談水利工程高邊坡勘察設計質(zhì)量控制

摘要：高邊坡失穩(wěn)問題是水利工程建設中的常見問題之一，一旦出現(xiàn)高邊坡失穩(wěn)，那么水利工程的建設質(zhì)量及施工安全均會受到影響。本文圍繞高邊坡失穩(wěn)情況出現(xiàn)的原因，提出高邊坡失穩(wěn)防治的相關(guān)建議，并對水利工程高邊坡勘察設計質(zhì)量控制進行分析。

關(guān)鍵詞：水利工程；高邊坡；勘察設計；質(zhì)量控制

１高邊坡失穩(wěn)情況及原因

１）地質(zhì)勘察報告結(jié)論與水利工程建設施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)情況存在較大差異，進而導致邊坡設計方案不滿足現(xiàn)場施工需求。在進行邊坡開挖施工時發(fā)現(xiàn)，開挖開口線處巖體的巖層產(chǎn)狀與勘探報告結(jié)論有較大出入，若施工方按原來的施工方案進行開挖，那么極有可能形成開挖切腳，導致邊坡失穩(wěn)，邊坡的穩(wěn)定性得不到保障。故地質(zhì)勘察報告的質(zhì)量會受到水利工程建設場區(qū)復雜地質(zhì)情況、勘察設計時間安排及勘察操作水平等因素的影響［１］。２）邊坡設計不合理，造成邊坡的支擋、截水、排水等治理措施存在問題，從而埋下了安全隱患，增加了邊坡失穩(wěn)的概率。如設計人員在進行邊坡設計時，邊坡分段錨索設計布設的數(shù)量計算不精準，造成局部邊坡未錨固，降雨等滲入邊坡，坡體產(chǎn)生裂縫的概率大大增加，邊坡的整體穩(wěn)定性將會受到影響。３）邊坡穩(wěn)定性復核不到位。設計人員根據(jù)水利工程的實際情況進行相關(guān)部位邊坡設計時，沒有嚴格按照規(guī)范要求的復核方法對邊坡穩(wěn)定和變形分析的計算數(shù)據(jù)、設計參數(shù)及安全系數(shù)等進行復核。如某水利工程大壩基礎開挖施工時，發(fā)現(xiàn)右岸拱槽開口線上游面邊坡存在滑坡現(xiàn)象。調(diào)查分析原因為：①設計人員在勘察時未能做好壩區(qū)的節(jié)理裂隙統(tǒng)計工作；②在設計過程中沒有認真分析、復核計算發(fā)育裂隙、地形地貌及巖層產(chǎn)狀組合等形成的不利結(jié)構(gòu)面對右岸邊坡穩(wěn)定性的影響。由此增加了工程的安全隱患，造成工程工期延長，投資增加。

２邊坡失穩(wěn)防治措施及建議

２．１混凝土擋墻方案

該方案的主要工作原理是通過混凝土擋墻結(jié)構(gòu)來阻擋巖體的下滑，從而實現(xiàn)對高邊坡失穩(wěn)的防治。某水利工程大壩具體工況如下：左岸基巖裸露，岸坡整體較陡，岸坡性質(zhì)為頁巖夾砂巖的巖質(zhì)邊坡。電站廠房布置于壩后左岸坡腳，針對電站廠房左側(cè)的砂頁巖邊坡，選擇開挖卸荷與混凝土擋土墻相互配合的方式處理，邊坡開挖按１∶１．２５的坡比進行放坡，每隔１０ｍ高程設一個寬度為２ｍ的馬道，并在馬道上設置排水溝與混凝土擋墻，混凝土擋墻的高度為２ｍ，確?；炷翐鯄Φ臐仓|(zhì)量，充分利用擋墻的自重及穩(wěn)定性來進行邊坡壓腳及攔截沿邊坡下滑的崩塌塊石。

