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【摘 要】 随着我国水利水电工程数量的增多,近年来,在坝基开挖中,不同种类的边坡问题频繁出现。边坡开挖过程中一旦出现问题,轻者造成经济损失,重者直接导致工程停工,或者出现更加严重的情况。因此,在水利水电工程坝基开挖的过程中,必须要重视边坡问题,对边坡进行有效的加固和处理。本文将从以下几个方面来具体分析如何进行边坡问题的处理,提出了有效的加固和处理措施。
【关键词】 水利水电工程;坝基开挖;边坡处理
一、前言
水利水电工程实施过程中,边坡问题是施工必须面对的关键性问题,处理不好就容易延误工程的工期,所以,明确边坡的地质特征,及时进行边坡加固和处理极其重要。
二、工程概况
某坝体的上、下游开挖边坡设计坡比4:1,每隔10-15m高程设置一条1.5m宽马道,坝基齿槽边坡坡度36b-68b,两岸坝基上、下游及坝基齿槽边坡最大开挖坡高达220m。坝址区河道顺直,两岸为基本对称的“V”字形河谷,相对高差680-700m,坡顶高程3000m左右。坝址区基岩岩性为花岗岩,岩体为块状结构,岩石完整性好。
三、水利水电工程坝基开挖中边坡问题的处理措施
1、抗滑结构。
(一)抗滑桩。抗滑扎主要起到了对滑体产生的滑动力进行支挡的作用,主要是用于稳定滑坡体的柱形构建,一般是对坡体的岩层或者是土层进行穿过,被用于坡体的前缘,从而稳定边坡,防止或者是治理滑坡现象,混凝土抗滑桩一般在浅层的活动以及中层的滑坡现象中应用效果较为良好。
(二)沉井。沉井在高边坡的加固工作中可以起到抗滑桩以及挡土墙的作用,主要是由其框架式的混凝土结构决定的,并且根据沉井的施工场地以及受理状态和施工条件等可以对其结构设计进行调整,分节进行施工,这样在其多种因素的决定下沉井的加固作用可以更加贴合实际需要。沉井在施工作业上的主要步骤包括了:施工前对场地进行平整;对沉井进行加工制作;下沉沉井,最后则是对沉井进行封底作业。在整个工程作业过程中,对沉井的下沉以及封底作业是整个施工的重点和难点。整个沉井的核心就是沉井的下沉,这道工序的质量决定了整个工程的进度以及质量,而下沉的质量会受到沉井外土地对沉井的摩擦阻力的影响,因此在下沉的过程中,将摩擦阻力减少到最小是保证沉井下沉的条件之一;对于下沉的时机应当选在混凝土的强度达到了百分之百的时候进行;并且下沉的过程中要即使的对出现的偏差进行纠偏,对此类问题进行及时有效的控制。封底的成功与否直接影响了沉井的防渗功效,对沉井的寿命造成影响。所以,封底作业前需要对沉井的基面进行清洗;封底的时机应当选在混凝土强度达到七成左右进行。
(三)挡墙。挡墙是在滑坡的防治作业中经常使用的方式,其原理就是以其自身的重量为支撑,对滑体的下滑力进行支挡的结构。并且,排水设施和混凝土挡墙相互结合使用效果更佳。这种结构通过对滑坡的受力平衡进行改变从而阻止坡体由于下滑力而出现的变形的扩展,并且其结构较为简单,见效也快,对于滑坡的稳定有着较为明显的作用。对于挡土墙的设计要以最低的滑动面的位置以及形状进行深度的决定,并且需要在墙后留有泄水孔,泄水孔的主要作用就是对作用在墙上的静水压力进行削弱,并且还能够及时的排除水分防止积水对墙基造成侵蚀破坏。
2、减载、排水等措施的应用。
(一)减栽反压。减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力,其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分,但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来,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。
