目的在于降低坡體的下滑力，其主要方法是將滑坡體后緣的巖土削去一部分，但單單減載有時(shí)并不能起到阻滑的作用，最好是與反壓措施結(jié)合起來，即將減載削下的土石堆于邊坡或滑坡前緣阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施應(yīng)用于上陡下緩的滑坡效果更好。
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，即是要攔截流人邊坡變形破壞區(qū)的地表水流，包括泉和雨水。如，可在滑坡體外修建攔水溝、排水溝的方法排水；在滑坡體內(nèi)的地表水，可利用地形和自然溝谷，布置樹枝狀排水系統(tǒng)。排除了地表水，可減小滑動(dòng)力，降低了附近巖土體的含水量或孔隙水壓力，達(dá)到了增強(qiáng)抗滑力和提高邊坡穩(wěn)定性的作用。
排除地下水的方法，可根據(jù)地下水的埋深分為淺層地下水和深層地下水排水工程兩種。淺層地下水排水工程可采用截水溝、盲溝和水平鉆孔等方法；深層地下水排水工程可采用截水盲溝、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水，將盡可能降低邊坡巖體地下水位，減小滲水壓力，改善邊坡穩(wěn)定條件，提高邊坡穩(wěn)定性。
4.結(jié)束語
從本文可以看出高邊坡的加固治理是水利水電工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其關(guān)系著工程的建設(shè)與安全運(yùn)行，是影響工程進(jìn)度和投資的關(guān)鍵因素，因此，在進(jìn)行高邊坡加固治理時(shí)，應(yīng)從引起高邊坡滑坡的原因人手，結(jié)合高邊坡的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌及水文地質(zhì)條件，并預(yù)測(cè)高邊坡可能的破壞形式，然后結(jié)合工程特點(diǎn)，提出相應(yīng)的加固方案，最后綜合考慮施工方法和經(jīng)濟(jì)條件，選擇便于實(shí)施的加固治理方案。
參考文獻(xiàn)
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【2】尚岳全、王清、蔣軍、孫紅月.地質(zhì)工程學(xué)[M].清華大學(xué)出版社，2006.4
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