水利工程高边坡勘察设计质量控制

分类：水利论文发表 时间：2021-04-30 10:14 关注：(1)

　　高边坡失稳问题是水利工程建设中的常见问题之一，一旦出现高边坡失稳，那么水利工程的建设质量及施工安全均会受到影响。本文围绕高边坡失稳情况出现的原因，提出高边坡失稳防治的相关建议，并对水利工程高边坡勘察设计质量控制进行分析。

　　关键词：水利工程；高边坡；勘察设计；质量控制

　　１高边坡失稳情况及原因

　　１）地质勘察报告结论与水利工程建设施工现场的实际地质情况存在较大差异，进而导致边坡设计方案不满足现场施工需求。在进行边坡开挖施工时发现，开挖开口线处岩体的岩层产状与勘探报告结论有较大出入，若施工方按原来的施工方案进行开挖，那么极有可能形成开挖切脚，导致边坡失稳，边坡的稳定性得不到保障。故地质勘察报告的质量会受到水利工程建设场区复杂地质情况、勘察设计时间安排及勘察操作水平等因素的影响［１］。２）边坡设计不合理，造成边坡的支挡、截水、排水等治理措施存在问题，从而埋下了安全隐患，增加了边坡失稳的概率。如设计人员在进行边坡设计时，边坡分段锚索设计布设的数量计算不精准，造成局部边坡未锚固，降雨等渗入边坡，坡体产生裂缝的概率大大增加，边坡的整体稳定性将会受到影响。３）边坡稳定性复核不到位。设计人员根据水利工程的实际情况进行相关部位边坡设计时，没有严格按照规范要求的复核方法对边坡稳定和变形分析的计算数据、设计参数及安全系数等进行复核。如某水利工程大坝基础开挖施工时，发现右岸拱槽开口线上游面边坡存在滑坡现象。调查分析原因为：①设计人员在勘察时未能做好坝区的节理裂隙统计工作；②在设计过程中没有认真分析、复核计算发育裂隙、地形地貌及岩层产状组合等形成的不利结构面对右岸边坡稳定性的影响。由此增加了工程的安全隐患，造成工程工期延长，投资增加。

　　２边坡失稳防治措施及建议

　　２．１混凝土挡墙方案

　　该方案的主要工作原理是通过混凝土挡墙结构来阻挡岩体的下滑，从而实现对高边坡失稳的防治。某水利工程大坝具体工况如下：左岸基岩裸露，岸坡整体较陡，岸坡性质为页岩夹砂岩的岩质边坡。电站厂房布置于坝后左岸坡脚，针对电站厂房左侧的砂页岩边坡，选择开挖卸荷与混凝土挡土墙相互配合的方式处理，边坡开挖按１∶１．２５的坡比进行放坡，每隔１０ｍ高程设一个宽度为２ｍ的马道，并在马道上设置排水沟与混凝土挡墙，混凝土挡墙的高度为２ｍ，确保混凝土挡墙的浇筑质量，充分利用挡墙的自重及稳定性来进行边坡压脚及拦截沿边坡下滑的崩塌块石。

　　２．２削坡＋挂网＋喷锚综合支护方案

　　该方案的主要工作原理是提高边坡整体结构的稳定性，需要应用到混凝土、钢筋网、金属锚杆等材料，并使其联合发挥作用。某水利工程大坝具体工况如下：坝型为面板堆石坝，最大坝高７１．０ｍ，坝址区出露地层岩性为石炭系下统大塘组旧司段的页岩夹砂岩，岩层倾左岸，倾角约５０°，坝区河谷为走向谷；溢洪道布置于右岸，基础开挖至设计高程后，溢洪道右侧存在高陡顺向边坡且高边坡稳定性差，受重力及风化作用的影响，易发生沿层面滑塌的可能。针对该水利工程的实际情况，结合该岩性组合的特性，选择用稳定削坡及护坡的处理方式，遵循“少挖少钻爆、随挖随护”的原则施工，在完成开挖作业后及时喷射混凝土进行预处理封闭，选择标号为Ｃ２５的混凝土，喷射厚度５ｍｍ；接着对预处理坡面进行挂网，选择直径为８ｍｍ的挂网钢筋，将间排距控制在２００ｍｍ；再喷射标号为Ｃ２５的混凝土，喷射厚度１００ｍｍ，最后设置自钻式锚杆，控制锚杆长度、入岩角度及深度，分别将其控制在５．１ｍ和５．０ｍ，进行永久支护，保证锚杆与钢筋网的连接质量。

　　２．３预应力锚固方案

　　该方案主要针对的是施工开挖后不稳定的边坡，其工作原理是通过拉紧锚栓的预应力来控制存在滑动隐患的岩体，防止边坡失稳［２］。某水利工程大坝具体工况如下：坝型为碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高５０．０ｍ，坝区出露地层岩性为寒武系中统都柳江组底部的灰黑色含炭含铁硅质泥岩，岩层倾左岸，倾角３１°～４６°，坝区河谷整体为不对称的“Ｖ”型走向河谷。两岸基岩多裸露，左岸为逆向边坡，右岸为顺向边坡，右岸边坡高达５００ｍ。针对基坑开挖右岸拱槽开口线上游面边坡存在滑坡现象的实际情况，先开展表层清理工作，保证不稳定体上方干净便于施工，选择１００ｔ级、３５ｍ和４０ｍ长的预应力锚索进行作业，数量约为５５０束为宜，以错落相间的方式布置预应力锚索，将锚索的间距控制在５ｍ×５ｍ。对不稳定的边坡进行锚索加固，防止不稳定岩体进一步滑动。

