水利水电工程高边坡的加固与治理 水利水电工程高边坡的加固与治理 水利水电工程高边坡的加固与治理
摘要:我国广大水电建设者在与滑坡灾害作斗争的过程中不断总结经验教训,开展科技攻关,总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计、施工新技术。通过混凝土抗滑桩、混凝土沉井、预应力锚索、锚杆、以及减载、排水等加固、治理边坡的方式和措施的应用,成功地建成了天生桥二级、三峡、李家峡等复杂的高边坡工程。
关键词:高边坡 抗滑结构 锚固 减载 排水 治理 水利水电工程
边坡稳定问题是 水利’);">水利 水电工程中经常遇到的问题。边坡的稳定性直接决定着工程修建的可行性,影响着工程的建设投资和安全运行。
我国曾有几十个 水利 水电工程在 施工’);">施工 中发生过边坡失稳问题,如天生桥二级水电站厂区高边坡、漫湾水电站左岸坝肩高边坡、安康水电站坝区两岸高边坡、龙羊峡水电站下游虎山坡边坡等等。为治理这些边坡不但耗去了大量的资金,还拖延了工期,成为我国 水利 水电工程 施工 中一个比较严峻的问题,有的边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的关键。我国正在建设和即将建设的一批大型骨干水电站,如三峡、龙滩、李家峡、小湾、拉西瓦、锦屏等工程都存在着严重的高边坡稳定问题。其中三峡工程库区中存在10几处近亿立方米的滑坡体,拉西瓦水电站下游左岸存在着高达700m的巨型潜在不稳定山体,龙滩水电站左岸存在总方量1000万m3倾倒蠕变体等。这些工程的规模和所包含的技术难度都是空前的。因此,加快 水利 水电边坡工程的科研步伐,开发出一套现代化的边坡工程勘测、设计、 施工 、监测技术,已经成为 水利 水电科研攻关的重大课题。
高边坡的地质构造往往比较复杂,影响滑坡的因素也很多,因此,我国广大水电科技人员在与滑坡灾害作斗争的过程中,不断总结经验教训,积极开展科技攻关,总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计和 施工 新技术,成功地治理了天生桥二级、漫湾、李家峡、三峡、小浪底等工程的高边坡问题。本文仅就 水利 水电工程岩质高边坡的加固与整治措施作一简要介绍。
1、混凝土抗滑 结构’);">结构 的应用
1.1 混凝土抗滑桩
我国在50年代曾在少量工程中试用混凝土抗滑桩技术。从60年代开始,该项技术得到了推广,并从理论上得到了完善和提高。到80年代,高边坡中的抗滑桩应用技术已达到了一定的水平。 抗滑桩分成两排布置在厂房滑坡体上,在584m高程上设置1排,在597m高程平台上设置1排,桩中心距6m,桩深为25~39m,其中心深入基岩的锚固深度为总深度的1/4,断面尺寸为3m×4m,设置15kg/m轻型钢轨作为受力筋,回填200号混凝土,每根抗滑桩的抗剪强度为12840kN,17根全部建成后,可以承受滑坡体总滑动推力218280kN。
第一批抗滑桩从1987年3月上旬开工,5月下旬开始浇筑,6月1日结束。第二批抗滑桩 施工 是在1987~1988年枯水期内完成的。
抗滑桩开挖深度达3~4m后,在井壁喷30~40cm厚的混凝土。对岩体较好的井壁采用打锚杆、喷锚挂网的方法进行支护,喷混凝土厚度10~15cm。对局部塌方部位增设钢支撑。抗滑桩开挖到设计要求深度后,进行钢筋绑扎和钢轨吊装。 抗滑桩的建成,对桩后坡体起到了有效的阻滑作用。
天生桥二级水电站厂房高边坡采用打抗滑桩、减载、预应力锚杆、锚索、排水、护坡等综合治理措施后,坡体的监测成果表明:下山包滑坡体一直处于稳定状态,而且有一定的安全储备。
