水利工程施工中高邊坡加固處理技術研究

駱習開

華容水利水電建筑工程有限公司 湖南 華容 414200

在我國，水利工程的巖質邊坡高度超過30m，或者土質邊坡高度超過20m，就是高邊坡。邊坡作為水利工程的重要組成部分，不僅決定了工程的安全性，也會影響經濟效益。在多種因素的干擾下，高邊坡失穩會帶來嚴重病害，例如崩塌、傾倒、滑坡、落石等。以下結合實踐，探討了高邊坡加固處理技術的應用。

1 水利工程高邊坡失穩的原因

水利工程多位于惡劣環境中，高邊坡施工期間，影響穩定性的原因主要如下：①地質因素，涉及地質構造、地層巖性、水文條件、風化程度等。以軟弱地層為例，由于土體之間的孔隙大、含水量高，其密實度和強度低，處理措施不當，容易造成不均勻沉降，影響高邊坡的穩定性。②設計因素。設計是施工的前提，開挖作業會改變邊坡的自然應力狀態。設計期間，如果對現場環境了解不充分，沒有結合地質勘查結果，對邊坡的高度、坡度、防護結構設計不合理，就會遺留下施工隱患，降低高邊坡的穩定性[1]。③施工因素。高邊坡施工，需要有完善的施工方案和組織設計，對人、機、料進行合理配置。考慮到目前一些施工企業重進度、輕管理，重效益、輕質量，為了降低成本，可能使用不合格的材料；盲目縮短工期，導致工序開展不當；或者支護和開挖不同步，導致邊坡位移、變形，最終降低了高邊坡的穩定性。

2 水利工程高邊坡常用的加固技術

2.1 混凝土技術

第一，混凝土抗滑樁?；炷量够瑯?，能穿越滑坡體進入穩定的土層或巖層，對滑坡體產生支擋作用。該構件常用在滑坡體的前端，適用于正在活動的淺層滑坡或中層滑坡。為了提高混凝土抗滑樁的功效，施工時埋置深度一般控制在樁身的1/4—1/3，并且采用灌漿技術，促使樁身和巖土成為一個整體[2]。

第二，混凝土沉井。混凝土沉井屬于框架結構，設計期間要考慮到沉井的受力狀態、場地布置、施工條件等，將其用在高邊坡中，兼具抗滑樁、擋土墻的作用?；炷脸辆┕?，主要工藝包括平整場地、制作沉井、封底、沉井下沉等。其中，下沉施工是一個關鍵環節，為了降低沉井側壁和巖土體之間的摩擦力，應該保證混凝土構件的強度達到100%，然后才能挖土下沉；同時做好糾偏工作，將偏差控制在允許范圍內。此外，封底之前要徹底清理基面，以保證封底質量。

第三，混凝土擋墻?；炷翐鯄χ饕米陨碇亓Γ瑢Ω哌吰庐a生支擋作用，且可以和排水措施相結合，從而避免發生滑坡。從作用原理看，擋墻能改變高邊坡的局部受力，防止變形延伸，不僅工藝簡單，而且加固迅速。具體施工中，應該注意擋墻基礎的砌筑深度，要結合最低滑動面的形狀和位置，在墻后預留泄水孔，一方面降低作用在擋墻上的靜水壓力，另一方面避免積水浸泡墻體。

2.2 錨固技術

第一，錨固洞。在高邊坡加固上，錨固洞的應用比較普遍，加固時遵循從內向外、由上到下、逐層漸進原則。在同一個結構面上，開挖錨固洞采用跳洞法，能增強不利結構面上的抗滑力，保證邊坡的穩定性。

第二，預應力錨固。預應力錨固是將錨索打入坡體深部的巖體上，對混凝土框架產生加固作用，通過擠壓松散的巖體，提高巖土層之間的壓力和摩阻力，最終產生穩定和加固效果。施工期間，技術要點包括兩點：一是制作錨索和錨桿，材料選擇強度高、低松弛的預應力鋼絞線，依據設計圖紙準確下料；制作時首先將鋼絞線纏繞成U型，利用鋼帶和承載體緊密綁扎；運輸時不能出現彎折，對隔離架、注漿管、外包涂塑層進行保護。二是錨孔注漿，對注漿材料進行科學配比，保證漿體強度達到40MPa以上；注漿時采用孔底返漿法，一次注漿完成；當砂漿強度達到設計要求后，即可張拉錨索，做好施工記錄[3]。

第三，錨噴混凝土。錨噴混凝土技術，優點是速度快、效率高，不需要支設模板，可以實現機械化生產。加固施工原理，是混凝土噴射時產生的沖擊力，作為臨時支撐使用，相比于木結構，強度更高；相比于鋼結構，成本更低。作為永久支護使用，配合錨桿使用，和現澆混凝土相比，其早期強度更高；能減少水泥用量，避免大規模開挖洞室。

