水利工程施工中高边坡加固处理技术研究

骆习开

华容水利水电建筑工程有限公司 湖南 华容 414200

在我国，水利工程的岩质边坡高度超过30m，或者土质边坡高度超过20m，就是高边坡。边坡作为水利工程的重要组成部分，不仅决定了工程的安全性，也会影响经济效益。在多种因素的干扰下，高边坡失稳会带来严重病害，例如崩塌、倾倒、滑坡、落石等。以下结合实践，探讨了高边坡加固处理技术的应用。

1 水利工程高边坡失稳的原因

水利工程多位于恶劣环境中，高边坡施工期间，影响稳定性的原因主要如下：①地质因素，涉及地质构造、地层岩性、水文条件、风化程度等。以软弱地层为例，由于土体之间的孔隙大、含水量高，其密实度和强度低，处理措施不当，容易造成不均匀沉降，影响高边坡的稳定性。②设计因素。设计是施工的前提，开挖作业会改变边坡的自然应力状态。设计期间，如果对现场环境了解不充分，没有结合地质勘查结果，对边坡的高度、坡度、防护结构设计不合理，就会遗留下施工隐患，降低高边坡的稳定性[1]。③施工因素。高边坡施工，需要有完善的施工方案和组织设计，对人、机、料进行合理配置。考虑到目前一些施工企业重进度、轻管理，重效益、轻质量，为了降低成本，可能使用不合格的材料；盲目缩短工期，导致工序开展不当；或者支护和开挖不同步，导致边坡位移、变形，最终降低了高边坡的稳定性。

2 水利工程高边坡常用的加固技术

2.1 混凝土技术

第一，混凝土抗滑桩。混凝土抗滑桩，能穿越滑坡体进入稳定的土层或岩层，对滑坡体产生支挡作用。该构件常用在滑坡体的前端，适用于正在活动的浅层滑坡或中层滑坡。为了提高混凝土抗滑桩的功效，施工时埋置深度一般控制在桩身的1/4—1/3，并且采用灌浆技术，促使桩身和岩土成为一个整体[2]。

第二，混凝土沉井。混凝土沉井属于框架结构，设计期间要考虑到沉井的受力状态、场地布置、施工条件等，将其用在高边坡中，兼具抗滑桩、挡土墙的作用。混凝土沉井施工，主要工艺包括平整场地、制作沉井、封底、沉井下沉等。其中，下沉施工是一个关键环节，为了降低沉井侧壁和岩土体之间的摩擦力，应该保证混凝土构件的强度达到100%，然后才能挖土下沉；同时做好纠偏工作，将偏差控制在允许范围内。此外，封底之前要彻底清理基面，以保证封底质量。

第三，混凝土挡墙。混凝土挡墙主要利用自身重力，对高边坡产生支挡作用，且可以和排水措施相结合，从而避免发生滑坡。从作用原理看，挡墙能改变高边坡的局部受力，防止变形延伸，不仅工艺简单，而且加固迅速。具体施工中，应该注意挡墙基础的砌筑深度，要结合最低滑动面的形状和位置，在墙后预留泄水孔，一方面降低作用在挡墙上的静水压力，另一方面避免积水浸泡墙体。

2.2 锚固技术

第一，锚固洞。在高边坡加固上，锚固洞的应用比较普遍，加固时遵循从内向外、由上到下、逐层渐进原则。在同一个结构面上，开挖锚固洞采用跳洞法，能增强不利结构面上的抗滑力，保证边坡的稳定性。

第二，预应力锚固。预应力锚固是将锚索打入坡体深部的岩体上，对混凝土框架产生加固作用，通过挤压松散的岩体，提高岩土层之间的压力和摩阻力，最终产生稳定和加固效果。施工期间，技术要点包括两点：一是制作锚索和锚杆，材料选择强度高、低松弛的预应力钢绞线，依据设计图纸准确下料；制作时首先将钢绞线缠绕成U型，利用钢带和承载体紧密绑扎；运输时不能出现弯折，对隔离架、注浆管、外包涂塑层进行保护。二是锚孔注浆，对注浆材料进行科学配比，保证浆体强度达到40MPa以上；注浆时采用孔底返浆法，一次注浆完成；当砂浆强度达到设计要求后，即可张拉锚索，做好施工记录[3]。

第三，锚喷混凝土。锚喷混凝土技术，优点是速度快、效率高，不需要支设模板，可以实现机械化生产。加固施工原理，是混凝土喷射时产生的冲击力，作为临时支撑使用，相比于木结构，强度更高；相比于钢结构，成本更低。作为永久支护使用，配合锚杆使用，和现浇混凝土相比，其早期强度更高；能减少水泥用量，避免大规模开挖洞室。

