我國(guó)水利水電工程高邊坡的加固與治理

■易 剛 ■江西恒發(fā)通信工程有限公司，江西 南昌 330000

邊坡穩(wěn)定問題是水利水電工程中經(jīng)常遇到的問題。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。高邊坡的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜，影響滑坡的因素也很多，因此，我國(guó)廣大水電科技人員在與滑坡災(zāi)害作斗爭(zhēng)的過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極開展科技攻關(guān)，總結(jié)出了一整套水電高邊坡工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工新技術(shù)。

1 混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

(1)混凝土抗滑樁由于能有效而經(jīng)濟(jì)地治理滑坡，尤其是滑動(dòng)面傾角較緩時(shí)，其效果更好，因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。抗滑樁開挖深度達(dá)3～4m后，在井壁噴30～40cm厚的混凝土。對(duì)巖體較好的井壁采用打錨桿、噴錨掛網(wǎng)的方法進(jìn)行支護(hù)，噴混凝土厚度10～15cm．對(duì)局部塌方部位增設(shè)鋼支撐。抗滑樁開挖到設(shè)計(jì)要求深度后，進(jìn)行鋼筋綁扎和鋼軌吊裝。混凝土澆筑采用水下混凝土的配合比，由拌和樓拌和，混凝土罐車運(yùn)輸直接入倉(cāng)，每小時(shí)澆筑厚度控制在1.5m內(nèi)，特別是在滑動(dòng)面上下4m部位，還需下井進(jìn)行機(jī)械振搗。在澆到離井口5～7m時(shí)，要求分層振搗。每個(gè)井口設(shè)兩個(gè)溜斗，溜管長(zhǎng)度為10～14m，管徑25cm．抗滑樁的建成，對(duì)樁后坡體起到了有效的阻滑作用。

(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。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用，有時(shí)也具備擋土墻的作用。沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)沉井的受力狀態(tài)、基坑的施工條件和沉井的場(chǎng)地布置等因素決定，沉井結(jié)構(gòu)平面呈“田”字形，井壁和橫隔墻的厚度主要由滿足下沉重量而定。井壁上部厚80cm，下部厚90cm;橫隔墻厚度為50cm，隔墻底高于刃腳踏面1.5m，便于操作人員在井底自由通行。沉井施工包括平整場(chǎng)地、沉井制作、沉井下沉、填心4個(gè)階段。下沉采用人工開挖方式，由人力除渣，簡(jiǎn)易設(shè)備運(yùn)輸，下沉過程中需控制防偏問題，做到及時(shí)糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間，后開挖四邊;先開挖短邊，后開挖長(zhǎng)邊。沉井就位后清洗基面，設(shè)置φ25錨桿(錨桿間距為2m，深3.5m)，再澆筑150號(hào)混凝土封底，最后用100號(hào)毛石混凝土填心。沉井工程建成至今，已經(jīng)受了多年的運(yùn)行考驗(yàn)。目前，首部邊坡是穩(wěn)定的，沉井在邊坡穩(wěn)定中的作用是明顯的。

(3)混凝土框架和噴混凝土護(hù)坡，混凝土框架對(duì)滑坡體表層坡體起保護(hù)作用并增強(qiáng)坡體的整體性，防止地表水滲入和坡體的風(fēng)化。框架護(hù)坡具有結(jié)構(gòu)物輕，材料用量省，施工方便，適用面廣，便于排水，以及可與其他措施結(jié)合使用的特點(diǎn)。

(4)混凝土擋墻，混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法，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。

(5)錨固洞，在漫灣水電站邊坡工程中，采用各種不同斷面的錨固洞64個(gè)，形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前，已完成2m×2m斷面小錨固洞18個(gè)，每個(gè)洞可承受剪力9000kN．此外，還利用地質(zhì)探洞回填等增加一部分剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度，防止了混凝土與洞壁結(jié)合不實(shí)的可能性，同時(shí)采取洞樁組合結(jié)構(gòu)的受力條件遠(yuǎn)較傳統(tǒng)懸臂結(jié)構(gòu)合理，可望提供較大的抗力。