　　２．４混凝土洞塞方案

　　该方案的主要对象为受到断层影响的坝址，坝区地层受断层错动影响，坝址岩体不连续，稳定性较差。某水利工程大坝具体工况如下：坝型为碾压混凝土折线重力坝，最大坝高４８．７ｍ，坝区出露地层为三叠系下统罗楼组，岩性上部为薄层泥灰岩，中部为紫红色钙质泥岩，下部为薄层灰岩夹页岩，岩层倾下游偏左岸，倾角１０°～２０°，坝区河谷整体为不对称的“Ｖ”型横向河谷。断层切割左岸钙质泥岩与薄层灰岩夹页岩，造成左岸钙质泥岩出露部位较破碎，为了确保重力坝基础不发生不均匀沉降而引起后缘边坡失稳及后期大坝主体结构的运行安全，选择混凝土洞塞进行施工。在施工过程中，确保混凝土洞塞深度满足相关规范要求的前提下，保证洞塞高度与钙质泥岩的厚度相一致，设置砂浆锚杆，完成固结灌浆作业。

　　２．５排水防渗措施

　　为了确保边坡排水通畅，在水利工程建设时常在施工开挖线外的坡面设置排水沟，在开挖面设置排水孔，从而控制基岩渗水压力对边坡的破坏影响。如某水利工程在大坝基坑开挖时，在死水位以上的开挖面，根据具体情况设置数量及深度恰当的排水孔，排水孔倾向坡外１０°，合理控制排水孔的孔深、孔径及分布情况。

　　３高边坡勘察设计质量控制

　　３．１地表地质调查

　　地表地质调查是高边坡勘察设计工作中最重要的工作之一［３］，要想充分掌握边坡的岩土结构及性质，野外地表地质调查时须确保完成以下调查内容。１）根据边坡地貌特征对边坡进行合理分段，实测不同分段的山坡走向和坡高等数据，做好坡体环境调查。若边坡为临河或临沟谷边坡，应查明河流和沟谷的分布密度、切割深度，坡体的历史稳定性情况。２）查明边坡的岩土结构。判断是否存在类均质体结构和近水平层状结构等特殊地质结构，明确这些特殊地质结构的分布情况，综合分析这些特殊地质结构与施工开挖面的关系，选择最佳的施工季节和施工顺序。３）查明边坡的岩土性质。查明边坡岩体是否存在软弱夹层或不利结构面，若边坡存在软弱夹层或不利结构面，须确定软弱夹层分布高程、性质及不利结构面的发育情况，综合分析软弱夹层或不利结构面与开挖作业面的关系，最后确定边坡开挖的形式和高度，确保边坡开挖方案的合理性，如图１所示。

　　３．２勘探方式

　　高边坡勘探最根本的目的是查明边坡的综合地质情况，特别是边坡的岩土结构及性质。针对不同的边坡进行勘探时均要遵循基本的勘探流程。边坡勘探的基本流程如下。１）根据边坡地貌特征将高边坡进行合理分段，分段距离为３０ｃｍ，选择其中具有代表性的勘探断面进行勘探，并优先选择存在滑坡等不良物理地质现象的勘探断面，将其设置为主轴典型勘探断面，每个勘探断面上的勘探点数量≥３个。２）根据边坡现场实际情况，边坡勘探一般采用钻孔方式，并结合坑槽探及物探手段辅助完成。若边坡的坡高较高，坡度较陡，稳定性较差，则需采用地面与深孔位移监测相互结合的勘探方式来查明高边坡的实际情况，如图２所示。３）在进行高边坡的勘探时，需对高边坡岩土结构中的主要岩体取样进行常规试验及抗剪断试验，确保对高边坡的稳定复核计算；并对高边坡影响范围内的地下水取样进行化学分析，确保地下水对钢筋、混凝土等的影响在规范允许范围内。

　　３．３高边坡的稳定性评价

　　高边坡的稳定性评价除按高边坡相关规范的规定及强制性条文的要求外，还需以现场的勘探结果作为参考进行评价。根据高边坡的稳定性情况可将其划分为以下４类。１）稳定型边坡：边坡稳定系数≥１．２，坡形和坡率达到了岩土体的强度标准，无潜在影响因素。２）基本稳定型边坡：边坡稳定系数在１．１～１．２，坡形和坡率基本达到了岩土体的强度标准，存在浅表层剥落及风化崩塌等潜在影响边坡稳定性的因素。３）欠稳定型边坡：边坡稳定系数在１．０～１．１，局部边坡有失稳情况，存在较多影响边坡稳定性的因素。４）不稳定型边坡：边坡稳定系数＜１．０，开挖施工后边坡失稳严重。

　　３．４高边坡的设计

　　根据不同边坡高度来开展边坡的设计工作。当边坡高度＜４０ｍ时要将稳定坡率放在首位；而当边坡高度≥４０ｍ时要控制坡率，防止因为边坡放缓而产生大量的土石方开挖，同时对边坡上的植被造成破坏；因而在针对这类坡度及坡率都较高的边坡，可以选择支挡加固的方式来提升边坡的稳定性。

　　４结束语

　　在水利工程建设中，做好高边坡勘察设计工作的重要性不言而喻。因而，在实际勘探过程中要做好设计和复核，动态调整不恰当的地方，提升勘探设计质量，从而保证高边坡的稳定性。

　　参考文献：

　　［１］谢良冬．水利水电工程施工中的高边坡加固技术分析［Ｊ］．工程建设与设计，２０１９，６７（１８）：２０１－２０２．

　　［２］刘宏伟．水利水电工程高边坡的加固与治理［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１７，２１（１６）：２２２．

　　［３］霍力．高边坡勘察设计问题及其建议［Ｊ］．低碳世界，２０１８，８（８）：６５－６６．

　　作者：吴贵军 来源于《四川建材》