摘要：為了更好的解決水利施工過程中所遇到巖質(zhì)高邊坡的問題，往往需要進(jìn)行加固和治理，以防其滑動(dòng)，加固巖體，保證邊坡的穩(wěn)定性，為高邊坡下面的施工建設(shè)能夠安全實(shí)行提供保障。文章通過巖質(zhì)高邊坡的加固與整治、水工隧洞施工襯砌或支護(hù)、及水庫土壩防滲加固處理方法進(jìn)行了理論分析最終達(dá)到除險(xiǎn)加固之目的。
　　關(guān)鍵詞：水利建設(shè)工程,高邊坡加固,混凝土
　　
　　一、巖質(zhì)高邊坡的加固與整治
　　(一)對于混凝土抗滑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
　　在高邊坡加固與整治工程中,混凝土抗滑結(jié)構(gòu)通常采用混凝土抗滑樁、混凝土沉井、混凝土框架、噴混凝土護(hù)坡、混凝土擋墻、錨固洞等措施。
　　混凝土抗滑樁技術(shù)從實(shí)際運(yùn)用和理論過程中得到了肯定，并不斷完善、提高，現(xiàn)已經(jīng)處于一個(gè)較高的水平。抗滑樁由于能有效而經(jīng)濟(jì)地治理滑坡,尤其是滑動(dòng)面傾角較緩時(shí),其效果更好,因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。大規(guī)模的開挖和開挖爆破最適宜采用抗滑樁的治理措施,以防止發(fā)生大規(guī)模的滑坡。抗滑樁的平面位置、間距和排距等,取決于滑體的密實(shí)程度、含水情況、滑坡推力大小及施工條件等因素。抗滑樁的開挖在開挖深度達(dá)3～4m后,在井壁噴30～40cm厚的混凝土,對巖體較好的井壁采用打錨桿、噴錨掛網(wǎng)的方法進(jìn)行支護(hù),噴混凝土厚度10～15cm,對局部塌方部位增設(shè)鋼支撐,抗滑樁開挖到設(shè)計(jì)要求深度后,進(jìn)行鋼筋綁扎和鋼軌吊裝;混凝土澆筑采用水下混凝土的配合比,由拌和樓拌和,混凝土罐車運(yùn)輸直接入倉,每小時(shí)澆筑厚度控制在1.5m內(nèi),特別是在滑動(dòng)面上下4m部位,還需下井進(jìn)行機(jī)械振搗,在澆到離井口5～7m時(shí),要求分層振搗,每個(gè)井口設(shè)兩個(gè)溜斗,溜管長度為10～14m,管徑25cm,抗滑樁混凝土標(biāo)號為C25,鋼筋為φ40Ⅱ級鋼,樁身用大孔徑鉆機(jī)鉆成,孔壁完整,進(jìn)度較快。
　　混凝土沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu),施工中一般可分成數(shù)節(jié)進(jìn)行。混凝土沉井在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時(shí)也具備擋土墻的作用。沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)沉井的受力狀態(tài)、基坑的施工條件和沉井的場地布置等因素決定,沉井結(jié)構(gòu)平面呈“田”字形,井壁和橫隔墻的厚度主要由滿足下沉重量而定。沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉、填心4個(gè)階段。下沉采用人工開挖方式,由人力除渣,簡易設(shè)備運(yùn)輸,下沉過程中需控制防偏問題,并要做到及時(shí)糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間,后開挖四邊;先開挖短邊,后開挖長邊。沉井就位后要清洗基面,設(shè)置φ25錨桿(錨桿間距為2m,深3.5m),再澆筑C15混凝土封底,最后用100號毛石混凝土填心。
　　混凝土框架對滑坡體表層坡體可起到保護(hù)作用并可增強(qiáng)坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風(fēng)化。框架護(hù)坡具有結(jié)構(gòu)物輕、材料用量省、施工方便、適用面廣、便于排水以及可與其他措施結(jié)合使用的特點(diǎn)。滑坡治理可采用混凝土護(hù)面框架。框架分兩種類型:滑面附近框架,其節(jié)點(diǎn)設(shè)長錨桿,穿過滑面,為一設(shè)置在彈性基礎(chǔ)上節(jié)點(diǎn)受集中力的框架系統(tǒng);距滑面較遠(yuǎn)的坡面框架,節(jié)點(diǎn)設(shè)短錨桿,與強(qiáng)風(fēng)化坡面在一定范圍內(nèi)形成整體。