安康水电站坝址区两岸边坡属于稳定性极差的易滑地层,由于对两岸进行了大规模的开挖 施工 ,所形成的开挖边坡最大高度达200余m,单坡段一般高度在30~40m。大量的开挖造成边坡岩体的应力释放,断面暴露,再加上雨水的侵入,破坏了边坡的稳定,致使边坡开挖过程中发生十几处大小不等的工程滑坡,严重地影响了工程的 施工 ,成为电站建设中的重大技术难题。
采用抗滑桩是稳定安康溢洪道边坡的主要手段,在263m高程平台上共设置了9根直径1m的钢筋混凝土抗滑桩,每根桩都贯穿几个棱体,最深的达35m,桩顶嵌入溢洪道渠底板内。为了不干扰平台外侧基坑的 施工 ,桩身用大孔径钻机钻成,孔壁完整,进度较快,两个月就全部完成。这9根抗滑桩按两种工作状态考虑:在溢洪道未形成时,抗滑桩按弹性基础上的悬臂梁考虑,不考虑桩外侧滑面上部岩体的抗力;在溢洪道建成后抗滑桩桩顶嵌入溢洪道底板,此时按滑坡的下滑力考虑。 1.2 混凝土沉井
沉井是一种混凝土框架 结构 , 施工 中一般可分成数节进行。在滑坡工程中既起抗滑桩的作用,有时也具备挡土墙的作用。 为了避免1988年汛后左导墙和护坦基础开挖过程中滑体再度复活,确保基坑的安全 施工 ,对左岸边坡的整体进行稳定分析后,决定在坡脚实施沉井抗滑为主和坡面保护、排水为辅的综合治理措施。
沉井 结构 设计根据沉井的受力状态、基坑的 施工 条件和沉井的场地布置等因素决定,沉井 结构 平面呈“田”字形,井壁和横隔墙的厚度主要由满足下沉重量而定。井壁上部厚80cm,下部厚90cm;横隔墙厚度为50cm,隔墙底高于刃脚踏面1.5m,便于操作人员在井底自由通行。沉井深11m,分成
4、
3、4m高的3节。
沉井 施工 包括平整场地、沉井制作、沉井下沉、填心4个阶段。
下沉采用人工开挖方式,由人力除渣,简易设备运输,下沉过程中需控制防偏问题,做到及时纠正。合理的开挖顺序是:先开挖中间,后开挖四边;先开挖短边,后开挖长边。沉井就位后清洗基面,设置φ25锚杆(锚杆间距为2m,深3.5m),再浇筑150号混凝土封底,最后用100号毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已经受了多年的运行考验。目前,首部边坡是稳定的,沉井在边坡稳定中的作用是明显的。
1.3 混凝土框架和喷混凝土护坡
混凝土框架对滑坡体表层坡体起保护作用并增强坡体的整体性,防止地表水渗入和坡体的风化。框架护坡具有 结构 物轻,材料用量省, 施工 方便,适用面广,便于排水,以及可与其他措施结合使用的特点。
天生桥二级水电站下山包滑坡治理采用混凝土护面框架,框架分两种型式。滑面附近框架,其节点设长锚杆穿过滑面,为一设置在弹性基础上节点受集中力的框架系统;距滑面较远的坡面框架,节点设短锚杆,与强风化坡面在一定范围内形成整体。 在岩性较好的部位可采用锚杆和喷混凝土保护坡面。
1.4 混凝土挡墙
混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法,它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡,阻止滑坡体变形的延展。 天生桥二级水电站厂房高边坡坡顶设置了混凝土挡土墙,以防止古滑坡体的复活,部分坡面采用浆砌块石护面加固,坡脚680m高程设置混凝土防护墙。
在漫湾水电站边坡工程中也采取了浇混凝土挡墙及浆砌石挡墙、混凝土防掏槽等措施,综合治理边坡工程。
1.5 锚固洞
在漫湾水电站边坡工程中,采用各种不同断面的锚固洞64个,形成较大的抗剪力。在左岸边坡滑坡以前,已完成2m×2m断面小锚固洞18个,每个洞可承受剪力9000kN。此外,还利用地质探洞回填等增加一部分剪力。由于锚固洞具有一定的倾斜度,防止了混凝土与洞壁结合不实的可能性,同时采取洞桩组合 结构 的受力条件远较传统悬臂 结构 合理,可望提供较大的抗力。
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