浅谈水利工程高边坡的加固技术及应用

【摘 要】水利工程在建设及运行过程中，最为重要的危险因素则是滑坡体及边坡，对水利水电工程的安全造成严重的威胁，若未能有效的处理，会导致人民的生命及财产安全造成加大的损失。所以，在水利工程中边坡稳定性是施工企业所必须关注的。本文主要对高边坡的防护措施进行了详细的论述。

【关键词】水利工程；高边坡加固；措施

随着中国大量高坝建设的进行，高边坡的稳定问题在水利水电工程中表现突出。边坡的稳定性，直接决定着工程修建的可行性，影响着工程的建设投资和安全运行；甚至是不少高边坡工程成为制约工程进度和成败的关键，因此高边坡的加固治理是水利水电工程建设的重要环节。

1.我国水利水电工程边坡及其工程技术具有以下特点

（1）边坡工程规模大。开挖边坡高度从百米级发展到现在的数百米级，开挖边坡体积从数十万立方米至数千万立方米，开挖边坡的水平深度从数十米到数百米级。

（2）较为复杂的边坡地质条件。不仅有许多复杂的成因、物质组成及工程特性的覆盖层边坡或滑坡体，而且还有各种复杂的结构及构造，甚至还与高地应力、高地下水位等复杂作用有所涉及。

（3）边坡稳定性至关重要。其安全性不仅关系工程安全、建筑物安全，而且对工程造价和施工工期也有重要影响，与枢纽总体布置和建筑物设计关系密切。

2.混凝土抗滑结构的应用

2.1混凝土抗滑桩

抗滑桩主要是对滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，发挥滑体支撑的滑动力，通常在滑坡的前缘附近进行设置，实现边坡稳定的效果。一般在处于活动中的浅层及中层的滑坡效果相对较好。为了能使防止滑坡现象得到有效的改善，在设置的过程中应在滑坡面以下完整基岩或稳定土层中对桩身全长的1/3～1/4进行设置，并通过灌浆实现桩身与周围岩土的结构达到整体效果，并在滑体前缘部分进行设置，使其对较大的压力进行承受。

2.2混凝土沉井

沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行，其结构设计是根据沉井的场地布置、受力状态及基坑的施工条件等因素决定。在高边坡工程中，沉井具有抗滑桩的作用和挡土墙的作用。

2.3混凝土挡墙

混凝土挡墙通过对自身重量进行借助，从而实现支挡滑体的效果，对于滑坡防治发挥着有效的作用。结合排水等措施，能够有效的将滑坡体的受力平衡进行改变，从而实现对滑坡体变形的延展，具有结构简单，稳定滑坡效果良好的优势。

3.锚固技术的应用

锚固技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，这种受拉杆件的固定端称为锚固端（或锚固段），另一端与工程建筑物联结，可以承受由于土压力、水压力或风力所施加于建筑物的推力，利用地层的锚固力以维持建筑物的稳定。锚固按结构形式可分为抗滑桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固（锚索）4类。

3.1锚固洞

作为对边坡稳定治理的有效措施，锚固洞加固发挥着一定的作用。在锚固洞加固的过程中应严格按照由内向外、由上到下、循序渐进及逐层加固的方法，统一对结构面进行锚固，应采用跳动的方法进行开挖施工。对不利结构面上的已有抗滑力的削弱进行避免，促使边坡的稳定受到影响。

3.2喷混凝土护坡

喷混凝土护坡是一种生产效率高，施工速度快，不用模板，并把混凝土运输、浇筑、捣固结合在一起，实现机械化连续施工的新型混凝土施工工艺。因其是依靠一定的冲击速度喷射而成的，因而其作为临时支撑比木结构强度高，比钢结构经济。作为永久支护时，比现浇混凝土衬砌的早期强度高。配合使用锚杆。可以减少洞室开挖量，减薄衬砌厚度，节约水泥用量。特别是喷混凝土施工时，可以不用模板，不立拱架，加大了洞内的有效空间，施工时能紧跟开挖面进行喷射，减少岩石暴露风化的时间，及时控制围岩的变形。

