06边坡工程加固实例

特大型边坡工程加固实例澜沧江发源于青海省南部唐古拉山脉，流经青、藏、滇，于云南省西双版纳州勐腊县出境。

出境后称湄公河，流经老挝、缅甸、泰国、柬埔寨，在越南胡志明市附近注入南海，是东南亚一条著名的国际河流。

澜沧江在云南省境内河长约1240km，落差1780m。

流域内雨量丰沛，平均年水量约640亿m3，为黄河的1.1倍。

澜沧江在我国境内水能资源可开发量约为3000万kW，其中云南省内为2259万kW，约占75%。

小湾水电站是澜沧江中下游河段水电梯级开发“两库八级”方案中的第二个梯级和龙头水库。

电站位于云南省大理白族自治州南涧县与临沧地区凤庆县交界处。

该电站属大型水电水利工程，以发电为主，兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益。

其水库调节径流的能力较强，除可以大幅度提高下游漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪水电站的发电量外，对调整和优化云南省电源结构起到不可替代的作用，是云南省实施西部大开发和“西电东送”战略的首选项目。

电站正常蓄水位为1240m，水库总库容149.14亿m3，调节库容98.95亿m3，水库面积189.1km2，干流回水长度178km。

大坝为抛物线型混凝土双曲拱坝，最大坝高292m。

电站装设6台混流式机组，单机容量70万kW，总装机规模420万kW，保证出力177.8万kW，占总装机容量的42.3%。

多年平均发电量189.9亿kW·h。

水电站枢纽工程包括混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下厂房、升压站等永久性建筑工程和导流洞、上下游围堰、施工公路等临时建筑工程。

俯视图侧视截面图上游下游下游（上游）双曲拱坝适用于V形或梯形河谷，其主要优点包括：1. 利用壳体结构的力学特点，使材料强度能较好发挥，坝体应力状态较理想。

2. 垂直曲率的影响，增加了结构安全度。

3. 悬臂梁(横截面)倒悬，可改善梁应力。

4. 通过坝身孔口泄洪时，水舌可挑离坝脚较远。

但拱坝的稳定性主要依靠坝端(坝肩)两岸岩体维持，对坝肩岩体要求高。

因此，小湾水电站的岸坡稳定性问题极为重要。

二道坝作用是雍水，产生水垫。

水垫塘为挑流消能而设置，水舌被泄洪孔挑入水垫塘中，与塘中水垫摩擦，消耗动能，防止坝基冲刷。

坝后小湾重载大桥（永久工程），为施工公路跨越澜沧江的重要建筑物，采用双拱圈下承式拱桥结构，能提供较大的跨度与载重量。

小湾大桥，如彩虹一跨过江。

在上、下游围堰附近均修建了施工公路临时索桥，银练飞跨。

小湾电站枢纽区山高谷深，岸坡陡峻，其稳定性对保证电站的建设与正常运行非常关键。

水电站枢纽区右岸边坡（包括发电进水口边坡）。

坝顶高程EL.1245m。

枢纽区左岸边坡（包括饮水沟堆积体），地质情况较右岸复杂。

左岸坝肩附近上游侧饮水沟堆积体稳定性地质问题突出，严重威胁电站大坝的正常施工以致将来的安全运行。

因此，2004年对饮水沟堆积体进行了成功工程治理。

治理手段较为丰富，效果明显。

下面以饮水沟堆积体工程治理为主，介绍小湾水电站边坡防治工程。

饮水沟堆积体地质条件及变形失稳机理简介饮水沟堆积体总体积400万m3，倾倒破碎岩体与第四系堆积物混杂。

在边坡开挖过程中，堆积体产生明显变形。

堆积体物质组成主要为块石、特大孤石夹碎石质土或碎石层或砂土。

堆积体物质总体上相对较为密实，但在局部地段较为疏松，并存在架空现象。

堆积体部位的边坡变形失稳可有以下几种可能形式：1.剪断部分基岩或部分顺坡中缓倾角节理和剪切裂隙的滑移破坏。

2.沿堆积体内部的最大剪应力面发生滑移破坏。

3.沿堆积体与基岩面接触带的滑移破坏。

在堆积体与基岩接触带存在坡积层，颗粒相对较细，抗剪强度低。

经分析，堆积体整体失稳的最危险滑面为堆积体与下伏基岩的接触带，其稳定性取决于该带土层的厚度、抗剪强度和接触面的起伏差。

堆积体组成物质不均一，部分地段结构较松散，底界面起伏较大，部分较陡，并有软弱土层分布，两侧有较陡基岩面限制，加之丰富地下水活动的影响，是产生变形的内在不利因素。

堆积体下部开挖边坡较陡，特别是高、低缆机平台边坡上游端附近开挖较陡，切断了堆积体南侧部分阻滑岩体，部分失去三维效应，排水措施滞后，加之工程爆破震动的影响，是产生变形和破坏的外在诱发因素。

综上，工程治理采用了抗滑桩加锚索治理方案，辅以排水、减载、反压、护坡等综合措施。

预应力锚索治理的优点在于施工扰动小、进度快，可以大面积同时铺开作业，费用相对较低；缺点在于锚索结构的耐久性难以估计。

抗滑桩的长期作用相对可靠，但桩体埋深大、断面尺寸大(4m×5m)，施工难度大和干扰大，施工过程及扰动不可避免进一步切脚，降低边坡稳定条件，施工工期长，结构本身及护壁造价昂贵。

