我国水利水电工程高边坡的加固与管理三

我国水利水电工程高边坡的加固与治理摘要：我国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，开展科技攻关，总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计、施工新技术。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，成功地建成了天生桥二级、三峡、李家峡等复杂的高边坡工程。关键字：高边坡抗滑结构锚固减载排水治理水利水电工程边坡稳定问题是水利水电工程中经常遇到的问题。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。我国曾有几十个水利水电工程在施工中发生过边坡失稳问题，如天生桥二级水电站厂区高边坡、漫湾水电站左岸坝肩高边坡、安康水电站坝区两岸高边坡、龙羊峡水电站下游虎山坡边坡等等。为治理这些边坡不但耗去了大量的资金，还拖延了工期，成为我国水利水电工程施工中一个比较严峻的问题，有的边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的关键。我国正在建设和即将建设的一批大型骨干水电站，如三峡、龙滩、李家峡、小湾、拉西瓦、锦屏等工程都存在着严重的高边坡稳定问题。其中三峡工程库区中存在10几处近亿立方米的滑坡体，拉西瓦水电站下游左岸存在着高达700m的巨型潜在不稳定山体，龙滩水电站左岸存在总方量1000万m3倾倒蠕变体等。这些工程的规模和所包含的技术难度都是空前的。因此，加快水利水电边坡工程的科研步伐，开发出一套现代化的边坡工程勘测、设计、施工、监测技术，已经成为水利水电科研攻关的重大课题。高边坡的地质构造往往比较复杂，影响滑坡的因素也很多，因此，我国广大水电科技人员在与滑坡灾害作斗争的过程中，不断总结经验教训，积极开展科技攻关，总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计和施工新技术，成功地治理了天生桥二级、漫湾、李家峡、三峡、小浪底等工程的高边坡问题。本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固与整治措施作一简要介绍。1、混凝土抗滑结构的应用1.1混凝土抗滑桩我国在50年代曾在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。到80年代，高边坡中的抗滑桩应用技术已达到了一定的水平。抗滑桩由于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。如：天生桥二级水电站于1986年10月确定厂房下山包坝址后，11月开始在厂房西坡进行大规模的开挖，加上开挖爆破和施工生活用水的影响，诱发了面积约4万m2、厚度约25～40m、总滑动量约140万m3的大型滑坡体。初期滑动速度平均每日2mm，到次年2月底每日位移达9mm。如继续开挖而不采取任何工程处理措施，预计雨季到来时将会发生大规模的滑坡，为此，采取了抗滑桩等一整套治理措施。抗滑桩分成两排布置在厂房滑坡体上，在584m高程上设置1排，在597m高程平台上设置1排，桩中心距6m，桩深为25～39m，其中心深入基岩的锚固深度为总深度的1／4，断面尺寸为3m×4m，设置15kg／m轻型钢轨作为受力筋，回填200号混凝土，每根抗滑桩的抗剪强度为12840kN，17根全部建成后，可以承受滑坡体总滑动推力218280kN。第一批抗滑桩从1987年3月上旬开工，5月下旬开始浇筑，6月1日结束。第二批抗滑桩施工是在1987～1988年枯水期内完成的。抗滑桩开挖深度达3～4m后，在井壁喷30～40cm厚的混凝土。对岩体较好的井壁采用打锚杆、喷锚挂网的方法进行支护，喷混凝土厚度10～15cm。对局部塌方部位增设钢支撑。抗滑桩开挖到设计要求深度后，进行钢筋绑扎和钢轨吊装。混凝土浇筑采用水下混凝土的配合比，由拌和楼拌和，混凝土罐车运输直接入仓，每小时浇筑厚度控制在1.5m内，特别是在滑动面上下4m部位，还需下井进行机械振捣。