2.3 減載排水技術

第一，減載反壓。減載的目的是降低高邊坡的下滑力，技術操作上是削去滑坡體的后緣。為了提高加固效果，一般和反壓措施配合應用，將削下來的土石堆置于滑坡前緣。一方面能降低下滑力，另一方面能增加抗滑力，在上陡下緩的滑坡中應用效果顯著。

第二，排除地表水。針對邊坡變形區內的地表水，例如泉水、雨水，進行攔截處理。一般來說，可以修建排水溝、攔水溝，及時排出滑坡體表面的水體。對于滑坡體內的地表水，充分利用地形和溝谷，布置完善的排水系統，降低巖土體的含水量，減小孔隙水壓力，實現高邊坡加固目標[4]。

第三，排除地下水。根據地下水的埋藏深度，主要分為淺層地下水、深層地下水兩種。其中，淺層地下水采用盲溝、截水溝、鉆孔法；深層地下水采用集水井、截水溝、排水廊道。排水施工中，通過降低巖體的地下水位，減小滲水壓力，提高邊坡的穩定性。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

以國內某小型水利工程為例，主要功能是農業灌溉，次要功能是為周邊人畜提供飲水。該工程采用混凝土面板堆石壩，壩高13.5m，設計壩頂高程為735m，頂部寬度為7m、長度為98m，上游、下游邊坡的坡度分別為1:1.35、1:1.4。隨著使用壽命延長，近期檢查發現邊坡出現位移和沉降，必須進行加固處理。結合本工程的實際情況，選擇噴錨防護技術，將錨固、噴射混凝土相結合，防止巖體分離或松動，將圍巖、錨桿、混凝土噴層形成一個整體。施工期間，既可作為早期支護方案，也可作為永久性支護方案。

3.2 施工技術要點

第一，測量放樣。依據設計圖紙，使用全站儀放出抗滑樁的軸線、位置，計算樁位坐標；路塹開挖前，放出截水溝、邊坡頂線的位置，并做好標記；邊坡土體開挖期間，利用水準儀對高程進行復核，將誤差控制在允許范圍內。

第二，噴錨防護。依據放樣結果，利用機械打入錨桿，噴射C20混凝土進行防護。其中，錨桿使用φ25鋼筋，鉆孔為φ50，錨桿的布置呈現梅花狀，間距控制在2m×2m；噴射混凝土時，厚度控制在8cm。

第三，樁孔開挖。本次工程中，共計使用抗滑樁5根，對二級邊坡進行防護后，開挖抗滑樁基礎，基礎斷面為2m×3m，間距控制在3m。開挖時，為了保證成孔穩定性，采用跳二挖一法，工藝流程如下：①抗滑樁鎖口施工，采用C20鋼筋混凝土結構，在鎖口上部設置井圈，可以防止雨水、雜物進入孔內，高出地面30cm；②開挖孔身，合理確定每日開挖進度，開挖后及時護壁，采用C20鋼筋混凝土進行澆筑；③孔內通風，當孔深超過10m，或CO2含量超過0.3%，就要進行機械通風，并使用36V低壓照明設備；④孔內排水，將人工排水、水泵抽水相結合，在樁位一角開挖集水坑[5]。

第四，安裝鋼筋。鋼筋的連接使用直螺紋套筒，其中樁身主筋是φ32鋼筋，經電焊成為鋼筋束。綁扎鋼筋時，控制好搭接長度、接頭等要素，一般接頭長度超過50cm，錯開距離按照鋼筋直徑的35倍控制，綁扎完成后進行驗收。

第五，澆筑樁身和擋土板。抗滑樁混凝土強度等級為C25，現澆時采用插入式振搗器，每層澆筑厚度為30cm。澆筑到頂面后，進行抹平修整處理，直至全部完工。樁前坡面土體，分為6次開挖，利用挖掘機，每次開挖高度為2m。第一個坡面開挖完成后，綁扎擋土板鋼筋、支設模板，并且澆筑混凝土，鉆錨索孔、注漿處理。擋土板混凝土強度達到設計要求的75%，即可張拉錨索，如此循環施工，直至擋土板完工。

第六，抹面養護?；炷琳駬v密實后，使用磨光機收面，利用真空脫水機吸除表面的多余水分。委派專人灑水養護，并使用塑料薄膜進行覆蓋，保證混凝土表面處于濕潤狀態。如果使用普通水泥，養護時間不少于14天；如果摻入緩凝外加劑，或有抗滲要求，養護時間不少于21天。

4 結束語

綜上所述，水利工程是我國的基礎建設項目，影響高邊坡穩定性的因素較多，文中從混凝土技術、錨固技術、減載排水技術三個方面，介紹了常用的加固處理技術，并結合工程案例進行分析。希望為類似工程提供經驗借鑒，提高水利工程高邊坡的穩定性，實現經濟效益和社會效益的最大化。