摘要:近年来,随着社会发展形态的变化,我国政府持续加大对水利水电工程的建设力度,显著提高了水资源的实际利用率。但在部分工程施工阶段中,普遍面临着高边坡稳定性不足、存在一定施工安全隐患的问题,对工程施工质量与施工安全均造成严重影响。针对于此,本文则对高边坡加固技术的应用必要性、各项常见加固技术的应用要点开展以下分析。
关键词:水利水电工程;高边坡加固技术;应用要点
一、在水利水电工程中,高边坡施工问题的主要成因
在部分水利水电工程施工阶段中,施工区域中所分布高边坡结构自身稳定性相对较差,加之受到环境、气候、人为与施工作业等多方面因素的干扰影响,极易出现边坡失稳与滑塌等各项施工安全事故。而目前来看,这一问题的主要成因为以下几项:
渗漏因素影响。在雨雪气候下(抑或是地下水位较高时),高边坡结构会在周边区域积水与所分布地下水的持续渗透影响下,出现结构稳定性降低、部分岩石土体活动系数提高等问题,并有一定可能引发边坡失稳、滑塌等问题的出现。
施工因素影响。在部分水利水电工程施工阶段中,出于控制造价成本、追赶施工工期角度着想,施工方普遍选择开展爆破以及挖槽作业,这固然可以实现对施工效率的提升,但也会对高边坡结构稳定性造成一定程度的影响。而在受到人为影响出现、爆破量与挖槽作业量计算失误问题时,也有较高可能引发高边坡失稳和滑塌安全事故的出现。
自然因素影响。部分高边坡周边环境的地质地层条件较差,地质构造以及地层岩性稳定性不足。而在自然因素的持续影响干扰下,有一定可能出现高边坡结构中部分岩石土体脱落、边坡滑塌等问题。针对于此,唯有结合实际施工情况,应用正确高边坡加固技术,采取有效加固措施,才能最大程度降低边坡失稳等安全事故的出现概率。
二、水利水电工程施工中常用的高边坡加固技术
1.锚固技术
锚固技术的高边坡加固原理为,以受拉杆件为连接装置,将杆件一段在高边坡岩层结构中(抑或是具有高度结构稳定性的土层)加以固定,随后将另一端杆件在水利水电工程建筑物(或是较为稳定的混凝土结构)中进行固定,从而将高边坡与建筑物加以联结。一方面,高边坡在受到土压力、风力、渗漏等多方面因素影响时,将各项压力通过受拉杆件向所联结建筑物进行传递、实现高边坡结构加固目的。另一方面,建筑物可通过受拉杆件,以另一端所联结地基地层(抑或是高边坡岩层)从而维持建筑结构稳定性。目前来看,在我国各项水利水电工程中,锚固技术主要由以下几项加固形式所构成。
(1)预应力锚固。在高边坡周边区域中搭建支挡结构,在指定施工区域中(滑动面)开展钻孔作业,随后将所配置钢索部件一端在孔底岩土体中加以固定,将钢索另一端于所搭建高边坡支档结构中进行固定、并将钢索拉紧、开展封孔灌浆作业,从而产生一定程度的预应力,适当提高滑动面抗剪强度,最终实现对高边坡结构与所搭建支档结构稳定性的优化提升。相较于其他锚固技术而言,预应力锚固技术具有边坡开挖量低、集中荷载范围大等应用优势。
(2)锚固洞。通过对锚固洞技术的应用,可以将边坡整体所受压力以及推力进行集中承受,以实现对高边坡结构稳定性的加固。但是如若锚固洞的实际受力值超过实际承力上限时,则将无法发挥高边坡加固作用。因此需要结合实际施工情况,开展锚固洞极限设计工作。
(3)喷锚支护。
施工人员借助相关机械设备,将所配置水泥混凝土浆体以高压形式向高边坡进行喷射,随后与提前打入岩层中的金属锚杆相互关联、共同构成永久性高边坡加固结构(其中水泥混凝土层为临时性支护结构,也可结合实际情况选择应用单一加固技术)。相较而言,通过对喷锚支护技术的应用,不但可以将原有围岩适当转变为自承拱,提升高边坡结构稳定性、抑制变形,同时还具有施工成本低等应用优势。
而在应用锚固技术时,需要注重对钻孔误差数值(误差角度)加以控制,并提前做好施工现场勘察作业,在实际施工情况基础上针对性制定锚固加固施工方案,灵活应用各项锚固技术(可选择应用组合技术)。
2.混凝土抗滑结构加固技术
(1)抗滑桩。在高边坡结构中的适当区域中打入一定数量的混凝土抗滑桩,从而在高边坡出现滑坡安全事故时,抗滑桩对滑坡体施加一定的锚固力,用于平衡滑坡体的自身推力、逐渐达到稳定状态。而在应用抗滑桩加固技术时,需要注重将桩体打入浅层以及中厚层高边坡土层中;需要优先选择在高边坡结构处于稳定状态下开展打桩作业;结合滑坡体厚度等实际施工情况,选择适当材质与厚度的混凝土抗滑桩;结合实际施工情况、选择适当的打桩深度,并对不同桩体之间的间隔距离、排列结构进行优化调整。
(2)混凝土挡墙。在高边坡结构四周区域中修建混凝土挡墙,从而在高边坡出现结构失稳、滑塌等安全事故时,混凝土挡墙将滑坡体阻挡在隔离范围以内,提升高边坡结构的整体受力均衡性,并确保滑坡体不会对水利水电工程的施工成果造成影响破坏。其加固原理为,基于混凝土挡墙自身重量,阻止滑坡体的持续下滑。
(3)混凝土沉井。在高边坡区域中修建一定程度的沉井、做好井壁维护工作,随后在井内开展挖土作业,沉井则在自身重力作用下持续下沉,直至下沉位置达到设计标高后,再组织开展混凝土封底以及井孔填塞作业。相较于其他加固技术而言,混凝土沉井技术具有稳定性强、荷载支承大等应用优势。为避免沉井在下沉过程中出现开裂问题,因此需要优先修建钢筋混凝土沉井,并结合实际施工情况选择适当的沉井形状(如圆形沉井、阶梯形沉井等)。
3.减载排水技术
在部分水利水电工程中,所分布高边坡自身重量较大,且周边环境中普遍分布大量地下水。因此,受到自重量与地下水渗透因素的共同影响,有较高可能出现高边坡结构失稳、滑塌等安全事故。针对这一问题,不但需要对以上高边坡加固技术进行合理应用,还需要做好高边坡减载排水处理作业。
减载主要指,对高边坡原有结构进行适当程度的削除(优先削除滑坡体后缘区域所部分岩石土体),再结合实际施工情况灵活应用反压加固措施(例如将所削除岩石土体在边坡结构前缘阻滑区域进行堆积)。不但可以对高边坡自重量进行适当控制、降低(从而降低高边坡结构失稳等安全问题的出现概率),还可以构建起一道额外的滑坡体阻滑线。
而排水处理技术主要指,对高边坡周边区域中所集聚的雨水进行去除,再对地下水位加以控制、降低,最大程度降低渗透因素对高边坡结构稳定性所造成的影响系数。例如应用截水沟、钻孔、截水盲井等措施控制地下水位。
结语:唯有结合实际施工情况、采取合理高边坡加固技术、明确技术应用要点、组织开展规范化施工作业,才能实现对高边坡施工问题的彻底解决,为水利水电工程的施工质量、效率及施工安全系数提供必要保障。
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