探析水利水电工程边坡加固施工技术
一、水利水电工程常用边坡施工技术 1.采用抗滑结构
采用抗滑结构进行加固,就是通过在需要进行加固的边坡滑体处施工某种抗滑结构,利用抗滑结构来对滑体进行约束,从而保证边坡的稳定。其中包括混凝土抗滑桩、混凝土沉井、混凝土挡墙、锚固洞等加固措施。
(1)采用混凝土抗滑桩的加固措施,就是沿边坡外侧打一排或多排深入滑床的混凝土桩,通过混凝土桩深入滑动面下部的稳定地层对桩的抗力来对边坡滑体进行约束,从而抵抗滑体的滑动力,达到稳定边坡的作用。混凝土桩的间距以边坡土体不会在桩间滑出为原则。抗滑桩的布置形式多种多样,可以是相互连接的桩排,也可也是相互间隔的桩排,还可以是下部间隔、顶部连接的桩排等。
(2)采用混凝土沉井的加固措施,其对边坡进行加固、保证边坡稳定性的原理与采用混凝土抗滑桩的加固措施类似,但是施工工艺差别较大,混凝土沉井的施工工艺相对而言要复杂的多。混凝土沉井的施工主要包括了沉井下沉、混凝土封底、毛石混凝土填心等步骤。在其施工中主要要注意的是,在沉井下沉过程中应尽量减少沉井外壁的摩阻力,避免沉井产生悬挂,同时还应在下沉过程中做好防偏的措施。
(3)采用混凝土挡墙的加固措施,就是在边坡外侧贴着滑体施工一道混凝土的挡土墙,通过挡土墙自身重力产生的静摩擦力来抵抗滑体的滑动力,从而达到稳定边坡的作用。采用混凝土挡墙的加固措施,应注意在挡土墙的设计过程中,不要遗漏对于地基承载力和挡土墙抗倾覆稳定性的验算;同时,在其施工过程中还应考虑在墙后设置泄水孔,防止墙后积水浸泡基础,从而造成挡土墙的滑移和失稳。
(4)采用锚固洞的加固措施,就是通过在边坡处进行若干个锚固洞的施工,来引起边坡岩体的附加应力、应变,从而增大边坡岩体的整体性、抗拉强度、抗剪强度和抗滑力,达到稳定边坡的作用。在锚固洞的施工过程中应遵循自上而下、由内向外、逐层加固、循序渐进的原则,对处于同一高程结构面的锚固洞应采取跳洞开挖施工,防止产生薄弱层,从而影响边坡的稳定;同时,锚固洞在设计过程中应对洞的数量、深度、排距和布置等都进行严谨的验算,保证其质量和安全。
采用抗滑结构来对水利工程中的边坡进行加固处理,相对而言造价较高,而且抗滑能力越强的结构,造价往往也越高。但它对于边坡的环境、地质情况等的客观条件的要求较低,因此在许多条件较为恶劣、采用别的边坡加固措施难以满足需要的水利工程中,各种各样的抗滑结构都得到了广泛的应用,并且产生了良好的效果。
2.采用锚固技术
采用锚固技术进行加固,就是采用锚索、锚杆等锚固构件穿越滑体深入滑体后面的稳定土层或稳定结构,通过由此产生的锚力来对滑体进行约束,从而保证边坡的稳定。其中包括锚索、土钉墙等加固措施。采用锚索的加固措施,就是将预应力钢绞线一端固定于坡面,另一端固定在滑体内侧的稳定岩体中,从而对滑体产生抗滑阻力,并增大滑体抗滑摩擦阻力,从而达到稳定边坡的作用。采用土钉墙的加固措施,就是将锚杆从坡面垂直或斜向钉入滑体内侧的稳定岩土中,并在坡面上铺设钢筋网片、喷射混凝土,通过钢筋混凝土将锚杆连成一个整体,一齐抵抗滑体的滑动力,从而达到稳定边坡的作用。采用土钉墙的加固措施同样具有类似锚索加固的优点。但是应注意在土钉墙施工之前,要做好锚杆的抗拔试验,获得相关参数,从而确保设计的土钉墙体系能够安全有效地进行边坡加固;同时在土钉墙的施工过程中,要保证锚杆的插打深度满足要求。
3.改变边坡环境
通过改变边坡环境进行加固,就是采取某些措施来降低边坡滑体的滑动力,提高边坡自身的稳定,从而起到边坡加固的效果。其中包括减载、压坡、截水、排水等加固措施。