滑坡治理對強(qiáng)風(fēng)化坡面框架還可采用50×50cm、節(jié)點(diǎn)中心2m的方形框架,節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩種類型錨桿:在下層高程間坡面,滑面以上節(jié)點(diǎn)垂直于坡面設(shè)置φ36或φ32、長12m的砂漿錨桿,在上層高程間坡面則設(shè)垂直于坡面的φ28、長6m的砂漿錨桿。框架要求在坡面挖30cm深、50cm寬的槽,部分嵌入坡面內(nèi),表層填土并摻入耕植土,形成草本植被的永久性護(hù)坡。在巖性較好的部位可采用錨桿和噴混凝土保護(hù)坡面。
　　混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。如果高邊坡上夾泥層上面的巖體滑動(dòng)出現(xiàn)裂縫,可在出現(xiàn)裂縫下一定高程的坡腳處采取澆筑混凝土擋墻和打錨桿等措施,以防止古滑坡體的復(fù)活。
　　錨固洞在水電站邊坡工程中采用最多,各種不同斷面的錨固洞能形成較大的抗剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度,能有效防止混凝土與洞壁結(jié)合不實(shí)的現(xiàn)象發(fā)生。如果同時(shí)采取洞、樁組合結(jié)構(gòu),其受力條件則可提供更大的抗力。
　　(二)采用錨固技術(shù)的分析。
　　對預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固,具有不破壞邊坡巖體、施工靈活、速度快、干擾小、受力可靠、主動(dòng)受力等優(yōu)點(diǎn),因此,在很多水利建設(shè)工程的邊坡治理中都得到大量應(yīng)用。
　　如果采用膠結(jié)式內(nèi)錨頭的預(yù)應(yīng)力錨索,應(yīng)采用后張法施工。預(yù)應(yīng)力錨索由錨索體、內(nèi)錨頭、外錨頭三部分組成。內(nèi)錨頭用純水泥漿或砂漿作膠結(jié)材料,外錨頭為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),與基巖接觸面的壓應(yīng)力應(yīng)控制在設(shè)計(jì)規(guī)定范圍以內(nèi)。為提高錨索受力的均勻性,應(yīng)設(shè)計(jì)一種小型千斤頂,采用“分組單根張拉”的方法張拉,這樣做既可簡化操作程序,又能提高錨索受力均勻性。錨索在補(bǔ)償張拉時(shí)可以用大千斤頂整體張拉,也可繼續(xù)用分組單根張拉方法,兩種方法都不會(huì)影響錨索受力的均勻性。無粘結(jié)錨索具有明顯的優(yōu)點(diǎn),其大部分鋼鉸線都得到防腐油劑和護(hù)套的雙重保護(hù),并且可以重復(fù)張拉。由于在施工時(shí)內(nèi)錨頭和鋼鉸線周圍的水泥漿材是一次灌入的,漿材凝固后再張拉,因此減少了一道工序,提高了工效,但其價(jià)格相對較高。
　　預(yù)應(yīng)力錨桿也是常見的一種加固形式。有些水電站廠房高邊坡工程中實(shí)施了減載、排水、抗滑樁等技術(shù)后,滑坡位移速度雖有明顯減小,但未能完全停止。為了確保雨季在滑坡體前方的施工安全,穩(wěn)定抗滑樁到滑坡體前緣的滑坡體,在一定的高程馬道上應(yīng)設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿分兩排,孔距2m,孔徑90mm,孔與水平成60°夾角,用φ36的鋼筋實(shí)施預(yù)應(yīng)力錨桿,就可保證工程的安全。
　　(三)減載、排水等措施的應(yīng)用。
　　在有條件的情況下,減載壓坡應(yīng)是優(yōu)先考慮的加固措施。滑坡體后緣受傾向不同的陡傾巖層影響,將向傾向一定角度的方向滑動(dòng),將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上,對滑坡整體的穩(wěn)定不利,因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。將滑坡體后緣覆蓋層最厚的部位減載后,可降低滑動(dòng)速度,提高滑坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。