(二)表里排水。表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水,即是要拦截流入边坡变形破坏区的地表水流,包括泉和雨水。如,可在滑坡体外修建拦水沟、排水沟的方法排水;在滑坡体内的地表水,可利用地形和自然沟谷,布置树枝状排水系统。排除了地表水,可减小滑动力,降低了附近岩土体的含水量或孔隙水压力,达到了增强抗滑力和提高边坡稳定性的作用。
3、锚固技术。锚固技术一般都是应用于维持建筑物稳定上,主要原理是通过受拉杆对建筑物进行稳定,受拉杆一端固定在建筑上,一端则固定在土层或者是边坡的岩层中,这样就可以分散承受工程建筑上由于水压力、土压力以及风力产生的推理,从而维持建筑稳定。
(一)锚固洞。边坡稳定通过锚固洞加固效果显著。对于锚固洞的作业其顺序应当遵循循序渐进自内而外,从上到下,递进的加固原则,并且应当在施工中尽量的对结构面上已经存在的抗滑力进行保护,这样才能更好的保证稳定性。
(二)喷混凝土护坡。护坡是结合了现代机械化工艺以及新型材料的新型加固措施,其特点是效率高,工期短,并且无需模板,结合了浇筑、混凝土运输以及捣固,有效的通过现代机械将多种工艺相互结合。喷混凝土护坡的原理是通过喷射冲击力,将混凝土材料喷射到需要加固的位置,因为喷射速度,作为临时的支撑结构,其在结构强度上要强于木质结构,并且较之钢结构经济上更胜一筹。而作为永久的支护结构,比一些早期的衬砌结构的强度更高。并且通过和锚杆的配合,不但能够降低洞室的量同时在衬砌的厚度上也会相应的减少,同时也节约了材料。
四、坝基开挖边坡变形监测与分析
边坡问题是几乎所有的大型水电工程中都会遇到的地质问题之一。就该电站两岸坝基边坡而言,影响边坡稳定的因素有:(1)岩体结构的影响。结构面的各种特性(发育程度、规模大小、充填胶结、产状等)对岩体的稳定性有很大的影响。(2)水的作用。水是影响边坡稳定性的重要因素。渗透水增加了边坡荷载,降低了结构面的地质力学参数。(3)爆破振动。岩体在爆破振动的瞬时冲击作用下,使原裂隙张开、扩展或产生新的裂隙,岩体完整性降低。在右岸上游边坡2417.9-2460m高程F164与f2(28)组合按水上边坡计算正常情况下K=1.186<1.3,水下K=0.948<1.3,2260.7-2310m高程f4-2(8-1)与f3(14-1)组合按水下边坡计算正常情况下K=1.08<1.3,右岸下游2340m高程Hf8、F166与坡面组合形成单面滑动,K=0.94<1.3,这些不稳定块体直接影响边坡的稳定性,对该部位应进行有针对性的支护设计,以确保边坡的安全。对于右岸上游2417.9-2460m高程F164與f2(28)组合及2260.7-2310m高程f4-2(8-1)与f3(14-1)组合形成的块体,在2441m-2429m、2310m-2302m块体较厚部位各布置33根100t预应力锚索,间排距4.0m,锚索穿过滑动面间6-10m;在2426m-2414m、2301m-2298m块体较薄部位布置40根3<32锚筋桩,单根长12.0m,间排距3.0m。通过以上方案位于右岸上游的隐患得到了解决。
五、结束语
综上所述,在水利水电工程的坝基开挖过程中,必须要重视边坡问题,在遇到危险的高边坡的时候,尽量事先采取措施对边坡进行加固处理,然后再进行开挖施工,这样才能够确保水利水电工程坝基开挖的过程中,边坡不会出现险情,避免工程出现重大损失。
参考文献:
[1]游敏.超高混凝土重力坝坝基岩体质量及利用标准研究[D].成都理工大学,2012.
[2]王柏慧.浅谈混凝土抗滑结构在水利水电工程中的应用[J].中国新技术新产品,2012.
[3]范雨耕.探讨水利水电工程边坡开挖支护的施工技术[J].科技与企业,2012.