2.3 减载排水技术

第一，减载反压。减载的目的是降低高边坡的下滑力，技术操作上是削去滑坡体的后缘。为了提高加固效果，一般和反压措施配合应用，将削下来的土石堆置于滑坡前缘。一方面能降低下滑力，另一方面能增加抗滑力，在上陡下缓的滑坡中应用效果显著。

第二，排除地表水。针对边坡变形区内的地表水，例如泉水、雨水，进行拦截处理。一般来说，可以修建排水沟、拦水沟，及时排出滑坡体表面的水体。对于滑坡体内的地表水，充分利用地形和沟谷，布置完善的排水系统，降低岩土体的含水量，减小孔隙水压力，实现高边坡加固目标[4]。

第三，排除地下水。根据地下水的埋藏深度，主要分为浅层地下水、深层地下水两种。其中，浅层地下水采用盲沟、截水沟、钻孔法；深层地下水采用集水井、截水沟、排水廊道。排水施工中，通过降低岩体的地下水位，减小渗水压力，提高边坡的稳定性。

3 工程案例分析

3.1 工程概况

以国内某小型水利工程为例，主要功能是农业灌溉，次要功能是为周边人畜提供饮水。该工程采用混凝土面板堆石坝，坝高13.5m，设计坝顶高程为735m，顶部宽度为7m、长度为98m，上游、下游边坡的坡度分别为1:1.35、1:1.4。随着使用寿命延长，近期检查发现边坡出现位移和沉降，必须进行加固处理。结合本工程的实际情况，选择喷锚防护技术，将锚固、喷射混凝土相结合，防止岩体分离或松动，将围岩、锚杆、混凝土喷层形成一个整体。施工期间，既可作为早期支护方案，也可作为永久性支护方案。

3.2 施工技术要点

第一，测量放样。依据设计图纸，使用全站仪放出抗滑桩的轴线、位置，计算桩位坐标；路堑开挖前，放出截水沟、边坡顶线的位置，并做好标记；边坡土体开挖期间，利用水准仪对高程进行复核，将误差控制在允许范围内。

第二，喷锚防护。依据放样结果，利用机械打入锚杆，喷射C20混凝土进行防护。其中，锚杆使用φ25钢筋，钻孔为φ50，锚杆的布置呈现梅花状，间距控制在2m×2m；喷射混凝土时，厚度控制在8cm。

第三，桩孔开挖。本次工程中，共计使用抗滑桩5根，对二级边坡进行防护后，开挖抗滑桩基础，基础断面为2m×3m，间距控制在3m。开挖时，为了保证成孔稳定性，采用跳二挖一法，工艺流程如下：①抗滑桩锁口施工，采用C20钢筋混凝土结构，在锁口上部设置井圈，可以防止雨水、杂物进入孔内，高出地面30cm；②开挖孔身，合理确定每日开挖进度，开挖后及时护壁，采用C20钢筋混凝土进行浇筑；③孔内通风，当孔深超过10m，或CO2含量超过0.3%，就要进行机械通风，并使用36V低压照明设备；④孔内排水，将人工排水、水泵抽水相结合，在桩位一角开挖集水坑[5]。

第四，安装钢筋。钢筋的连接使用直螺纹套筒，其中桩身主筋是φ32钢筋，经电焊成为钢筋束。绑扎钢筋时，控制好搭接长度、接头等要素，一般接头长度超过50cm，错开距离按照钢筋直径的35倍控制，绑扎完成后进行验收。

第五，浇筑桩身和挡土板。抗滑桩混凝土强度等级为C25，现浇时采用插入式振捣器，每层浇筑厚度为30cm。浇筑到顶面后，进行抹平修整处理，直至全部完工。桩前坡面土体，分为6次开挖，利用挖掘机，每次开挖高度为2m。第一个坡面开挖完成后，绑扎挡土板钢筋、支设模板，并且浇筑混凝土，钻锚索孔、注浆处理。挡土板混凝土强度达到设计要求的75%，即可张拉锚索，如此循环施工，直至挡土板完工。

第六，抹面养护。混凝土振捣密实后，使用磨光机收面，利用真空脱水机吸除表面的多余水分。委派专人洒水养护，并使用塑料薄膜进行覆盖，保证混凝土表面处于湿润状态。如果使用普通水泥，养护时间不少于14天；如果掺入缓凝外加剂，或有抗渗要求，养护时间不少于21天。

4 结束语

综上所述，水利工程是我国的基础建设项目，影响高边坡稳定性的因素较多，文中从混凝土技术、锚固技术、减载排水技术三个方面，介绍了常用的加固处理技术，并结合工程案例进行分析。希望为类似工程提供经验借鉴，提高水利工程高边坡的稳定性，实现经济效益和社会效益的最大化。