浅谈水利工程边坡加固治理方法

方良军

摘要：边坡的稳定性直接决定着工程修建的可行性以及工程的建设投资和安全运行。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,这样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。本文论述了水利工程边坡破坏的影响因素并提出了加固治理措施。

关键词：水利水电；边坡加固；预应力锚索；抗滑桩技术

中图分类号：TV文献标识码： A

一、水利工程边坡破坏影响因素

1、地质构造: 地质构造决定岩层的产状，节理裂隙的性质及发育程度，断层破碎带的性等受构造的影响，如高边坡体上节理裂隙发育，岩体破碎，将严重影响高边坡的稳定性；

2、水文地质条件:水是造成边坡失稳的重要因素地下水软化岩体降低其强度，增大容量而增大了下滑力，产生静动水压力，从而产生边坡的失稳；

3、地形地貌: 地形地貌也是产生滑坡的重要条件。不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力引起坡顶张裂缝，或是在坡脚产生剪应力，这些都会极大的降低边坡的稳定性。

4、降雨:大气降水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润滑剂,降低了接触面的抗滑稳定性,从而导致了滑坡的发生。

5、人为因素：边坡设计的不合理，爆破开挖等等造成边坡变形破坏，甚至整体失稳。

二、水利工程边坡加固治理方法

（一）排水和截水

坡内排水措施包括在边坡内设置的排水平硐、排水竖井，或在排水平硐和排水竖井内打的排水孔，以及在边坡表面上打的排水孔。坡内排水措施可降低坡内的地下水位，减小作用在边坡滑体上的水荷载。该种措施的排水效果取决于不连续面的规模、渗透性能、输水能力和方位。一般来讲，坡内排水措施是一种较有效的边坡处理措施之一。表面排水措施包括在坡顶和坡面上修的截水沟。表面排水措施可将坡顶和坡面上的来水集中排泄，减小裂隙水压力对边坡稳定的不利影响。表面排水措施是岩质高边坡加固处理中一种快捷、经济和有效的措施。

（二）预应力锚索加固

预应力锚索加固方法，是通过砂浆和预先施加在锚索上的张拉力来把不稳定的岩土体固定在稳定的岩土体之上。在锚索钻孔中，用于粘结稳定岩土体和锚索的砂浆可提供相应的抗剪力，而预先施加在锚索上的张拉力可加大岩土体间的压力，进而加大潜在滑面的抗滑能力。这种结构具有以下不足：（１）设计者必须要清楚地了解稳定岩土体和不稳定岩土体之间的界限，以便于使锚固段位于稳定的岩土体内，当地质条件较为复杂或勘查资料不足时这一点将难以做到；（２）在边坡表面对锚索施加预应力时，要求边坡表面具有较大的刚度，否则将因张拉段的岩土体变形而失去预应力；（３）由于锚索本身具有应力松弛现象，所以锚索的长度不宜过大（当加固深度超过60m 后，锚索的安装将变得非常困难），否则将会逐步丧失预应力；锚固技术在很多水利水电工程的边坡治理中都得到大量应用。如果采用胶结式内锚头的预应力锚索,应采用后张法施工。预应力锚索由锚索体、内锚头、外锚头三部分组成。内锚头用纯水泥浆或砂浆作胶结材料,外锚头为钢筋混凝土结构,与基岩接触面的压应力应控制在设计规定范围以内。为提高锚索受力的均匀性,应设计一种小型千斤顶,采用“分组单根张拉”的方法张拉,这样做既可简化操作程序,又能提高锚索受力均匀性。锚索在补偿张拉时可以用大千斤顶整体张拉,也可继续用分组单根张拉方法,两种方法都不会影响锚索受力的均匀性。无粘结锚索具有明显的优点, 其大部分钢铰线都得到防腐油剂和护套的双重保护,并且可以重复张拉。由于在施工时内锚头和钢铰线周围的水泥浆材是一次灌入的,浆材凝固后再张拉,因此减少了一道工序,提高了工效,但其价格相对较高。预应力锚杆也是常见的一种加固形式。有些水电站厂房高边坡工程中实施了减载、排水、抗滑桩等技术后,滑坡位移速度虽有明显减小,但未能完全停止。为了确保雨季在滑坡体前方的施工安全,稳定抗滑桩到滑坡体前缘的滑坡体,在一定的高程马道上应设置预应力锚杆。

（三）扶壁式挡墙

扶壁式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙。扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，其主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的低级。一般在较高的填方路段采用来稳定路堤，以减少土石方工程量和占地面积。扶壁式挡土墙，断面尺寸较小，踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移，竖板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力，相对悬臂式挡土墙受力好。适用6～12ｍ 高的填方边坡，可有效地防止填方边坡的滑动。扶壁式挡土墙由墙面板（立壁）、墙趾板、墙踵板及扶肋（扶壁）组成。扶肋把立壁同墙踵板连接起来，起加劲的作用，以改善立壁和墙踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性，减小立壁的变形。它适用于缺乏石料的地区。由于墙踵板的施工条件，一般用于填方路段做路肩墙或路堤墙使用。悬臂式挡土墙高度不宜大于6m，当墙高大于4ｍ 时，宜在墙面板前加肋。悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的，而且墙趾板的设置也显著地增大了挡土墙的抗倾覆稳定性并大大减小了基底接触应力。它的主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好地发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。但是需耗用一定数量的钢材和水泥，影响其经济性能。

（四）抗滑桩技术

图1 支挡结构物和斜坡内部加固系统示例

普通的抗滑桩是一个混凝土柱体，其主钢筋自上至下作通长布置，并采用圆形箍筋将主筋焊接在一起。当抗滑桩深入到位于边坡主滑动面以下稳定岩体中足够深度时，它可阻止边坡岩体沿滑动面下滑，并达到加固边坡的作用。尽管普通抗滑桩应用得比较广泛，但仍存在着以下不足：(1)没有针对潜在滑动面进行设计，且桩体内的钢筋作等量通长布设。这往往会造成潜在滑动面部位的不安全和非滑动部位的浪费。(2)对抗滑桩内发挥主要作用的抗拉钢筋和发挥辅助作用的抗压钢筋没作区别，同样造成不必要的浪费。(3)现有的抗滑桩通常都很粗大，有的桩体宽度可达数米，并形成“肥桩”现象。对于主要起抗滑作用的抗滑桩来说，中性面附近的混凝土所起的作用很小，是一种浪费。

图2 预应力抗滑桩结构示意图

针对普通抗滑桩的不足，提出了预应力抗滑桩技术。其原理是：充分利用预应力混凝土抗拉能力较好的优点，采用可以现场制作的预应力柱部分取代普通现有抗滑桩受拉一侧的钢筋，并将之安排在潜在滑动面附近(作为重点加固段)进行重点加固(见图2)。另外，为了提高加固效率和节约混凝土，作者除去了中性面附近的混凝土，形成了具有空腔的抗滑桩。由于预应力柱的抗拉能力较强，所以可以减少抗滑桩的横截面积。

三、结束语

边坡加固治理措施关系到水利工程的质量与安全，关系到国家的经济建设和人民的生命财产安全。我国广大水利工程建设者应当重视预防边坡灾害发生和边坡的加固工作，本着广泛采用国内外最新技术、注重安全、经济适用的原则不断提高边坡加固治理的技术水平，确保水利工程的安全。