[4]姜晓影.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用[J].科技与企业,2012.
[5]刘慧.试论水利水电工程施工安全控制[J].科技致富向导,2012,32:340.
【关键词】 水利水电工程;坝基开挖;边坡处理
一、前言
水利水电工程实施过程中,边坡问题是施工必须面对的关键性问题,处理不好就容易延误工程的工期,所以,明确边坡的地质特征,及时进行边坡加固和处理极其重要。
二、工程概况
某坝体的上、下游开挖边坡设计坡比4:1,每隔10-15m高程设置一条1.5m宽马道,坝基齿槽边坡坡度36b-68b,两岸坝基上、下游及坝基齿槽边坡最大开挖坡高达220m。坝址区河道顺直,两岸为基本对称的“V”字形河谷,相对高差680-700m,坡顶高程3000m左右。坝址区基岩岩性为花岗岩,岩体为块状结构,岩石完整性好。
三、水利水电工程坝基开挖中边坡问题的处理措施
1、抗滑结构。
(一)抗滑桩。抗滑扎主要起到了对滑体产生的滑动力进行支挡的作用,主要是用于稳定滑坡体的柱形构建,一般是对坡体的岩层或者是土层进行穿过,被用于坡体的前缘,从而稳定边坡,防止或者是治理滑坡现象,混凝土抗滑桩一般在浅层的活动以及中层的滑坡现象中应用效果较为良好。
(二)沉井。沉井在高边坡的加固工作中可以起到抗滑桩以及挡土墙的作用,主要是由其框架式的混凝土结构决定的,并且根据沉井的施工场地以及受理状态和施工条件等可以对其结构设计进行调整,分节进行施工,这样在其多种因素的决定下沉井的加固作用可以更加贴合实际需要。沉井在施工作业上的主要步骤包括了:施工前对场地进行平整;对沉井进行加工制作;下沉沉井,最后则是对沉井进行封底作业。在整个工程作业过程中,对沉井的下沉以及封底作业是整个施工的重点和难点。整个沉井的核心就是沉井的下沉,这道工序的质量决定了整个工程的进度以及质量,而下沉的质量会受到沉井外土地对沉井的摩擦阻力的影响,因此在下沉的过程中,将摩擦阻力减少到最小是保证沉井下沉的条件之一;对于下沉的时机应当选在混凝土的强度达到了百分之百的时候进行;并且下沉的过程中要即使的对出现的偏差进行纠偏,对此类问题进行及时有效的控制。封底的成功与否直接影响了沉井的防渗功效,对沉井的寿命造成影响。所以,封底作业前需要对沉井的基面进行清洗;封底的时机应当选在混凝土强度达到七成左右进行。
(三)挡墙。挡墙是在滑坡的防治作业中经常使用的方式,其原理就是以其自身的重量为支撑,对滑体的下滑力进行支挡的结构。并且,排水设施和混凝土挡墙相互结合使用效果更佳。这种结构通过对滑坡的受力平衡进行改变从而阻止坡体由于下滑力而出现的变形的扩展,并且其结构较为简单,见效也快,对于滑坡的稳定有着较为明显的作用。对于挡土墙的设计要以最低的滑动面的位置以及形状进行深度的决定,并且需要在墙后留有泄水孔,泄水孔的主要作用就是对作用在墙上的静水压力进行削弱,并且还能够及时的排除水分防止积水对墙基造成侵蚀破坏。
2、减载、排水等措施的应用。
(一)减栽反压。减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力,其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分,但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来,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。
