水利水电工程高边坡加固治理策略

摘 要: 高边坡滑坡的失稳问题一直以来困扰着水利水电工程的建设。广大水电建设者在与滑坡灾害作斗争的过程中不断总结经验教训,总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计、施工新技术。本文对高边坡滑坡失稳的原因进行了分析，通过混凝土抗滑桩、混凝土沉井、预应力锚索、锚杆、以及减载、排水等加固、治理边坡的方式和措施的应用,探讨了常见加固治理技术的应用策略。

关键词:高边坡 滑坡 加固

随着我国大量建设高坝, 高边坡的加固问题尤为突出，并在水电建设中得以表现。我国曾经有几十个水利水电工程在施工中发生过边坡失稳的问题。治理边坡不仅会浪费大量的资金,还拖延了其建设工期，成为水利水电工程施工过程中一个比较严峻的问题，边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的关键。因此, 研究水利水电工程高边坡相关的加固治理策略具有十分的现实意义。

1 高边坡滑坡失稳的原因分析

1)地层岩性:构成高边坡的物质基础就是地层岩性及其组合，岩性决定岩石的强度、抗风化能力、岩体结构及所能保持的边坡高度。岩石软弱，风化深度大，构造破碎严重，当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象。

2)地质构造：决定了岩层的产状、节理裂隙的性质及发育程度、断层破碎带的性质等。受到构造的影响, 如高边坡体上节理裂隙发育,岩体破碎，将严重影响其稳定性。

3)地形地貌：是产生滑坡的重要条件。不利形态和规模的边坡，往往会在坡顶产生张应力，引起坡顶出现张裂缝；在坡脚产生强烈的剪应力, 出现剪切破坏带，这些作用极大地降低边坡的稳定性。

4)水文地质条件：是造成边坡失稳的重要因素。地下水软化岩(土)体,降低其强度,增大容重而增大了下滑力,产生静、动水压力, 产生边坡的失稳。坡体内具丰富的地下水,岩性软弱,往往导致大规模变形,如坡体滑坡、边坡滑坡的产生。是否具地下水及地下水发育程度是评价边坡稳定的重要因素。

5)降雨：是滑坡致灾的最主要外因。降水对滑坡的作用是一个动态过程,大气降水注入滑体,增加岩土的含水量、增加岩土体容重、软化岩体、降低岩体的抗剪强度。降雨渗入到风化岩土体之下的基岩面或断水层面变成剂, 降低了接触面的抗滑稳定性。

6)人为因素：边坡的不合理设计、爆破、开挖或加载, 大量生产生活用水的渗入等都能造成边坡变形破坏,甚至整体失稳。

2 水利水电工程岩质高边坡的加固治理策略

1)减载、压坡

在有条件的情况下, 减载压坡应该是优先考虑的加固措施。当减载压坡难以实施或仍不能满足设计标准时, 再考虑采用其它加固措施。

2)混凝土抗滑桩

我国曾在50年代少量工程中试用混凝土抗滑桩技术。从60年代开始，该项技术得到了推广，并从理论上得到了完善和提高。混凝土抗滑桩因为能有效而经济地治理滑坡, 尤其是滑动面倾角较缓时, 其效果更好, 因此在边坡治理工程中得到了广泛采用。其适用于边坡滑动面以下为稳定的基岩或密实的土层, 能提供可靠的锚固力的情况。

3)混凝土挡墙

混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法, 它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡, 阻止滑坡体变形的延展。挡土墙适用于需要保护的土质边坡、堆积体边坡、填方边坡和坡脚受水流冲刷、风化破碎或软岩构成的岩质边坡。

4)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。在滑坡工程中既起抗滑桩的作用, 有时也具备挡土墙的作用。沉井结构设计根据沉井的受力状态、基坑的施工条件和沉井的场地布置等因素决定，沉井结构平面呈“田”字形，井壁和横隔墙的厚度主要由满足下沉重量而定。

