1、水利工程边坡加固治理措施分析摘要：作为国民经济建设的重要基础，水利工程成为当前促进工农业健康发展的重要保障。水利工程边坡稳定性是当前水利工程建设与维护过程中的常见问题，加强水利工程边坡加固技术与治理是水利工程管理的重要环节。本文针对水利工程中各种边坡加固处理措施进行了简单的介绍，并根据各种措施的特点，对于如何选择合适的边坡加固处理措施提出了简要的分析。 关键词：水利工程；边坡结构；加固治理 Abstract: As the important foundation of national economic construction, water conservancy project to b
2、ecome simulative industry and agriculture is the important guarantee for the healthy development. Slope stability is the current of water project construction and maintenance of the common problem in the process, strengthen the water conservancy engineering slope reinforcement technology and managem
3、ent are the important link of the management of water conservancy project. This paper introduced in water conservancy engineering of slope reinforcement measures, and according to the characteristics of various measures, put forward a brief analysis for how to choose suitable slope reinforcement mea
4、sures. Key words: hydraulic engineering; slope structure; reinforcement 中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号： 1 影响水利工程边坡稳定性的因素 相对于水利工程而言，边坡是在水利工程施工中形成的具有一定坡度和高度的主体结构，按其成因来说通常分为天然斜坡和人工边坡两类，人工边坡又分为开挖边坡以及堤坝边坡等；依照其物质组成分为岩体边坡、土体边坡以及复合型边坡等形式。边坡稳定性是指边坡岩体土体在一定高度和坡度条件下的稳定性程度，是保障水利工程主体设施安全稳固性能的关键要素，影响着水利工程性能的正常发挥。受地质环境以及自然
5、因素等客观条件的影响和破坏，很多水利工程的边坡结构在施工运行过程中，往往会因岩土重力过大、水压力、振动力以及其他外力作用下，造成坡体地质界面部位出现局部性开裂错位或前缘部分突然与整体剥离塌落，发生向下滑动位移或者崩塌破坏现象，如果发生的边坡塌陷程度规模较大，通常会给周边环境造成堤坝决口、洪水泛滥、交通中断、江河堵塞、水库淤填等重大安全隐患，导致周围居民生产生活及生命财产受到重大威胁。水利工程边坡管理中发现，滑坡现象是最为常见的边坡破坏形式。 整体来说，影响水利工程边坡失稳的因素较多，构成边坡岩体土体的工程地质坏境条件及其性质的变化，边坡施工中的断层留置，边坡角度间的相互关系，边坡岩土结构的整体
6、粘结程度，临水边坡地下水流条件和波浪动力作用，地下水位的升降侵蚀，人工开挖或地面荷载应力的破坏，甚至是地震或周边爆破等引发的震动应力等所有影响边坡剪切应力和岩体土体抗剪强度的因素，都会造成水利工程边坡稳定性降低而形成安全隐患。 2 边坡加固措施及应用 2.1 开挖及压脚 2.1.1 挖除回填法 此种方法主要应用于堤脚开挖过基，堤身填筑质量不好等产生浅层滑坡的边坡，一般开挖工程量不是很大。这类滑坡应优先考虑将滑动体全部挖除，重新回填还坡。开挖回填应注意几点：查明滑坡体的上下口准确位置，划定处理范围，全部挖除滑体。挖除应从上边缘开始，逐级开挖，每级高度 20cm，保持边坡有足够的坡度，避免随意切割