在浇到离井口5～7m时，要求分层振捣。每个井口设两个溜斗，溜管长度为10～14m，管径25cm。抗滑桩的建成，对桩后坡体起到了有效的阻滑作用。天生桥二级水电站厂房高边坡采用打抗滑桩、减载、预应力锚杆、锚索、排水、护坡等综合治理措施后，坡体的监测成果表明：下山包滑坡体一直处于稳定状态，而且有一定的安全储备。安康水电站坝址区两岸边坡属于稳定性极差的易滑地层，由于对两岸进行了大规模的开挖施工，所形成的开挖边坡最大高度达200余m，单坡段一般高度在30～40m。大量的开挖造成边坡岩体的应力释放，断面暴露，再加上雨水的侵入，破坏了边坡的稳定，致使边坡开挖过程中发生十几处大小不等的工程滑坡，严重地影响了工程的施工，成为电站建设中的重大技术难题。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板内。为了不干扰平台外侧基坑的施工，桩身用大孔径钻机钻成，孔壁完整，进度较快，两个月就全部完成。这9根抗滑桩按两种工作状态考虑：在溢洪道未形成时，抗滑桩按弹性基础上的悬臂梁考虑，不考虑桩外侧滑面上部岩体的抗力；在溢洪道建成后抗滑桩桩顶嵌入溢洪道底板，此时按滑坡的下滑力考虑。缝抗耽滑桩混座凝土标融号吩为岁R28虾25遍0弱号，钢版筋达为础φ搭4显0宪Ⅱ施级钢。历抗滑桩臭于煎198时2成年晒1章月施工待，坚3肯月完成现后，基径坑继续话下挖，毫边坡上慰各棱体产的基脚疼相继暴驼露。同强年酷1僵1始月，约在立Fb7浙5恒与宁F2嫌2识断层构借成的棱苗体下面怒坡根爆困破开挖糖后，发众现段在达263碍m榴高程平密台上顺沿鸭Fb7卷5药、别F2权2径断层葬及这7驻号抗滑戒桩外侧外近南北尤向出现暂小裂缝俊，且裂阶缝不断丝扩大瓦，议2斗1贤天李后汉7竞号抗滑锁桩外侧匪的脉Fb7跑5狮～吹F2秩2絮棱体下洒滑，依暗靠蛇7残号抗滑拿桩的支拘挡，桩匠内侧山颈体得以套保存。送1.踢2芹混凝哈土沉井乏沉课井是一使种混凝货土框架挠结构，闸施工中框一般可纪分成数沿节进行育。在滑剑坡工程创中既起紫抗滑桩货的作用糕，有时来也具备碌挡土墙给的作用玻。焰天键生桥二夹级水电虚站首部虽枢纽左锐坝肩下贴游边坡近，在二饱期工程渐坝基开筋挖浇筑门过程中锻，曾必于罩198布6摩年戴6的月膜和截198次8答年济2观月两次异出现沿捉覆盖层祥和部分缩岩基的古顺层滑赴动。滑舟坡体羽长奔80坝m棉，杨宽陪45黎m破，高句差寨35弓m流，最大萝深乓度碰9谷m饥，方量后约滚2恐万办m桌3爪。郊为信了避笼免琴198充8球年汛后预左导墙桶和护坦些基础开兴挖过程话中滑体礼再度复谨活，确件保基坑跃的安全赞施工，走对左岸会边坡的区整体进渡行稳定寒分析后竹，决定题在坡脚恳实施沉梢井抗滑终为主和坑坡面保焰护、排匠水为辅酱的综合享治理措聋施。滩沉峰井结构灵设计根响据沉井导的受力纵状态、磨基坑的沸施工条察件和沉披井的场敲地布置躬等因素瞒决定，询沉井结盆构平面扰呈伞“槐田赵”刑字形，敞井壁和菌横隔墙权的厚度向主要由营满足下查沉重量鸡而定。捐井壁上亚部馆厚饿80c筝m钢，下部叠厚弹90c荣m暴；横隔疑墙厚度吼为宫50c迁m型，隔墙宫底高于巡刃脚踏这面鸽1.5衡m衡，便于警操作人盾员在井殊底自由拣通行。医沉井勇深塞11宽m孔，分针成性4挖、摄3而、缎4咬m活高扰的顷3豪节。占沉孕井施工巨包括平疤整场地谈、沉井该制作、货沉井下禁沉、填教心肃4古个阶段耀。扶下且沉采用瞧人工开缎挖方式书，由人险力除渣吵，简易奥设备运估输，下屑沉过程然中需控宽制防偏丙问题，往做到及津时纠正级。合理仅的开挖珠顺序是悔：先开怒挖中间得，后开锄挖四边抚；先开翠挖短边堪，后开仙挖长边呜。沉井牌就位后原清洗基绍面，设悼置四φ游2纯5亦锚王杆勿(晶锚杆间确距养为碑2技m你，嚼深顾3.5笛m暂)妨，再浇矮筑赖15震0枪号混凝趟土封底添，最后颈用服10务0水号毛石羞混凝土缘填心。壳沉酬井工程纷建成至卸今，已药经受了逼多年的涝运行考蔬验。目袭前，首忆部边坡正是稳定犹的，沉疯井在边索坡稳定幕中的作嫌用是明茧显的。佣1.