(二)表里排水。表里排水包括排除地表水和地下水。排除地表水,即是要拦截流入边坡变形破坏区的地表水流,包括泉和雨水。如,可在滑坡体外修建拦水沟、排水沟的方法排水;在滑坡体内的地表水,可利用地形和自然沟谷,布置树枝状排水系统。排除了地表水,可减小滑动力,降低了附近岩土体的含水量或孔隙水压力,达到了增强抗滑力和提高边坡稳定性的作用。
3、锚固技术。锚固技术一般都是应用于维持建筑物稳定上,主要原理是通过受拉杆对建筑物进行稳定,受拉杆一端固定在建筑上,一端则固定在土层或者是边坡的岩层中,这样就可以分散承受工程建筑上由于水压力、土压力以及风力产生的推理,从而维持建筑稳定。
(一)锚固洞。边坡稳定通过锚固洞加固效果显著。对于锚固洞的作业其顺序应当遵循循序渐进自内而外,从上到下,递进的加固原则,并且应当在施工中尽量的对结构面上已经存在的抗滑力进行保护,这样才能更好的保证稳定性。
(二)喷混凝土护坡。护坡是结合了现代机械化工艺以及新型材料的新型加固措施,其特点是效率高,工期短,并且无需模板,结合了浇筑、混凝土运输以及捣固,有效的通过现代机械将多种工艺相互结合。喷混凝土护坡的原理是通过喷射冲击力,将混凝土材料喷射到需要加固的位置,因为喷射速度,作为临时的支撑结构,其在结构强度上要强于木质结构,并且较之钢结构经济上更胜一筹。而作为永久的支护结构,比一些早期的衬砌结构的强度更高。并且通过和锚杆的配合,不但能够降低洞室的量同时在衬砌的厚度上也会相应的减少,同时也节约了材料。
四、坝基开挖边坡变形监测与分析
边坡问题是几乎所有的大型水电工程中都会遇到的地质问题之一。就该电站两岸坝基边坡而言,影响边坡稳定的因素有:(1)岩体结构的影响。结构面的各种特性(发育程度、规模大小、充填胶结、产状等)对岩体的稳定性有很大的影响。(2)水的作用。水是影响边坡稳定性的重要因素。渗透水增加了边坡荷载,降低了结构面的地质力学参数。(3)爆破振动。岩体在爆破振动的瞬时冲击作用下,使原裂隙张开、扩展或产生新的裂隙,岩体完整性降低。在右岸上游边坡2417.9-2460m高程F164与f2(28)组合按水上边坡计算正常情况下K=1.186<1.3,水下K=0.948<1.3,2260.7-2310m高程f4-2(8-1)与f3(14-1)组合按水下边坡计算正常情况下K=1.08<1.3,右岸下游2340m高程Hf8、F166与坡面组合形成单面滑动,K=0.94<1.3,这些不稳定块体直接影响边坡的稳定性,对该部位应进行有针对性的支护设计,以确保边坡的安全。对于右岸上游2417.9-2460m高程F164與f2(28)组合及2260.7-2310m高程f4-2(8-1)与f3(14-1)组合形成的块体,在2441m-2429m、2310m-2302m块体较厚部位各布置33根100t预应力锚索,间排距4.0m,锚索穿过滑动面间6-10m;在2426m-2414m、2301m-2298m块体较薄部位布置40根3<32锚筋桩,单根长12.0m,间排距3.0m。通过以上方案位于右岸上游的隐患得到了解决。
五、结束语
综上所述,在水利水电工程的坝基开挖过程中,必须要重视边坡问题,在遇到危险的高边坡的时候,尽量事先采取措施对边坡进行加固处理,然后再进行开挖施工,这样才能够确保水利水电工程坝基开挖的过程中,边坡不会出现险情,避免工程出现重大损失。
参考文献:
[1]游敏.超高混凝土重力坝坝基岩体质量及利用标准研究[D].成都理工大学,2012.
[2]王柏慧.浅谈混凝土抗滑结构在水利水电工程中的应用[J].中国新技术新产品,2012.
[3]范雨耕.探讨水利水电工程边坡开挖支护的施工技术[J].科技与企业,2012.
[4]姜晓影.水利水电工程施工中高边坡加固技术的应用[J].科技与企业,2012.
[5]刘慧.试论水利水电工程施工安全控制[J].科技致富向导,2012,32:340.