劉淑俠
(陜西省洋縣引酉工程灌溉管理局 陜西洋縣 723300)
淺談高邊坡施工的技術措施
劉淑俠
(陜西省洋縣引酉工程灌溉管理局 陜西洋縣 723300)
水利工程建設是一項利國利民的經(jīng)濟基礎設施建設,確保水利工程的安全穩(wěn)定是非常重要的,高邊坡施工作為水工程施工的重要部位,必須要確保其穩(wěn)定性,以防出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在高邊坡施工中,要及時查明斜坡的穩(wěn)定狀況,根據(jù)影響斜坡穩(wěn)定的主要因素,果斷的采取相應的施工措施,迅速制止斜坡發(fā)生危害性變形于破壞,以保證施工的順利進行及工程的安全運營,保障人民的生命財產(chǎn)安全。
水利工程;邊坡施工;加固措施
洋縣地處陜西南部漢中盆地東緣,北依秦嶺、南靠巴山,總人口43.2萬。土地面積三千二百多平方公里,其中絕大部分為山地、丘陵,耕地45.4萬畝,人均1.05畝,水田0.56畝。
洋縣引酉灌溉工程是以灌溉為主結合發(fā)電的中型水利工程,灌區(qū)設計灌溉面積7.7萬畝,實際灌溉面積4.8萬畝。工程始建于1975年,1987年8月建成支渠以上工程并通水運行。引酉灌區(qū)灌溉洋縣受益的有8個鄉(xiāng)鎮(zhèn),58個行政村是漢中市中型灌區(qū)之一,是洋縣糧油生產(chǎn)基地。
多年來,縣委、縣政府認真貫徹興水促農的大好方針。始終堅持開展農田水利基本建設,連續(xù)八年榮獲陜西省水利建設先進縣。1989年被評為全國水利建設先進縣。成績的得來離不開正確的領導,也離不開所有水利工作者。
水利是經(jīng)濟社會發(fā)展全局的命脈,是國家保障糧食安全、促進農業(yè)農村經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展和農民持續(xù)增收的重要舉措。身為水利工程的建設者,經(jīng)過多年的觀察、實踐,現(xiàn)對洋縣引酉灌區(qū)部分工程,實施高邊坡加固技術的認識和總結闡述以下:
什么是高邊坡?
通常在水利工程中,將大于30m巖質的邊坡稱之為高邊坡。如果邊坡為土質則該定義為適用于20m的范圍。這樣的邊坡所呈現(xiàn)出的狀態(tài)往往是一種臨界狀態(tài)。即在外部干擾下極有可能出現(xiàn)垮塌。通常把坡度為10~15m的土質邊坡稱為高邊坡。把坡度為30~60°的邊坡稱為陡坡,把60~90°的邊坡稱為急坡。
在水利工程建設中,高邊坡加固技術是常用的技術之一。我縣作為一個農業(yè)縣,水利水電工程應用非常廣泛。加上復雜的地形地貌特點,所以對高邊坡加固技術的應用,我個人認為更加廣泛和適用。
采取高邊坡加固與治理的目的:巖質高邊坡的治理問題在水利水電工程建設過程中經(jīng)常出現(xiàn)。比如說在開挖水庫溢洪道、半山渠道以后出現(xiàn)的邊坡等等,這些邊坡都要采取適當?shù)拇胧┘右造柟?,這樣才能保證工程安全運行?,F(xiàn)在用于治理和加固邊坡的措施有很多,所采取的技術也存在很大差異,但是這些方法都有一個共同目的就是防止滑坡。提高巖體的穩(wěn)定程度,只有保證了邊坡的安全性,才能使水利水電工程更好的發(fā)揮作用。
1.1 混凝土抗滑樁
