水利工程高边坡勘察设计质量控制管理

狄 瑞

(新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

目前我国正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的关键时期，从2019年李克强总理在南水北调工程工作会议上提出的“水利工程建设需求很大，很多项目已经过长期论证。当前扩大有效投资要把水利工程及配套设施建设作为突出重点”工作要求可以预见，“十四五”时期，水利基础设施建设仍处于快速上升发展的形势。在各类水利枢纽、水库、水电站工程建设当中，往往利用高陡边坡的天然优势进行坝址选址，因而高边坡稳定性在建设中就显得尤为重要，若在施工过程中发生边坡失稳情况，则会对整个工程造成严重的影响，耗去大量时间、精力和资金，有的甚至直接影响着工程能否建成运行。因此在开展高边坡勘察设计工作时，严格质量控制管理，确保设计成果质量过硬，对保证工程高边坡稳定具有十分重要的作用。

1 高边坡失稳情况及原因分析

水利建设项目高边坡工程建设是从勘察、设计到施工一个完整的系统工程，各环节紧紧相扣，哪个环节出现问题都可能导致边坡失稳。勘察设计作为工程项目建设的先导，并贯穿于建设全过程，对边坡稳定起关键性作用，因此以勘察设计环节为重点，总结分析导致高边坡失稳的因素和原因。

(1)因地质结构复杂及勘察设计周期不足等因素影响，未能进行深入详细的地质勘察工作，勘察成果与实际地质条件有较大出入，造成后续设计方案有缺陷。如边坡在开挖开口线时发现部分岩层产状与原勘察成果不一致，按照原设计开挖边坡可能形成切脚开挖，对边坡稳定造成不利影响。

(2)设计考虑不全面，造成边坡的支挡、截水、排水等治理措施设计不合理，导致出现安全隐患。如边坡部分段锚索设计布设数量不够，导致边坡部分段因没有锚索的限制，加之雨水、积雪融化渗入造成边坡产生裂缝。

(3)设计未根据实际情况对前期完成的边坡稳定和变形分析计算方法、设计参数、计算工况、安全系数及计算成果进行复核。如施工中发现大坝一侧存在一段古河槽，且此段边坡性质为砂砾石，设计未进行复核分析，加大了绕坝渗漏的风险。

(4)设计单位技术交底不清或未对边坡施工工序和方法提出严格要求，使得设计方案和实施标准要求难以得到落实和满足，边坡施工作业安全和质量无法得到保障。如施工单位未按设计方法施工，使边坡稳定性不满足要求；施工材料质量不满足设计要求，边坡施工质量不高；施工单位为提高建设进度，采取便捷施工方式，如采取爆破施工方式且未进行有效防护，形成不稳定岩体；开挖后未及时封闭、支护，表部岩体卸荷松驰、软化及风化作用，岩体产生变形；未按设计要求及时清理碎块石、碎石土。

(5)其他因素，如因水位较高，使边坡下部地层岩体软化，导致强度下降；受雨雪、风化和冰冻侵蚀影响较重，使局部边坡产生裂隙；水库建成蓄水后，库岸的砂砾石层经水浸润和水浪淘刷，容易造成砂砾石库岸不稳，产生坍塌。

2 边坡失稳防治措施建议

2.1 结合工程实际，提出技术可行、经济合理的设计方案有效防止边坡失稳

(1)混凝土挡墙方案。混凝土挡墙主要是利用挡墙结构的稳定性和自身重量与抗冲强度，来阻挡滑落岩体的向下移动，有效避免高边坡失稳的措施。以某水利枢纽工程为例，该工程大坝左岸基岩裸露，左坝肩至厂房左岸之间的岸坡较陡，为Q3砂砾石层。为保证大坝施工期填筑安全及运行期安全，左坝肩至厂房左岸之间的Q3砂砾石边坡采用开挖卸荷结合混凝土挡土墙处理措施，开挖边坡1∶1，每10m设一马道，马道宽2m，马道上设排水沟并设2m高混凝土挡土墙作拦护，拦挡可能沿坡面滑落的砂砾石或落石，保证大坝下游坡面安全。

(2)削坡-挂网-喷锚综合支护方案。通过混凝土、钢筋网、金属锚杆的联合使用，增大整体边坡的承载力与结构稳定性，从而提升高边坡本身结构的强度，有效降低边坡失稳滑坡的风险。新疆某水库大坝为碾压式沥青混凝土心墙坝，最大坝高80m。工程地震设防烈度为Ⅷ度。该工程高边坡主要由西域砾岩组成，天然边坡多为直立或倒坡，岩(土)体易在重力作用下及长期风化易产生卸荷崩塌。本工程针对软岩岩性及物理力学特性，按稳定坡削坡及护坡处理，进行削坡处理后形成稳定边坡。其后按照少开挖少钻爆的设计原则，采取边开挖边支护的方式，为减少开挖面暴露时间为开挖完后应立即采取喷混凝土预处理(C25，厚5mm)，预处理后坡面采用先挂网(挂网钢筋直径8mm，间排距200mm)，后喷混凝土(C25，厚100mm)，再设置自钻式锚杆(长2.1m，入岩2.0m，直径25mm，间、排距2m)方式进行永久支护，锚杆与钢筋网需紧密连接。

