水利水電工程邊坡加固處理技術的研究

陳海龍

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710038）

0 引言

水利水電工程的安全穩定性是保障國家重點工程運行和人民群眾生命財產安全的重要保證。然而，由于自然環境和工程建設等因素的影響，邊坡穩定性問題一直是水利水電工程建設和運營中的難點。在實際工程中，邊坡加固處理技術是解決邊坡穩定性問題的主要手段之一。目前，我國在水利水電工程領域取得了許多關于邊坡加固處理技術的理論和實踐研究成果，但在實際應用中仍然存在許多挑戰。因此，加強對邊坡加固處理技術的研究具有較強的現實意義。

1 水利水電工程中常見的邊坡加固處理技術

1.1 削坡卸載

削坡卸載技術是水利水電工程中常見的邊坡加固處理技術之一，其主要作用是通過對邊坡進行局部或整體的削減，使其降低坡度和應力集中程度，從而達到增強邊坡穩定性、減輕邊坡荷載和防止滑坡等目的。下文將詳細介紹削坡卸載技術的適用范圍和特點[1]。

削坡卸載技術適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質條件復雜且存在滑動層或者裂隙等問題的情況，例如：土石混合物邊坡、黃土邊坡、軟巖邊坡、老邊坡或已發生失穩的邊坡等。削坡卸載技術可以在較短的時間內減輕邊坡荷載，有效地緩解因荷載引起的邊坡失穩風險。

削坡卸載技術具有施工方便、周期短、成本低的優勢，不會影響周圍環境和管道設施的正常使用。可以針對邊坡的特定部位或整體進行施工，根據實際情況靈活掌握，具有較強的適應性和可操作性。有利于減輕邊坡的荷載，并能夠消除因荷載引起的應力集中現象，從而提高了邊坡的穩定性和承載能力。還可以利用削下來的土石材料填充到原有邊坡的低處，形成新的地基，從而進一步加固了邊坡結構。配合其他邊坡加固處理技術進行綜合應用，如鋼筋混凝土澆筑、預制板安裝、地釘加固等，以達到更好的加固效果。

1.2 錨固技術

錨固技術主要目的是通過設置錨桿等支護結構將邊坡與穩定層緊密連接起來，提高邊坡的抗滑能力和承載能力，從而保障工程安全穩定運行。錨固技術適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質條件復雜或存在滑動層、斷裂帶等問題的情況。尤其在軟弱多變的土巖體邊坡中應用更為廣泛，如黃土、極度碎石、風化粘性土、膨脹土、軟巖等。

錨桿作為一種預制品，可以現場直接安裝，具有施工簡單、周期短、成本低等優勢。可以根據不同的地質環境和施工需求選擇不同的錨桿類型、長度和直徑，以適應不同需求。錨桿抗拉性能較好，能夠承受較大的荷載。安裝和施工對原有的地質環境和生態環境影響相對較小，不會改變原有的地形、植被等自然條件。通過設置多個錨桿，可以將邊坡與穩定層緊密連接起來，形成一個穩定的整體結構，提高邊坡的抗滑能力和承載能力[2]。圖1 為錨桿鋪設。

圖1 錨桿鋪設

1.3 擋土墻

擋土墻技術適用于邊坡高度較大、坡度陡峭、地質條件復雜的情況，例如：巖石邊坡、軟巖邊坡、黃土邊坡等。支撐結構可以有效地增強邊坡的抗剪強度和承載能力，提高邊坡的穩定性[3]。

支撐結構與邊坡形成剛性連接，在受到外力作用時能夠有效地抵抗剪切力，保證了邊坡的穩定性。具有較高的承載能力，可以充分保證邊坡的承載能力，有效地防止因沉降導致的邊坡失穩。可以在現場制作或預制后直接安裝到邊坡上，具有施工周期短、工序簡單、效率高等特點。形式和尺寸可以根據不同的邊坡要求進行調整和設計，適應性較強。同時，在設計過程中可以考慮采用鋼筋混凝土、預應力混凝土等不同的材料和結構形式，以滿足不同的工程需求。擋土墻結構如圖2 所示。