混凝土抗滑樁,抗滑樁通常采用截面為方形或圓形的鋼筋混凝土樁或鋼管鉆孔樁,在平面上可按梅花形或方格型布置,間距一般為3~5m,深入滑動面以下穩(wěn)固巖土體中。該方法正是我們引酉灌區(qū)半山丘陵地帶渠道的內外邊坡失穩(wěn)時常用之舉措。它具有施工方便,省工省料,對滑坡體擾動小等優(yōu)點,能足夠保證灌溉期間渠道受損部位及時暢通,由于能有效而經(jīng)濟地治理滑坡,尤其是滑動面傾角較緩時,其效果更好,因此在邊坡治理工程中得以廣泛采用。如:引酉灌區(qū)麻干渠、東一支渠道滑坡段的治理等。
1.2 錨固
利用穿過軟弱結構面,深入至完整體內一定深度的鉆孔,插入鋼筋,鋼棒,鋼索,預應力鋼筋及回填混凝土,借以提高巖體的摩擦力及整體性抗剪強度,這種措施統(tǒng)稱為錨固。
(1)錨桿:是指鉆鑿巖孔,然后在巖孔中灌入水泥砂漿并插入一根鋼筋,當砂漿凝結硬化后鋼筋便錨固在圍巖中,借助于這種錨固在圍巖中鋼筋能有效地控制圍巖或淺部巖體變化,防治其滑動和坍塌,這種插入巖孔,錨固在圍巖中從而使圍巖或上部巖體起到支護作用的鋼筋稱為”錨桿”。
(2)錨桿噴射混凝土聯(lián)合支護:簡稱錨噴結構或錨噴支護,即噴射混凝土于錨桿結合的一種支護結構,也稱噴錨支護。
我局實施的陜西洋縣華陽景區(qū)八里園門景工程邊坡施工中就運用了噴錨支護的方法,整個坡面垂直高度27m,設置兩級馬道,削坡整理后,坡度均為1:3,底端采用斜臥式漿砌石重力擋墻,坡面布設梅花狀注漿錨桿,固定掛設鋼筋網(wǎng)后進行混凝土噴射。坡面上下及馬道處分別設置了相應的排水設施。噴錨支護不僅增強了巖體的整體穩(wěn)定性,而且大大提高了坡面的美觀、整潔度。
圖1 噴錨支護后的景區(qū)坡面
1.3 排水、截水
地表水沖刷和下滲,特別是山洪的發(fā)生是導致滑坡的重要原因之一,地表水對滑坡穩(wěn)定的影響主要是降雨徑流的大量下滲,導致坡面的土、石層飽和,甚至滑坡體下隔水層上積水,從而增加滑體重量,降低了坡地土石的抗剪強度,最終導致發(fā)生滑坡。
因此,在滑坡防治中,排除滑坡區(qū)地表水是增大滑坡體穩(wěn)定性的主要方法之一,若在滑坡區(qū)及時排除地表水(或地下水),可減少滑體的含水量,相應提高物理力學指標,可避免滑坡進一步發(fā)展,從而增加滑坡的穩(wěn)定性。
排除地表水的方法,對于滑坡體以上山坡上的地表水,按其匯水面積及降雨情況,結合地形可在滑坡邊界外設環(huán)形截水溝,使地表水全部匯入截水溝,引至路基邊溝或涵洞排出。在滑坡體以內防止下滲和引出為主,滑坡區(qū)內修樹枝網(wǎng)狀排水溝,當坡面表面疏松易漏水,可先平整夯實,對開裂的地方用黃土封堵,低洼積水地方用廢渣填平,地表水集中的地方,設排水溝排走地表水。
1.4 灌漿加固
灌漿加固可增加巖石完整性和巖石強度。經(jīng)驗表明水泥灌漿加固可使巖體抗拉強度提高0.1MPa,相當于安全系數(shù)提高50%以上。在施工順序上一般先進行錨固,再逐段灌漿加固,我縣澢河水庫堤壩就是采用該方法加固的。
1.5 混凝土擋墻
混凝土擋墻也是治理滑坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展,此方法對于坡度較緩的地勢更能達到長效抗滑之目的。
1.6 減載、反壓等措施的應用