２．２削坡＋掛網(wǎng)＋噴錨綜合支護方案

該方案的主要工作原理是提高邊坡整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要應用到混凝土、鋼筋網(wǎng)、金屬錨桿等材料，并使其聯(lián)合發(fā)揮作用。某水利工程大壩具體工況如下：壩型為面板堆石壩，最大壩高７１．０ｍ，壩址區(qū)出露地層巖性為石炭系下統(tǒng)大塘組舊司段的頁巖夾砂巖，巖層傾左岸，傾角約５０°，壩區(qū)河谷為走向谷；溢洪道布置于右岸，基礎開挖至設計高程后，溢洪道右側(cè)存在高陡順向邊坡且高邊坡穩(wěn)定性差，受重力及風化作用的影響，易發(fā)生沿層面滑塌的可能。針對該水利工程的實際情況，結(jié)合該巖性組合的特性，選擇用穩(wěn)定削坡及護坡的處理方式，遵循“少挖少鉆爆、隨挖隨護”的原則施工，在完成開挖作業(yè)后及時噴射混凝土進行預處理封閉，選擇標號為Ｃ２５的混凝土，噴射厚度５ｍｍ；接著對預處理坡面進行掛網(wǎng)，選擇直徑為８ｍｍ的掛網(wǎng)鋼筋，將間排距控制在２００ｍｍ；再噴射標號為Ｃ２５的混凝土，噴射厚度１００ｍｍ，最后設置自鉆式錨桿，控制錨桿長度、入巖角度及深度，分別將其控制在５．１ｍ和５．０ｍ，進行永久支護，保證錨桿與鋼筋網(wǎng)的連接質(zhì)量。

２．３預應力錨固方案

該方案主要針對的是施工開挖后不穩(wěn)定的邊坡，其工作原理是通過拉緊錨栓的預應力來控制存在滑動隱患的巖體，防止邊坡失穩(wěn)［２］。某水利工程大壩具體工況如下：壩型為碾壓混凝土雙曲拱壩，最大壩高５０．０ｍ，壩區(qū)出露地層巖性為寒武系中統(tǒng)都柳江組底部的灰黑色含炭含鐵硅質(zhì)泥巖，巖層傾左岸，傾角３１°～４６°，壩區(qū)河谷整體為不對稱的“Ｖ”型走向河谷。兩岸基巖多裸露，左岸為逆向邊坡，右岸為順向邊坡，右岸邊坡高達５００ｍ。針對基坑開挖右岸拱槽開口線上游面邊坡存在滑坡現(xiàn)象的實際情況，先開展表層清理工作，保證不穩(wěn)定體上方干凈便于施工，選擇１００ｔ級、３５ｍ和４０ｍ長的預應力錨索進行作業(yè)，數(shù)量約為５５０束為宜，以錯落相間的方式布置預應力錨索，將錨索的間距控制在５ｍ×５ｍ。對不穩(wěn)定的邊坡進行錨索加固，防止不穩(wěn)定巖體進一步滑動。

２．４混凝土洞塞方案

該方案的主要對象為受到斷層影響的壩址，壩區(qū)地層受斷層錯動影響，壩址巖體不連續(xù)，穩(wěn)定性較差。某水利工程大壩具體工況如下：壩型為碾壓混凝土折線重力壩，最大壩高４８．７ｍ，壩區(qū)出露地層為三疊系下統(tǒng)羅樓組，巖性上部為薄層泥灰?guī)r，中部為紫紅色鈣質(zhì)泥巖，下部為薄層灰?guī)r夾頁巖，巖層傾下游偏左岸，傾角１０°～２０°，壩區(qū)河谷整體為不對稱的“Ｖ”型橫向河谷。斷層切割左岸鈣質(zhì)泥巖與薄層灰?guī)r夾頁巖，造成左岸鈣質(zhì)泥巖出露部位較破碎，為了確保重力壩基礎不發(fā)生不均勻沉降而引起后緣邊坡失穩(wěn)及后期大壩主體結(jié)構(gòu)的運行安全，選擇混凝土洞塞進行施工。在施工過程中，確保混凝土洞塞深度滿足相關(guān)規(guī)范要求的前提下，保證洞塞高度與鈣質(zhì)泥巖的厚度相一致，設置砂漿錨桿，完成固結(jié)灌漿作業(yè)。

２．５排水防滲措施

為了確保邊坡排水通暢，在水利工程建設時常在施工開挖線外的坡面設置排水溝，在開挖面設置排水孔，從而控制基巖滲水壓力對邊坡的破壞影響。如某水利工程在大壩基坑開挖時，在死水位以上的開挖面，根據(jù)具體情況設置數(shù)量及深度恰當?shù)呐潘祝潘變A向坡外１０°，合理控制排水孔的孔深、孔徑及分布情況。