(3)预应力锚固方案。预应力锚固是针对边坡开挖后处于不稳定的卸荷状态，利用拉紧锚索的预应力压紧可能滑动的岩体，使其达到稳定状态。某水利枢纽坝址两岸大部分基岩裸露，河谷呈不对称的“U”型，右岸坡陡峻，坡高达500m，其中，坝顶以上坡高约350m，其稳定性对工程的影响是极为重要的。在实地踏勘与测量的基础上，判定在右岸高边坡上存在少量不稳定危岩体，本工程针对性地采用预应力锚固方案。先对不稳定体进行表层清理，再采用100T级、35m和40m长的预应力锚索间错布置，进行锚固处理，锚索间距5m×5m，布置锚索约550束，通过产生预应力，有效遏制不稳定岩体的发展，确保边坡稳固。

(4)混凝土洞塞方案。主要针对边坡基岩内部受断层影响，坝址区岩体完整性较差，存在软弱结构面的情况下的处理方案。如某水库右岸高边坡的断层核部较宽，设计采用深度1.5m、高度2m(断层核部高度)的混凝土洞塞进行封闭，边壁设置2根4.5m长、直径25mm、间距1.5m砂浆锚杆，断层影响带范围配合进行10m深度的固结灌浆处理。

(5)排水防渗措施。渗水也是影响边坡稳定的一项重要因素，因此及时做好排水防渗对保证边坡安全稳定十分重要。工程建设时可以通过修建排水沟、设置排水孔进行边坡排水。如某水库工程在死水位以上的坡面上布设排水孔，排水孔孔深4m，孔径5cm，间、排距3m，梅花形布置，孔向倾向坡外10°，用于防止水库水位骤降时基岩渗水压力对高边坡稳定的影响，确保高边坡安全稳定。

2.2 加强边坡变形监测

对主要建筑物建设施工、运行安全影响较大的高边坡，各工程项目需加强边坡变形监测，通过监测实时采集数据，及时、准确地对边坡变形情况及稳定状态做出评价，以保证工程建设施工和运行安全。各工程可以根据实际情况，合理布设监测点位和监测仪器，如在边坡坡面按照水平位移及沉降监测点布置监测断面，动态掌握边坡整体变形情况；锚杆及锚索位置设监测点布设锚杆计、锚索应力计等监测仪器，观测边坡锚固情况来判断其稳定性。

2.3 提升质量管理

(1)加强复核分析工作。由于地质岩体的复杂性、多变性以及工程施工后开挖高度、边坡地形和坡度的不断变化。设计人员需时刻关注现场具体施工实施情况，出现变化时，应结合监测资料，对边坡进行必要的稳定性复核计算，研究分析确定目前边坡处理方案的有效性。特别是通过复核发现方案不能满足要求时，能够及时提出针对性强的补充设计要求，真正做到边坡动态设计。

(2)内部加强质量管理，勘察设计成果按校核、审查、审定分级从严把关，遇到重要边坡设计方案和重大地质问题等可以召开技术委员会进行内部评审，实现事前指导、中间咨询和结论评审，保证设计质量过关；外部通过专家咨询，对重大技术问题及专题研究报告进行指导、咨询和论证，实现设计质量全过程有效管控。

(3)加强沟通督促力度。各项目现场设计代表要发挥提醒和督促的作用，要求施工单位须按照设计方案、设计图纸及施工规程规范开展施工作业。协助配合业主、监理单位加强对施工作业过程的监控，当发现不按设计施工、施工中存在安全、质量等工程隐患时，及时提醒并强调施工作业要求，确保工程项目高边坡施工质量。

(4)不断提高设计人员专业能力。特别是地质人员，除要学习掌握水电工程勘察设计规程规范和技术标准，还可借鉴同类型工程，总结经验，丰富和发展专业知识，提高对地质构造、岩体结构、坡体结构及水文地质条件的判别能力，能够及时性、准确性、有效性地为设计人员提供准确的地质参数。

3 结语

随着我国大规模水利工程的建设，各类高边坡的开挖高度、深度、方量等规模不断增加，难度也越来越大。勘察设计作为工程建设的首要环节，其质量至关重要，直接决定着工程质量，勘察设计中的细小失误都可能造成边坡失稳，因此更要充分认识到高边坡勘察设计工作的重要性，在工程建设中实行动态设计、动态复核、动态调整，抓好设计质量管理，严把质量关，全方位提高勘察设计质量，确保高边坡工程安全、质量。本文仅对水利建设项目高边坡勘察设计管理工作进行了总结分析，内容还有不足之处，希望能够对边坡设计管理工作者们有所借鉴。