(1)减载、压坡的加固措施,就是削去滑体内侧的一部分岩土,从而减轻滑体的自重,降低边坡的滑动力;同时将削去的岩土压在滑体的外侧,从而又增强了边坡的抗滑力,可谓是一举两得。减载、压坡的加固措施,常用于深层滑体的边坡加固,对于上陡下缓的边坡效果尤佳。
(2)截水、排水的加固措施,就是通过建立截水、排水体系,减少进入边坡滑体的水量,从而减轻滑体的自重,降低了滑动力,并且提高滑体的内摩擦力,增加了抗滑力。截水、排水的加固措施,不仅要做好地面排水,还要着眼于地下排水。其中地面排水可以通过明沟来实现;而地下排水,则应采取井点降水等措施来实现地下水位的降低和渗水压力的减小。
通过改变边坡环境来对水利工程中的边坡进行加固处理,是真正意义上的治本的措施,而且是最经济的措施。
二、具体工程介绍
1、某大闸由水闸、船闸和连接刺墙组成。水闸上游侧右岸K0+135~K0+216段边坡为一老滑坡,全长约81.0 m,滑坡体后缘高程为23.26 m,滑坡体前缘高程为3.42 m。滑坡体上段坡比为1∶1,滑坡体下段坡比为1∶2,滑坡体中间15.04 m高程处有一处平台,宽约3.0~4.0 m,整个滑坡体横断面呈漏斗状。当地有关部门曾在多年前施工边坡护岸时作了一定的减载处理并采取了其它加固措施,并在坡面干砌了块石。由于围堰内水被抽干形成高达10多米的临空面且在老滑坡上修筑了临时施工道路,造成目前山坡变形,不少块石下滑,原滑坡崖已清晰可见,并沿滑坡崖(大体是弧形)发育了贯通性裂缝,缝宽10 cm左右。沿该滑面往下,在临时道路之上,还有2条裂缝,缝宽15~20 cm,长6~8 m。上述3条裂缝间距约3~4m。在临时道路以下,原马道发生整体性位移,水平位移约1~1.5 m,垂直位移0.6 m左右,原整齐一致的马道现已被分为错落的两截。上述破坏现象表明:该地段边坡目前处于不稳定状态。
2、加固处理:采用复合土钉支护对该地段边坡进行加固处理
(1)土钉支护。土钉以水平或接近水平的角度穿过浅层和深层滑移面,进入原状土中。
(2)高压注浆。在土钉注浆时,将浆压提高到1.0 MPa以上,不仅使砂浆注满孔眼,而且使之渗出至孔外的部分松散介质中,逐步把松散介质连为一体。
(3)垂直锚管。在滑坡带内设置垂直锚管,锚管穿过下部滑移面,打入稳定土层中至少1~1.5 m,并在锚管内实施压力注浆。
(4)排水管布置。在坡面上按3 m×3 m间距呈梅花型预埋直径80 mm的软式排水管,用于排出护坡下土体内余水。
(5)坡面设置轻型格栅。以Φ6.5@20×20钢筋在纵横方向将土钉头、锚管头焊接在一起,并采用Φ16 mm钢筋加强,使整个支护能形成一个整体,以便发挥共同工作之作用。
(6)喷射混凝土面层。将面层钢筋网与格栅焊接在一起,喷射混凝土时先将块石缝喷满,再喷至设计面层厚度。
(7)敷设抗冲刷砂浆。此工序在喷射混凝土养护3 d后进行,其厚度约为3~5 cm。
(8)施做边界抗冲刷层。于边坡支护上游一端的边界处,挖深50 cm,宽30 cm的通长沟1条,将喷网面层延伸至此沟底。
(9)位移监测。于施工前、施工过程中,以及竣工后一段时间内,对该地段边坡变形状况进行监测,发现异常情况及时报告并对支护参数进行必要调整。
3、变形监测
通过施工前埋设的监测点,进行了施工前后的对比观测。根据观测资料显示,滑坡变形已由开始的每天2~3 cm到目前的水闸过水后趋于稳定,说明滑坡的治理是成功的。
三、结束语
在水利工程的边坡中,对于加固措施的选择应综合考虑工程特点、地质环境、自身能力和经济效益等因素,在保证边坡稳定性的基础上,采用最经济的措施来进行边坡加固处理,因为只有采用最经济且安全的加固措施才是最合理的。