壮3丽混凝遗土框架哈和喷混属凝土护宿坡泥混致凝土框贞架对滑乐坡体表慨层坡体探起保护漆作用并苦增强坡帽体的整签体性，各防止地唱表水渗供入和坡拘体的风尝化。框豪架护坡阁具有结膨构物轻遗，材料烦用量省肠，施工柴方便，压适用面踢广，便榜于排水区，以及副可与其栽他措施搁结合使色用的特旧点。妈天歌生桥二计级水电汗站下山染包滑坡筒治理采循用混凝守土护面凡框架，脑框架分挡两种型例式。滑论面附近四框架，残其节点概设长锚畏杆穿过及滑面，境为一设芦置在弹呆性基础巧上节点容受集中抢力的框鹊架系统浮；距滑梅面较远止的坡面展框架，明节点设修短锚杆俭，与强码风化坡勉面在一监定范围猛内形成抄整体。狼下然山包滑金坡北段乔强风化编坡面框凡架采幸用撒50×愈50c疑m汇、节点富中舰心各2白m相的方形建框架，兆节点处初设置两兵种类型像锚杆：踪在狮55彩0突～昌560粱m冒高程间污坡面，孟滑面以误上节点惜垂直于牌坡面设储置弹φ剃3鞋6犹及出φ监3砌2抢、倡长让12货m远砂浆锚岂杆，萌在浩56眼5吧～横580格m题高程间顾坡面则胁设垂直国于坡面若的姐φ稿2铃8雄、伪长勉6牛m虽的砂浆勿锚杆，欺相应地概框架配渐筋仰为屑8刑φ锡2扰0响和垄4碑φ认2燕0拢。框架独要求在佛坡面叔挖竭30c桃m严深碑，轿50c倦m迎宽的槽辽，部分缩嵌入坡苏面内，蚁表层填难土并掺雪入耕植摩上，形餐成草本织植被的次永久护战坡。暑在厦岩性较齐好的部疮位可采然用锚杆炕和喷混游凝土保死护坡面斯。驰苦容1.致4烟混凝袖土挡墙教混奇凝土挡胀墙是治逃坡工程腾中最常吃用的一坚种方法染，它能笋有效地羞从局部镜改变滑寻坡体的桂受力平封衡，阻适止滑坡瑞体变形嫩的延展张。月猪在碍198贝6盲年遥6届月，天吸生桥二意级水电宪站工程看下山包锣厂址未宽定之前阻，由于衡连降大妥雨墨(浇其降雨系量词达标91.号2mm眠)闯，厅550舰m驱高程夹弃泥层上军面的岩喘体滑岭动孙1送0姥余秃c庄m裕，叼584赤m松高程平摧台上出妙现库3沟条裂缝数，其中牙最长一床条快55厨m军长伤，获2.2勿c胀m躲宽，下阻错嫌2c蛇m吉。为此笑采取了芹在林550荣m名高程浇粪筑肢5境0漫余较m款长的混柿凝土挡寺墙和打加锚杆等拉措施。艇天啦生桥二畜级水电廉站厂房樱高边坡奸坡顶设损置了混耳凝土挡授土墙，允以防止秩古滑坡缓体的复阵活，部职分坡面铲采用浆丈砌块石海护面加激固，坡须脚露680忠m折高程设摸置混凝蒸土防护枝墙。拆在眨漫湾水含电站边晓坡工程青中也采刷取了浇珍混凝土吉挡墙及少浆砌石雹挡墙、抹混凝土臂防掏槽却等措施衬，综合蓝治理边仍坡工程障。塌1.惹5路锚固小洞革在娃漫湾水背电站边赔坡工程瞧中，采受用各种奋不同断论面的锚狼固起洞济6冈4金个，形榆成较大耽的抗剪蛋力。在馋左岸边纹坡滑坡吊以前，磁已完状成抛2m×理2歉m枕断面小艺锚固叮洞狡1逗8勿个，每淹个洞可进承受剪糊力膜900趁0k催N脂。此外脚，还利附用地质送探洞回刮填等增脊加一部庄分剪力够。由于仿锚固洞傍具有一庙定的倾门斜度，姑防止了艳混凝土粉与洞壁踏结合不茫实的可夜能性，曲同时采赤取洞桩挠组合结册构的受剃力条件牢远较传碧统悬臂犁结构合善理，可智望提供即较大的戚抗力。找2呆、锚固姐技术的赤应用芦采冬用预应粱力锚索牲进行边允坡加固揭，具有耳不破坏背岩体，染施工灵手活，速副度快，后干扰小底，受力诚可靠，旬且为主弱动受力豪等优点说，加上慎坡面岩纱体抗压龄强度高滥，因此翻，在天往生桥二革级、漫咐湾、铜踪街子、氏三峡、芽李家峡思等工程佳的边坡敲治理中榴都得到默大量应桌用。跪在伶漫湾水烟电站边间坡工程帜中，采刻用缩了向100茄0k比N利级锚凤索税137替1蒸根岛、廊160毁0k倍N渡级锚虫索箭2嫁0僻根片、毁300纹0k沉N举级锚蚂索之85珍9胁根戒、刑600再0k损N监级锚胆索材2鸟1逆根，均熔为胶结浊式内锚钞头的预晒应力锚陡索，采敌取后张预法施工救。预应截力锚索欢由锚索欠体、内巴锚头、若外锚头爆三部分狗组成。扭内锚头锣用纯水鉴泥浆或狼砂浆作爪胶结材菠料，其肠长艳度添100浙0k帜N依级恒为薄5料～付6恳m廉，趴300蝴0k即N汤级蜻为蛋8骡～茄10m李,60惧00k恭N交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