　　地表水滲入滑坡體內(nèi),既可增加滑坡體的重量,增加滑動(dòng)力,又可降低滑動(dòng)面上巖層的內(nèi)摩擦力,這對滑坡體的穩(wěn)定是不利的。對于滑坡體以外的山坡上的地表水,應(yīng)采取層層修建攔水溝、排水溝的方法排水。對坡體范圍內(nèi)的地表水,在開裂的地方用黃土封堵,在低洼積水的地方用廢碴填平,同時(shí),在地表水集中的地方設(shè)排水溝排走地表水。水電站廠房邊坡工程治理中常采取修建攔水溝、排水溝的措施。施工時(shí),在滑坡體的后緣開挖排水洞(距滑動(dòng)面以下5～10m),排除地下水,排水洞之間要相互聯(lián)通,形成一個(gè)∪形環(huán),在排水洞內(nèi)再設(shè)排水孔,把滑動(dòng)體內(nèi)地下水引入排水洞。
　　如果采用地表截、防排水與地下排水相結(jié)合的綜合排水方案,應(yīng)以地下排水為主,地表截、防排水為輔,使二者有機(jī)結(jié)合,通過截、防、導(dǎo)、排,盡可能降低邊坡巖體地下水位,減小滲水壓力,改善邊坡穩(wěn)定條件,提高邊坡穩(wěn)定性。
　　二、水工隧洞施工襯砌或支護(hù)
　　水工隧洞施工的主要內(nèi)容是開挖、出渣、襯砌或支護(hù)、灌漿等。常用的襯砌和支護(hù)的形式包括現(xiàn)澆鋼筋混凝土以及噴錨支護(hù)。
　　現(xiàn)澆襯砌的施工程序與一般水利工程的施工程序基本相同,包括:分縫(段)、分塊、立模、扎筋、混凝土運(yùn)輸入倉、振搗密實(shí)等工作內(nèi)容。
　　隧洞噴錨支護(hù)是采用鋼筋錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)對洞室圍巖進(jìn)行單獨(dú)或聯(lián)合支護(hù)的統(tǒng)稱。如果采用鋼筋砂漿錨桿模式,可在鉆孔內(nèi)先注入砂漿后再插入錨桿,或先插入錨桿后再注入砂漿,待砂漿凝結(jié)硬化后即形成鋼筋砂漿錨桿。噴射混凝土?xí)r,由于水泥用量較大,而且又摻有速凝劑,凝結(jié)硬化快,必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。一般在噴射混凝土后1～2h即開始灑水養(yǎng)護(hù),灑水次數(shù)以保持混凝土有足夠的濕潤狀態(tài)為宜,養(yǎng)護(hù)時(shí)間在7～14d。由于開挖破壞了巖體,使圍巖的應(yīng)力集中,唯一的辦法是使用一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度的材料去抗消這種應(yīng)力,使它達(dá)到新的平衡,噴錨支護(hù)和構(gòu)架支撐就可徹底解決這一問題。除特殊情況外,應(yīng)優(yōu)先選用噴錨支護(hù)。鋼支撐適用于破碎而不穩(wěn)定的巖層,它能承受很大的山巖壓力,耐久性好,所占空間小,可以多次使用,也可以留在永久性襯砌中不再撤除。
　　三、水庫土壩防滲加固處理
　　許多病險(xiǎn)水庫的土壩壩后坡會(huì)出現(xiàn)滲水、濕潤、跌窩等現(xiàn)象,導(dǎo)致土壩變形、滲漏,危及水庫的安全運(yùn)行,應(yīng)及時(shí)采取防滲加固處理措施,消除工程隱患。
　　解決土壩的變形和滲透問題,可對壩體進(jìn)行劈裂灌漿和對壩肩、壩底基巖進(jìn)行帷幕灌漿,使壩體內(nèi)形成連續(xù)的防滲體,從而降低壩體浸潤線,消除壩后坡的嚴(yán)重滲漏,使壩體趨于穩(wěn)定,最終達(dá)到除險(xiǎn)加固之目的。
　　土壩壩體劈裂灌漿可根據(jù)土壩實(shí)際情況布置兩排灌漿孔。主排孔沿壩軸線布置,副排孔布置在壩軸線上游1.5m處。兩排孔交錯(cuò)布置,孔距均為3、5m,灌漿孔要盡可能穿透壩體底部的殘坡積層深人到壩基,以形成一個(gè)連續(xù)的豎直防滲體。
　　對壩肩、壩底基巖進(jìn)行帷幕灌漿時(shí),也是布置兩排灌漿孔。主排孔沿壩軸線布置,副排孔布置在壩軸線上游1.5m處。兩排孔交錯(cuò)布置,孔距均為3、4m,灌漿孔要穿透弱風(fēng)化帶進(jìn)人到微風(fēng)化巖相對隔水層。采用回轉(zhuǎn)方法成孔,孔內(nèi)下塞,純壓式灌漿,自上而下分段,孔口封閉,孔內(nèi)循環(huán)。帷幕灌漿注漿材料可采用425#普通硅酸鹽水泥,制成純水泥漿后在設(shè)計(jì)壓力下灌注。