3.3预应力锚固（锚索）

预应力锚固是通过对坡体深部稳定岩体上的锚索的锚固实现向混凝土框架的传递，通过框架向不稳定坡体进行预应力的施加，促使不稳定松散岩体受到挤压，从而提升岩体间的正压力及摩擦阻力，加大抗滑力，对不稳定液体的发育进行限制，发挥边坡加固及稳定的效果，施工工序主要包括以下几方面：

（1）锚孔钻造。洞室开挖应按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用贴钎和油漆标记准确定位锚孔位置；钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，锚孔下倾与水平面夹角为20度。倾角误差不超过±l度，方位误差不超过±2度；锚索钻孔要求干钻，禁止开水钻；在钻进过程中应对每个孔的地层情况、地下水情况等认真做好记录，如钻孔成径、孔深要求不得小于设计值，并超钻50cm，钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3min～5min，同时应及时进行锚孔清理；钻造结束后，须用高压空气将孔中岩土粉及水全部清除出来，并经现场监理检验合格后，方可进行锚索（杆）安装。锚孔钻造完成后，应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过24h，以避免长时间搁置造成塌孔。

（2）锚索（杆）制作。锚索材料选用高强度、低松弛预应力钢铰线；锚筋下料时应整齐准确。误差不大于+50mm，预留张拉段钢绞线为1.5m，并注意各单元体长度的不同值；锚索在制作时，应将无粘结钢绞线绕绕承载体弯曲成u型，并用钢带与承载体绑扎牢固；注浆管与隔离架应按设计要求安设，注浆管底端距孔底20cm；各单元锚杆的外露端应做好永久性标记；制作好的锚索体在运输和安装过程中，不能出现死弯折，不得损坏隔离架、注浆管及钢绞线外包的涂塑层。

（3）锚孔注浆。应严格按照试验达标的配比备料进行锚杆注浆，在搅拌的过程中根据配合比的要求进行均匀拌制，使其浆体的强度保持在超过40MPa，水灰比采用0.4：0.5的纯水泥浆，采用孔底返浆的方法对锚孔进行注浆，并实现一次注浆完成，避免中间出现间断现象。当砂浆强度达到设计强度以后即可对锚索张拉进行作业。在注浆时应对现场注浆的过程进行详细的记录，每次注浆都应进行注浆强度进行试验，试验不得低于两组。当锚索张拉锁定结束以后，应采用充填灌浆的方法向锚头及自由段间进行作业。

4.减载、排水等措施的应用

4.1减栽反压

减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力，其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分，但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来，即将减载削下的土石堆于边坡或滑坡前缘阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施应用于上陡下缓的滑坡效果更好。

4.2表里排水

表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水，即是要拦截流入边坡变形破坏区的地表水流，包括泉和雨水。如，可在滑坡体外修建拦水沟、排水沟的方法排水；在滑坡体内的地表水，可利用地形和自然沟谷，布置树枝状排水系统。排除了地表水，可减小滑动力，降低了附近岩土体的含水量或孔隙水压力，达到了增强抗滑力和提高边坡稳定性的作用。

5.结语

综上所述，在水利水电工程建设中高边坡的加固整治发挥着重要作用，对工程的建设及安全的运行产生直接的影响。工程进度及投资也同样受到直接的影响。所以，在对高边坡进行加固的过程中，应首先根据导致高边坡出现滑坡的原因着手，与高边坡的地层岩性、地质构造、地形地貌以及水文地质条件等相结合，并对高边坡能够出现的破坏形式进行预测，并与工程特点相结合，对相应加固的方案进行提出，最后与施工方法以及经济条件相结合进行综合考虑，从而对加固整治方案的确定提供有效的参考。