5)混凝土框架和喷混凝土护坡

混凝土框架对滑坡体表层坡体起保护作用并增强坡体的整体性, 防止地表水渗入和坡体的风化。框架护坡具有结构物轻, 材料用量省, 施工方便，适用面广，便于排水, 以及可与其它措施结合使用的特点。在岩性较好的部位可采用锚杆和喷混凝土保护坡面。适用于边坡浅表层岩体存在不利的层理、片理、裂隙和断层等结构面, 组合成较普遍分布的不稳定块体和楔体,容易发生滑动、倾倒或溃屈等破坏的情况。

6)锚固洞

在边坡治理工程中得到了广泛采用。采用预应力锚索进行边坡加固, 具有不破坏岩体, 施工灵活, 速度快, 干扰小, 受力可靠, 且为主动受力等优点, 加上坡面岩体抗压强度高。由于锚固洞具有一定的倾斜度，防止了混凝土与洞壁结合不实，同时采取洞桩组合结构的受力条件远较传统悬臂结构合理，可望提供较大的抗力。该措施适用于岩体坚硬完整的边坡滑面较陡部位。

7)排水、截水

地表水渗入滑坡体内, 既增加滑坡体的重量, 增加滑动力,又降低了滑动面上岩层的内摩擦力, 对滑坡体的稳定是不利的。对于滑坡体以外的山坡上的地表水, 采取层层修建拦水沟、排水沟的方法排水。在坡体范围内的地表水, 对开裂的地方用黄土封堵, 低洼积水地方用废碴填平, 顺地表水集中的地方设排水沟排走地表水。

3 高边坡加固治理方法及应用

1)抗滑挡土墙支护

抗滑挡土墙是最常用的一种方法，为防止路基填土或山坡岩土坍塌而修筑的、承受土体侧压力的墙式构造物。挡土墙的设计应根据现场的实际情况，如地质条件、材料供应状况等进行，因地制宜，方能设计出合理、经济的挡土墙。天生桥二级水电站工程下山包厂址未定之前,由于连降大雨,550m高程夹泥层上面的岩体滑动10余cm，584m高程平台上出现3条裂缝。为此采取了在550m高程浇筑50余m长的混凝土挡墙和打锚杆等措施。天生桥二级水电站厂房高边坡坡顶设置了混凝土挡土墙,以防止古滑坡体的复活,部分坡面采用浆砌块石护面加固，坡脚680m高程设置混凝土防护墙，取得了不错的效果。

2)抗滑桩加固

抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,用以支挡滑体的滑动力,起稳定边坡的作用,适用于浅层和中厚层的滑坡,是一种抗滑处理的主要措施。安康水电站坝址区两岸边坡属于稳定性极差的易滑地层,再加上雨水的侵入,致使边坡开挖过程中发生十几处大小不等的工程滑坡, 采用抗滑桩是稳定安康溢洪道边坡的主要手段, 在263m 高程平台上共设置了9 根直径1m 的钢筋混凝土抗滑桩,每根桩都贯穿几个棱体,最深的达35m,桩顶嵌入溢洪道渠底内。

3)锚索及预应力锚索加固

锚索支护通过锚索将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊于稳定的岩土体中, 以防止其离层滑落。在漫湾水电站边坡工程中, 采用了1000kN 级锚索1371 根、1600kN 级锚索20根、3000kN 级锚索859 根、6000kN 级锚索21 根,均为胶结式内锚头的预应力锚索,采取后张法施工。

4 结语

总之在设计中, 针对高边坡问题, 水利电工程高边坡的加固是水电工程建设的重要环节，处理的措施有很多种,各种处理措施有其适用条件。在进行加固方法的选择时, 首先需要仔细查明边坡的岩性、水文条件,合理预测高边坡可能的破坏方式；然后结合工程特点,提出相应的加固方案；最后综合考虑施工方法和经济条件选择便于实施的加固方案。各种高边坡的加固方式均有自身的优点, 将多种加固方式联合使用,更容易获得安全、经济的综合效益。