7、坡脚，沿着滑动面挖成锯齿形，使中间有 l2 个平台，以增加稳定。土质不同时，视情况刷成 23 种坡度。在每一级深度应 1 次挖到位，每级高度lm 左右，并且必须一直挖至滑动面以外未滑动土中 0.5m1.0m，以便保证回填新老土的良好结合。开挖坡要根据回填料的土质，一般保证在 1：3 左右。在平面上滑坡边线四周向外延伸 2m 左右范围均应挖除，重新填筑。回填土料以透水性较好的砂粒为宜，并保证入仓的速率和分层加高。 2.1.2 减载反压 减载反压是边坡加固治理深层滑坡的最常用办法。深层滑坡往往滑体的出口在水下边坡或者河底，滑体方量相当大，全部开挖滑动体有一定难度，开挖附加的外力作用还有可能产生滑动
8、。处理这些滑体采取将滑坡体后缘的岩土削去一部分，以减轻滑动体的自重。降低坡体的下滑力，但单独减轻滑动体自重，有时并不能起到阻滑的作用，再在坡脚抛石加压的方法是比较有效的，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。 在施工中应注意几点：首先查明滑坡体的上下口准确位置，划定处理范围。开挖不应采用推土机，挖掘机等大吨位机械，最好采取先抛石后开挖。抛石填压层要求：(1)抛石范围要根据滑体范围和河床抗冲刷的要求定，一般抛在滑体出口至堤脚处，填压层要求分层设置，最下层为石渣垫层作为反滤层，一般厚度30cm，上层为抛石体
9、，保护抛石层及其下部泥土的稳定，其厚度应不少于抛石粒径的 2 倍，一般为0.6m1.0m，重要段为 1.0m1.5m，台顶高度要高于枯水位0.5m1.0m。保证堤脚埋深 1.0m 左右。填压层坡度要根据河床底坡的具体情况设置，一般控制在 l：1.5l：4 之间；(2)填压层石料要采用新鲜、坚固、无风化的乱石，单粒重量为 5kg50kg，粒径为0.15m0.33m 左右。 2.2 坡面支护 坡面支护的主要方式是喷混凝土面板(混凝土、纤维混凝土、沥青混凝土等)或配合锚杆使用。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
10、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。 2.3 混凝土抗滑结构的应用 2.3.1 混凝土抗滑桩 抗滑桩是穿过滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，用以支挡滑体的滑动力，一般设置于滑坡的前缘附近，起稳定边坡的作用，用于正在活动的浅层和中层滑坡效果较好。为了能使抗滑桩更有效的防止滑坡，在设置时应将桩身全长
11、的 1/31/4 埋置于滑坡面以下的完整基岩或稳定土层中，并灌浆使桩和周围岩土体构成整体，并设置于滑体前缘部分，使其能承受相当大的压力。 2.3.2 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。混凝土沉井的施工主要包括了沉井下沉、混凝土封底、毛石混凝土填心等步骤。在其施工中主要注意的是，在沉井下沉过程中应尽量减少沉井外壁的摩阻力，应在混土强度达到 100%时方可开始挖，同时还应在下沉过程中做好防偏的措施。混凝土沉井的加固能力较混凝土抗滑桩更强，但其施工工序、机械设备等都相应复杂的多，最好要有专业的施工队伍来
12、进行施工。 2.3.3 混凝土挡墙 混凝土挡墙是借助自身的重量以支挡滑体的下滑力的一种有效防止滑坡的常用方法。混凝土挡墙的施工工艺较简单，基本上就相当于是剪力墙的施工，但是其稳定边坡的能力极佳，并且结构简单，工期不长，对机械设备要求也不高，不过它的造价相对较高。采用混凝土挡墙的加固措施，应注意在挡土墙的设计过程中，不要遗漏对于地基承载力和挡土墙抗倾覆稳定性的验算；同时，在其施工过程中还应考虑在墙后设置泄水孔，防止墙后积水浸泡基础，从而造成挡土墙的滑移和失稳。 2.4 锚固技术的应用 2.4.1 锚固洞 采用锚固洞的加固措施，就是通过在边坡处进行若干个锚固洞的施工，来引起边坡岩体的附加应力、应变