減載反壓在邊坡加固治理中應用廣泛。減載的目的在于降低坡體的下滑力,其主要的方法是在滑坡穩(wěn)定性分析基礎上,正確確定消坡位置,消坡減重方量,以達到治理滑坡的目的,但是單單減載有時并不能起到阻滑的作用,最好是與反壓措施結合起來,即將減載削下的土石堆于邊坡前緣阻滑部位,使之能起到降低下滑力,提高其穩(wěn)定性,又增加抗滑力的良好效果。
當減載開挖高度大時,必須采用分段開挖,嚴禁一次開挖到底,根據(jù)巖土實際情況分段工作高度宜為3~8m。宜沿滑坡傾向分段設置馬道,邊開挖邊護坡,護坡之后才允許開挖下一個馬道平臺。采用爆破法對后緣滑體或危巖體進行消坡減載時,應盡量減少對巖土體穩(wěn)定的影響。
洋縣引酉灌區(qū)西干三支渠滑坡治理工程就是采取減載、反壓的工程措施進行了治理,通過該滑坡體的160m渠道近幾年來明顯發(fā)生移位、變形、斷裂、及沉陷現(xiàn)象,距渠道內坡斜長30多米的坡面上有明顯裂縫,為了阻止地表水的滲入,對裂縫采用了黃土封堵,并對渠道實施防水及混凝土加固措施,可是一直未收到明顯的效果,致使此處灌溉渠道斷裂無法正常運行。
該地段處風化巖土層,通過鉆探勘測發(fā)現(xiàn),滑動面呈直線分部(如圖2所示)。
圖2 引酉灌區(qū)西干三支渠滑坡段削坡,壓腳斷面示意圖
整個滑坡山體稱簸箕狀,分別沿渠道水流方向取條形土體橫斷面十六個,按照需減載坡面的坡度計算出不同位置的斷面面積,通過相應計算得出所需削坡減載的土石方量(見表1),同時利用削坡減載的土石渣對坡腳進行了分層壓實,以增坡腳的穩(wěn)定性。從而達到減載壓腳的目的。
工程實施后經(jīng)過兩年的渠道通水運行,該段渠道未發(fā)生變形及位移情況,能夠完全滿足設計要求。其工程施工步驟如下:
(1)清理滑坡區(qū)邊坡植被
清理挖方邊坡植被:水利水電工程在開挖邊坡之前首先應把邊坡植被清理干凈,才能保證工程的順利進行,對于施工現(xiàn)場的植物、雜物和地下管線,防止地下管線對高邊坡的施工造成不利影響。
(2)削坡減載:在對滑坡體作減載處理時,必須注意施工方法,應做到先上后下,先高后低,分段開挖,均勻減載,削坡時要嚴格把握住坡面設計坡度,待最上一級馬道工程完成之后才能進行以下的工程,以防止挖土不均勻而造成滑坡的分解,對減載后的坡面進行了及時平整,在沿滑坡傾向設置了兩級馬道,沿馬道設置了排水溝。
圖3 減載后的坡面與渠槽基礎
(3)回填壓腳:從圖3可以看出原渠道外邊坡屬陡坡,內邊坡屬于上緩下陡,這樣極易形成頭重腳輕,引起邊坡失穩(wěn),將減載削下的土石分層夯填至渠道外邊坡抗滑地段,形成一道土堤,以增加其穩(wěn)定性。從而達到反壓護腳的作用。
邊坡加固方法與技術,雖然很多,但隨著工程建設規(guī)模的不斷增大,邊坡高度的增加,復雜性增大,對邊坡加固技術的要求也會越來越高。相信在廣大水利一線工作人員的努力下,克服困難,總結經(jīng)驗、教訓。高邊
表1 西干三支渠滑坡段削坡減載方量計算表
[1]單國立.論水利工程高邊坡的加固于治理[J].黑龍江科技信息,2009,7.
[2]文寶蒲.地質災害治理工程施工的特殊性.北京:中國地質大學,2011.
U213.1+5
A
1004-7344(2016)20-0110-02
2016-7-1
劉淑俠(1973-),女,助理工程師,大專,主要水利水電工程施工管理工作。