圖2 擋土墻結構

2 水利水電工程中邊坡加固處理技術的應用要點

2.1 現場勘察，方案設計

現場勘察是邊坡加固處理技術的基礎。在現場勘察過程中，需要對邊坡的地質條件、坡度、高度、坡面穩定性、滑動面分布等進行詳細的調查和測量，以確定邊坡的具體情況，并采取相應的加固措施。具體應該注意以下4 點：①邊坡地質情況。應檢查邊坡的巖土層性質、斷層、裂隙、軟弱帶、地下水位等情況，確定邊坡的穩定狀態和存在的危險因素。②邊坡形狀。應測量邊坡的高度、坡度、坡面形態和地形特征等，確定邊坡的形狀特征，并合理選擇加固措施。③滑動面位置。應通過地質勘查、探測等手段，確定邊坡的滑動面位置和滑動形式，為加固方案設計提供參考。④現場環境。應了解邊坡周圍環境的情況，包括降雨、洪水、地震等自然災害和道路、建筑等人為因素對邊坡穩定性的影響。

在現場勘察的基礎上，需要制定合理的加固方案。方案設計應充分考慮邊坡的地質條件、結構特點、受力狀態等因素，確定加固材料和結構形式，并進行計算和驗算。根據邊坡的具體情況選擇適當的加固材料，如混凝土、鋼筋、錨桿等，并根據其物理力學性質進行計算和驗算。根據邊坡的形狀和穩定狀態設計合理的支護結構，如設置擋墻、支撐樁、錨桿等，并采取多種結構形式組合使用，以提高邊坡的整體穩定性。根據設計要求對加固措施進行計算和驗算，保證加固措施的穩定性和安全性，并制定相應的施工方案[4]。

2.2 施工前準備

在確定最終設計方案之前，需要對每個可行的設計方案進行評估和比較。設計方案評估需要考慮以下因素：地形特征、巖土條件、氣候條件、施工條件、經濟成本和安全等。評估完成后，選擇最優方案。根據設計方案，制定詳細的施工圖紙。施工圖紙需要包括結構尺寸、材料規格、施工方法、質量控制和安全措施等信息，以保證施工過程中的準確性和安全性。根據施工圖紙和設計要求，采購和準備所需的材料和設備。材料和設備的準備應充分考慮施工周期、施工難度和安全性等因素。在施工前需要對施工場地進行清理和平整，以便于材料和設備的存放和使用。同時需要設置安全標志和警告線等安全措施，確保施工過程中的安全性。并對參與施工的員工進行培訓和組織。員工應熟悉所需的操作方法和安全規定，并了解可能遇到的危險和應對措施。同時需要分配工作任務和責任，確保施工過程中的順利進行。

2.3 加固施工

由于不同加固處理技術的施工工藝存在較大差異，為說明具體加固施工，本文以其中的錨固技術、混凝土抗剪技術為例，對兩種施工技術的施工流程進行說明。

（1）錨固技術的加固施工。需要在邊坡上鉆孔，鉆孔的深度和直徑應根據設計要求和現場情況確定。鉆孔時應注意選擇合適的位置，避開邊坡重要部位，如土體松動、滑動或斷裂等位置。鉆孔過程中，應使用專業的鉆機設備，確保鉆孔質量和效率。鉆孔完畢后，需要清理孔內余渣與泥漿。在鉆孔完成后，需要將鋼筋錨桿安裝到孔內。在安裝錨桿之前，需要對錨桿進行清洗和噴涂抗腐蝕涂料。然后，在錨桿上加裝錨具，將錨桿逐漸地推入孔內，同時進行旋轉，使其沿著孔道逐漸滲透到邊坡深處。當錨桿推入設計要求的深度后，需要緊固錨桿，并切斷多余的部分。在錨桿緊固后，需要進行砂漿灌注加固。首先，在孔口處加裝鋼管或管套，然后從管口將預制好的砂漿灌入孔道內，直至充滿整個孔道。在灌注過程中，需要注意控制砂漿的流量和壓力，以確保其均勻地填滿整個孔道。等待砂漿凝固后，將管套拆除并進行清理即可。