13、，从而增大边坡岩体的整体性、抗拉强度、抗剪强度和抗滑力，达到稳定边坡的作用。采用锚固洞的加固措施，必须要做好一个“稳”字，一定要稳扎稳打，切忌急躁冒进和急功近利。在锚固洞的施工过程中应遵循自上而下、由内向外、逐层加固、循序渐进的原则，对处于同一高程结构面的锚固洞应采取跳洞开挖施工，防止产生薄弱层，从而影响边坡的稳定。同时，锚固洞在设计过程中应对洞的数量、深度、排距和布置等都进行严谨的验算，保证其质量和安全。 2.4.2(预应力)锚索 预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架，由框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增
14、大抗滑力，限制不稳定液体的发育，从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。采用预应力锚索进行边坡加固，其优点有：在高边坡或隧洞洞口明挖中采用，可增加边坡稳定，从而减少开挖量，也为提前进洞创造条件；可在水库正常运行条件下用于混凝土坝体或坝基加固；用于修补混凝土裂缝或缺陷，可将集中荷载分散到较大范围内，加固洞室，改善洞室的受力条作等。这些优点使其在边坡加固中得到广泛应用。其具体施工如下： (1)锚孔钻造。在开挖洞室时要按设计桩号采用拉线尺量，根据水准测量进行放线，要做标记，定准锚孔位置；钻机就位要准确，锚孔下倾与水平面夹角为 20 度。倾角与方位的误差不要超过太大度数，锚索钻孔要干钻不要水钻，锚孔钻造完成
15、后，要进行锚筋体安装和锚孔注浆，不要超过 24h，避免长时间搁置造成塌孔。 (2)锚索(杆)制作。锚索要选用高强度、低松弛预应力钢铰线作为材料，制作时要把无粘结钢绞线绕承载体弯曲成 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；间隔的锚杆的外露端做好标记，制作好的锚索体在运输和安装过程中，不要死弯折，不破坏隔离架、注浆管及钢绞线外包的涂塑层。 (3)锚孔注浆。它的注浆材料配比备料要严格，按配合比搅拌均匀，浆体强度不小于 40Mpa，水灰比达到 0.4：0.5 的纯水泥浆，锚孔采用孔底返浆法进行注浆，注浆不要间断一次完成，等到砂浆强度达到设计强度后，
16、才能进行锚索张拉。等锚索张拉锁定后，应向锚头与自由段间的空隙实施充填灌浆。 2.5 减载、排水等措施的应用 2.5.1 减载反压 减载反压在边坡处理措施中得到应用广泛。其目的是减小坡体的下滑力，方法是把滑坡体后缘的岩土减去一部分，但是光靠减载不能起到阻滑的作用，要和反压措施结合起来，把减载的土石放在滑坡前缘阻滑部位，起到降低滑坡力的作用，同时也加大抗滑力的作用。 2.5.2 表里排水 表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水，就是要把破坏边坡区域的地表水拦截住。要在滑坡体外修建拦水、排水沟的办法进行排水。要运用地形和自然沟谷，布置树枝状排水系统把滑坡体内的地表水排出，由于地表水的排出，降低了
17、滑动力同时也提高了边坡的稳定性。排除地下水的办法，要看地下水的深度分为浅层和深层地下水两种。排出浅层地下水要用截水沟、盲沟和水平钻孔等方法；深层地下水的排出要用截水盲沟、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。地下水的排出会减小边坡岩体地下水位，减小渗水压力，改善边坡稳定条件，提高边坡稳定性。 3 结语 在水利工程的边坡中，在选择边坡加固措施前，要详细调查地形、地质和水文条件，认真研究和确定滑坡的类型及发展的阶段，分析形成滑坡的主、次因素及彼此的联系，结合工程的重要程度、施工条件、工程防治的难易，投资多少等情况综合考虑。在保证边坡稳定性的基础上，采用最经济的措施来进行边坡加固处理，因为只有采用最经济且安全的加固措施才是最合理的。边坡加固方法与技术虽然很多，但随着工程建设规模的不断增大，边坡高度增加，复杂性增大，对边坡加固技术的要求也越来越高。对于比较大型的水利工程进行边坡加固处理，通常可以根据具体情况在不同的施工段采用不同的加固措施，国内外科研人员将系统工程理论、数量理论、模糊数学等不断运用于边坡稳定性问题的研究中，使得边坡加固技术得到进一步的发展，比采用一概而论的加固措施往往能更好地节约成本，从而产生极大的效益。
