水利水電工程中高陡邊坡的處理方法綜述

(重慶交通大學(xué)　重慶　400074)

水利水電工程中的高陡邊坡多指坡高在200m以上、坡角在45°以上的高陡巖質(zhì)邊坡。與一般公路邊坡相比，由于其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，加上雨和水的影響，在內(nèi)、外動力作用下使得邊坡穩(wěn)定性與工程適應(yīng)能力差，而且?guī)彀端坏纳舷伦儎訉ζ麦w的沖刷為坍塌、滑坡的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件。對于如何經(jīng)濟(jì)有效的處理該類邊坡問題一直是水利工程建設(shè)的重難點。

當(dāng)前水利高邊坡的處置還是以經(jīng)驗為主，缺乏系統(tǒng)的規(guī)范指導(dǎo)設(shè)計施工工作，本文試圖通過一些工程實例以及相關(guān)的論文，總結(jié)水利水電工程中高陡邊坡的常用的和較新的處理方法,并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)指出當(dāng)前的問題以及發(fā)展趨勢。

一、常規(guī)的處理方法

目前邊坡常規(guī)的處理方法很多,大致有如下幾類:削坡減載、截排水、錨固(如錨固洞和預(yù)應(yīng)力錨桿等)、抗剪結(jié)構(gòu)支護(hù)(如混凝土抗滑樁、混凝土沉井等)、反壓護(hù)坡等，下面對常用方法分別進(jìn)行討論。

減載措施可分為主動和被動,兩者之間的區(qū)別在于是否在開挖前考慮了減載，還是在失穩(wěn)后的處置。從現(xiàn)有水電邊坡的統(tǒng)計分析來看,多數(shù)的處理方案屬于被動情況，典型案例有小浪底工程高邊坡處理。通常來講，邊坡設(shè)計時應(yīng)以減載壓坡為首選措施。

由于抗滑樁能承受較大的滑坡推力，因此采用抗滑樁治理滑坡,其效果較好，特別是當(dāng)滑面傾角較緩時,效果更佳。許多的工程案例如:天生橋二級水電站防止雨季的影響可能會造成大規(guī)模的滑坡,設(shè)計采用了抗滑樁等一整套治理措施，對維持后期邊坡的穩(wěn)定起到了顯著的作用。

預(yù)應(yīng)力錨索由于其具有施工方便且工期短、受干擾較小、能交完整的保存巖土體的天然狀態(tài)等優(yōu)點，在很多水利工程中得到大量應(yīng)用。

錨固洞由于其構(gòu)造具有一定的傾斜度,增強(qiáng)了混凝土與周邊結(jié)合的密實度，同時洞樁組合結(jié)構(gòu)改善了傳統(tǒng)措施的受力條件，能提供更為可觀的抗力。

地表水下滲，會增加滑坡的重量、降低土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角、產(chǎn)生動、靜水壓力，對邊坡的穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，合理的截排水設(shè)計能有效的防止這種狀況的發(fā)生，對維持邊坡體的穩(wěn)定有著較好的作用。通常采用攔截坡頂?shù)牡乇硭?、匯聚并排除坡體范圍內(nèi)的水的方法排水，有必要的時候還應(yīng)降低地下水。

二、處理技術(shù)的優(yōu)化

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，當(dāng)前高陡處理技術(shù)的優(yōu)化可總結(jié)為以下幾個方面：新理論、新技術(shù)、新工藝。

(一)新理念

郭志杰、靳國厚等人通過對已建水利工程的研究，初步形成了如下一個理論體系：

1.研發(fā)了適用于一般巖質(zhì)邊坡的數(shù)學(xué)模型以及相應(yīng)的應(yīng)用程序。

2.將概率統(tǒng)計理論與傳統(tǒng)的極限平衡分析相結(jié)合。

這一套理論體系和相應(yīng)的配套技術(shù)在李家峽高邊坡工程中得到了的應(yīng)用，妥善的解決了李家峽高邊坡工程的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

(二)新技術(shù)

為了解決抗滑樁、錨固洞在工程應(yīng)用過程中存在的不足，以楊志法為代表的團(tuán)隊開創(chuàng)性的發(fā)明了邊坡加固的新技術(shù)：預(yù)應(yīng)力錨梁和預(yù)應(yīng)力抗滑樁，這種技術(shù)將勘察、加固、監(jiān)測等融合在一起，提高了邊坡處置的效果，也使邊坡監(jiān)測變得更容易，同時大幅度的減少了材料消耗提高了經(jīng)濟(jì)效益。

(三)新工藝

張明瑤、張云通過總結(jié)“八五”、“九五”期間以來一大批大型水電工程高陡邊坡的存在問題以及處理措施，提出了以下處理工藝：

1.提出順層邊坡應(yīng)采取先錨固后挖除的措施，而切層邊坡的施工工藝是同時進(jìn)行，同時優(yōu)化了預(yù)應(yīng)力錨索的參數(shù)。

2.提出洞樁組合結(jié)構(gòu)的有限差分和有限元計算。

3.提出邊坡處置時先固后挖的思路以及配套的施工工藝和監(jiān)測方法。

三、存在的問題及其發(fā)展趨勢

目前國內(nèi)外水利水電工程中高邊坡的研究有了很大的發(fā)展，但關(guān)于邊坡的開挖和處置很大程度上是由經(jīng)驗決定，并沒有一部完整的設(shè)計規(guī)范，全面而系統(tǒng)的設(shè)計施工方法有待提高，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.邊坡的理論模型、分析方法以及與計算機(jī)的結(jié)合還不完善，將來應(yīng)更趨于具體化、準(zhǔn)確化;

2.邊坡的爆破工作需要進(jìn)一步的研究，以確保邊坡開挖的安全；

3.群錨工作機(jī)理的研究結(jié)論，還需進(jìn)一步分析。