（2）擋土墻加固施工。首先對邊坡表面進行清理，去除表面松散物質、殘留土壤和碎石等。清理過程中，需注意不要損傷原有邊坡結構，避免影響加固效果。在清理完成后，需要在邊坡表面鋪設防水材料，并按照設計要求進行配筋。然后，在配筋上安裝模板，用于供混凝土灌注時形成固定的空間。在模板安裝后，可以進行混凝土灌注加固。需要按照設計要求進行混凝土配合比的制備，并將其運輸到施工現場。然后，將混凝土逐層灌注至模板頂部。在灌注過程中，需注意控制混凝土流量和質量，并及時調整灌注速度和方向，避免出現滲漏或偏差情況。混凝土灌注完成后，需要進行充分的養護處理。首先，需要對混凝土表面進行噴水保濕，以防止混凝土干裂。其次，對混凝土進行定期檢查，確保其質量和穩定性。在養護處理期間，需避免人員和車輛等對邊坡進行碰撞或劃傷[5]。

2.4 監測調整

通常情況下，選擇的監測設備應能夠對邊坡的變形、應力變化、位移和溫度等參數進行實時監測，并能夠傳輸數據到監測中心或控制中心。并制定詳細的監測方案，并根據實際情況確定監測點位和監測頻率。以擋土墻為例，監測點位設置如圖3 所示。監測方案需要包括監測設備的類型、布置位置、監測指標和監測頻率等信息。通過監測設備獲取的監測數據，可以對邊坡的穩定性和加固效果進行分析。監測數據分析應重點關注邊坡的變形趨勢，如位移速度和方向，以及邊坡周圍環境的影響。

圖3 監測點位設計

2.5 清理收尾

在邊坡加固處理工程結束后，需要對施工現場進行清理工作。具體包括以下3 個方面：①清理廢料和材料。施工現場可能會產生大量的廢料和材料，如混凝土、砂漿、鋼筋等。這些廢料和材料需要進行分類清理，并妥善處理。清理過程中，應注意避免對周圍環境造成污染或影響。②拆除臨時構筑物。在邊坡加固處理工程施工過程中，可能需要建設一些臨時構筑物，如腳手架、支撐框架等。這些臨時構筑物在施工完成后需要及時拆除，并進行妥善處理。③整理邊坡表面。加固處理工程結束后，邊坡表面可能會存在一些殘留的灰塵、泥土和雜物。這些殘留物需要進行清理，以確保邊坡表面干凈整潔，并避免對加固效果產生影響。

在清理工作完成后，還需要進行一些收尾工作，以確保邊坡加固處理工程的安全和穩定。具體包括以下3個方面：①安全檢查。在清理工作完成后，需要進行一次全面的安全檢查。檢查范圍應包括施工場地、臨時構筑物、加固設施和周圍環境等方面。如發現存在安全隱患，應及時采取措施予以解決。②加固效果檢查。在清理工作完成后，需要對加固處理后的邊坡進行一次加固效果檢查。檢查內容應包括邊坡變形、位移和應力變化等方面。如發現存在異常情況，應及時采取措施予以調整。③檔案整理。在加固處理工程結束后，需要對相關檔案進行整理。具體包括設計方案、施工記錄、監測數據、驗收資料和施工圖紙等方面。整理好的檔案應妥善保存，以備后續使用。

3 結語

綜上所述，邊坡加固處理技術已經在水利水電工程領域得到廣泛應用。未來，隨著技術的不斷發展和創新，邊坡加固處理技術將會更加成熟和完善。同時，還需要進一步加強對邊坡穩定性問題的研究，探索更加科學和有效的邊坡加固技術，以適應不同類型、不同地質條件下的邊坡工程實際需求。此外，優化管理和監測手段，建立完善的數據分析和預警機制，也是提高水利水電工程安全穩定性的重要保障。相信隨著不斷的努力，水利水電工程邊坡加固處理技術將不斷取得新的創新和進展，為我國水利水電事業的健康發展做出更大的貢獻。