３高邊坡勘察設計質(zhì)量控制

３．１地表地質(zhì)調(diào)查

地表地質(zhì)調(diào)查是高邊坡勘察設計工作中最重要的工作之一［３］，要想充分掌握邊坡的巖土結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，野外地表地質(zhì)調(diào)查時須確保完成以下調(diào)查內(nèi)容。１）根據(jù)邊坡地貌特征對邊坡進行合理分段，實測不同分段的山坡走向和坡高等數(shù)據(jù)，做好坡體環(huán)境調(diào)查。若邊坡為臨河或臨溝谷邊坡，應查明河流和溝谷的分布密度、切割深度，坡體的歷史穩(wěn)定性情況。２）查明邊坡的巖土結(jié)構(gòu)。判斷是否存在類均質(zhì)體結(jié)構(gòu)和近水平層狀結(jié)構(gòu)等特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，明確這些特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分布情況，綜合分析這些特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)與施工開挖面的關(guān)系，選擇最佳的施工季節(jié)和施工順序。３）查明邊坡的巖土性質(zhì)。查明邊坡巖體是否存在軟弱夾層或不利結(jié)構(gòu)面，若邊坡存在軟弱夾層或不利結(jié)構(gòu)面，須確定軟弱夾層分布高程、性質(zhì)及不利結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況，綜合分析軟弱夾層或不利結(jié)構(gòu)面與開挖作業(yè)面的關(guān)系，最后確定邊坡開挖的形式和高度，確保邊坡開挖方案的合理性，如圖１所示。

３．２勘探方式

高邊坡勘探最根本的目的是查明邊坡的綜合地質(zhì)情況，特別是邊坡的巖土結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。針對不同的邊坡進行勘探時均要遵循基本的勘探流程。邊坡勘探的基本流程如下。１）根據(jù)邊坡地貌特征將高邊坡進行合理分段，分段距離為３０ｃｍ，選擇其中具有代表性的勘探斷面進行勘探，并優(yōu)先選擇存在滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象的勘探斷面，將其設置為主軸典型勘探斷面，每個勘探斷面上的勘探點數(shù)量≥３個。２）根據(jù)邊坡現(xiàn)場實際情況，邊坡勘探一般采用鉆孔方式，并結(jié)合坑槽探及物探手段輔助完成。若邊坡的坡高較高，坡度較陡，穩(wěn)定性較差，則需采用地面與深孔位移監(jiān)測相互結(jié)合的勘探方式來查明高邊坡的實際情況，如圖２所示。３）在進行高邊坡的勘探時，需對高邊坡巖土結(jié)構(gòu)中的主要巖體取樣進行常規(guī)試驗及抗剪斷試驗，確保對高邊坡的穩(wěn)定復核計算；并對高邊坡影響范圍內(nèi)的地下水取樣進行化學分析，確保地下水對鋼筋、混凝土等的影響在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

３．３高邊坡的穩(wěn)定性評價

高邊坡的穩(wěn)定性評價除按高邊坡相關(guān)規(guī)范的規(guī)定及強制性條文的要求外，還需以現(xiàn)場的勘探結(jié)果作為參考進行評價。根據(jù)高邊坡的穩(wěn)定性情況可將其劃分為以下４類。１）穩(wěn)定型邊坡：邊坡穩(wěn)定系數(shù)≥１．２，坡形和坡率達到了巖土體的強度標準，無潛在影響因素。２）基本穩(wěn)定型邊坡：邊坡穩(wěn)定系數(shù)在１．１～１．２，坡形和坡率基本達到了巖土體的強度標準，存在淺表層剝落及風化崩塌等潛在影響邊坡穩(wěn)定性的因素。３）欠穩(wěn)定型邊坡：邊坡穩(wěn)定系數(shù)在１．０～１．１，局部邊坡有失穩(wěn)情況，存在較多影響邊坡穩(wěn)定性的因素。４）不穩(wěn)定型邊坡：邊坡穩(wěn)定系數(shù)＜１．０，開挖施工后邊坡失穩(wěn)嚴重。

３．４高邊坡的設計

根據(jù)不同邊坡高度來開展邊坡的設計工作。當邊坡高度＜４０ｍ時要將穩(wěn)定坡率放在首位；而當邊坡高度≥４０ｍ時要控制坡率，防止因為邊坡放緩而產(chǎn)生大量的土石方開挖，同時對邊坡上的植被造成破壞；因而在針對這類坡度及坡率都較高的邊坡，可以選擇支擋加固的方式來提升邊坡的穩(wěn)定性。

４結(jié)束語

在水利工程建設中，做好高邊坡勘察設計工作的重要性不言而喻。因而，在實際勘探過程中要做好設計和復核，動態(tài)調(diào)整不恰當?shù)牡胤?，提升勘探設計質(zhì)量，從而保證高邊坡的穩(wěn)定性。

參考文獻：

［１］謝良冬．水利水電工程施工中的高邊坡加固技術(shù)分析［Ｊ］．工程建設與設計，２０１９，６７（１８）：２０１－２０２．

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