2 錨固技術(shù)的應(yīng)用

采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固，具有不破壞巖體，施工靈活，速度快，干擾小，受力可靠，且為主動(dòng)受力等優(yōu)點(diǎn)，加上坡面巖體抗壓強(qiáng)度高，因此，在天生橋二級(jí)、漫灣、銅街子、三峽、李家峽等工程的邊坡治理中都得到大量應(yīng)用。內(nèi)錨頭不再是灌漿錨固端，而是置于廊道內(nèi)的墩頭錨或雙向施加張拉的預(yù)應(yīng)力錨。這類加固方式將排水和錨固結(jié)合起來，減少了約占錨索長(zhǎng)度1/3～1/4的內(nèi)錨固段，是一種理想的加固形式。預(yù)應(yīng)力錨桿也是常見的一種加固形式。

3 減載、排水等措施的應(yīng)用

(1)減載、壓坡，在有條件的情況下，減載壓坡應(yīng)是優(yōu)先考慮的加固措施。如天生橋二級(jí)水電站廠房高邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果表明，滑坡體后緣受傾向SE的陡傾巖層影響，將向S(24°～71°)E方向滑動(dòng)。該方向與滑坡前緣滑移方向有近20°～60°的夾角，將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上，對(duì)滑坡整體的穩(wěn)定不利，因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。在滑坡體后緣覆蓋層最厚的部位，在保證施工道路布置的前提下，盡量在后緣減載。第一次減載14萬余m3，至610m高程，第一次減載后，滑動(dòng)速度明顯降低。緊接著再減載12萬余m3，至600m高程。兩次減載共26萬余m3，滑坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)提高約10%．烏江渡水電站庫(kù)區(qū)左岸岸坡距大壩約400m，有一石灰?guī)r高懸陡坡構(gòu)成的小黃崖不穩(wěn)定巖體。滑坡下部軟弱的頁巖被庫(kù)水淹沒，地表上部見有多條陡傾角孔縫狀張開裂隙，最大的水平延伸長(zhǎng)度達(dá)200m，縱深切割190m．4年多的變形觀測(cè)結(jié)果表明，裂隙頂部最大累計(jì)沉陷量達(dá)171.1mm，最大累計(jì)水平位移量達(dá)56.0mm，估計(jì)可能滑動(dòng)的體積約50～100萬m3．為保證大壩的安全，對(duì)小黃崖不穩(wěn)定巖體先后進(jìn)行了兩次有控制的洞室大爆破，共爆破石方20.8萬m3．從處理后的變形資料可以看出，已達(dá)到了削頭、壓腳、提高巖體穩(wěn)定性的目的。

(2)排水、截水，地表水滲入滑坡體內(nèi)，既增加滑坡體的重量，增加滑動(dòng)力，又降低了滑動(dòng)面上巖層的內(nèi)摩擦力，對(duì)滑坡體的穩(wěn)定是不利的。對(duì)于滑坡體以外的山坡上的地表水，采取層層修建攔水溝、排水溝的方法排水。在坡體范圍內(nèi)的地表水，對(duì)開裂的地方用黃土封堵，低洼積水地方用廢碴填平，順地表水集中的地方設(shè)排水溝排走地表水。如天生橋二級(jí)水電站廠房邊坡工程治理中總共修建攔水溝、排水溝近10km．地下水的排除采取在滑坡體的后緣開挖總長(zhǎng)384m的兩條排水洞(距滑動(dòng)面以下5～10m)，并相聯(lián)通，形成一個(gè)∪形環(huán)，在排水洞內(nèi)再設(shè)排水孔，把滑動(dòng)體內(nèi)地下水引入排水洞。為此，三峽船閘高邊坡采用地表截、防、排水與地下排水相結(jié)合的綜合排水方案，以地下排水為主，地表截、防排水為輔，有機(jī)結(jié)合，通過截、防、導(dǎo)、排，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。