因此，二者结合是较优的防治方案。

一、锚索工程锚索等级有1000KN、1800KN、3000KN等不同吨位。

1000KN锚索采用7根钢绞线；1800KN为12根；3000KN为19根（应用较少）。

全长一般60m~70m，锚固段位于完整基岩内部。

大型钻机在脚手架平台施工，垂直移动较为困难，仅在较低缓边坡上适用。

锚索孔采用带管跟进钻孔。

小型压缩空气动力钻机作业，利于在脚手架平台上移动。

钻杆，端部以螺纹连接。

空压机，一般为柴油动力，为锚索钻机提供动力（压力软管连接钻机）。

由于堆积体岩土松散，且钻孔倾角小，采用了跟管钻进（跟进约40m深），以防止退钻时坍孔。

跟进套管约1.5m一根，螺纹连接。

钻孔完毕后进行清孔、验孔，合格后将进入下索工序。

外锚头锚索制索场地。

由于锚索总长度一般大于60m，制索场地选在施工公路旁。

锚索自由段，钢绞线经防腐处理后包于PVC套管内。

套管与孔壁间注浆，但钢绞线在套管内可以自由伸缩。

为防止钢绞线扭结，每隔2m左右以定位环对套管加以固定。

锚索锚固段(内锚头)。

钢绞线不置于套管内，端部穿尖状“铁靴”，便于在孔中顺利下索。

锚固段一般设8~10m长，以保证提供足够的锚固反力。

锚固段必须置于完整基岩内部。

锚固段与自由段间设置“止浆塞”。

人工运输锚索。

锚索长度大，需要的劳动力数量很多。

松散的堆积体中，不仅钻孔、护孔难度大，而且下锚索也成为比较困难的工作。

余下深度没有钻孔套管保护，孔壁摩擦更大，只有用钻杆绑住锚索，以钻机的机械力量下索。

人工下锚索。

由于锚索自重极大，缓倾深孔的孔壁摩擦非常大，人力放索只能达到有钻孔套管保护的40m深度范围内。

下索完成后，用液压拔管机拔出套管，回收利用。

锚索锚墩(外锚头)钢筋网及模板。

锚墩施工在下索完成后进行。

钢质锚垫板锚墩浇筑下索后，锚固段灌浆，锚墩浇筑。

待内锚速凝、锚墩养生具有一定强度后，进行锚索单根校直作业。

单根校直，以小千斤顶拉拔每根钢绞线，以使锚索每根钢绞线在孔内都拉直并锚紧。

这样，在下一步张拉中，每根钢绞线才能受力均匀。

夹片永久锚具单根校直完毕的锚头，等待张拉工序。

永久锚具为OVM夹片锚。

在锚墩具有足够强度(80%以上)，且钢绞线校直后，用工具锚对多束钢绞线同时张拉。

图为用大吨位液压千斤顶张拉：以千斤顶缸头的工具锚夹住钢绞线，另一侧顶住永久锚具，施加张拉力。

千斤顶缸头的工具锚压力控制器张拉工序一般采用逐级加载方式，分别是设计张拉力的50%、75%、100%。

部分锚索最终超张拉15％以消除松弛效应。

由于千斤顶行程有限，张拉过程如下图示单向固定区加力区锚索加力（加力区）锚索固定（单向固定区）千斤顶倒缸在张拉时，张拉反力作用在锚墩上，锚墩周围岩土体将产生明显压缩变形。

图为张拉时，密切关注不均匀变形裂缝的发展。

张拉期间，若内锚段破坏，千斤顶及钢索将崩弹出，造成巨大破坏。

为保证安全，施工人员不得站在张拉的正对方向。

张拉完成后即锁定、裁筋。

图为1000KN锚索锁定后的永久外锚头。

以混凝土将外锚头封锚以防永久锚具锈蚀，锚墩最终完成，锚索施工完毕。

补救措施是放松锚头，将锚墩破坏区打掉，在强度足够的锚墩深处位置重新张拉，再混凝土封锚。

由于锚墩承受巨大的锚固反力，若混凝土强度不够，将造成张拉后锚墩局部破坏。

坡面为松散堆积体时，采用锚索群－地梁方式，以地梁抑制浅部变形。

坡面为较完整岩体时，仅需要抑制深部的整体变形，锚索群的锚墩是各自分离的。

相邻锚墩的主钢筋外伸并相互搭接，形成地梁(纵横梁)主筋。

各种分布形式的锚索群－地梁网。

地梁对坡面浅层的防护比较理想。

局部区域坡体在锚索－地梁治理后仍有较大变形，则应在地梁网中补充大吨位锚索，增强锚固力。

地梁网中的大吨位锚索补强。

补充锚索的钻孔及下索作业。

对锚固结构的极限锚固力与耐久性，目前认识有限。

图为左岸拱肩槽上部附近岩体由于锚固力不够，造成岩体持续变形而渐进破坏，下滑力大增，锚索被拉出。

锚索破坏后，设钢筋混凝土挡墙支护弥补锚索破坏处的钢筋混凝土挡墙支护。

挡墙右侧还可看到岩体上部的非贯通结构面。

挡墙成型二、抗滑桩工程抗滑桩位置设置12根刚性的大截面抗滑桩（4m×5m），深度平均约40m，嵌入基岩段约占全长1/3。

抗滑桩的耐久性优越。

施工中的抗滑桩(已近浇筑至地面)。

在桩底埋深很大时，桩孔四壁的护壁工程(采用桩壁土钉防护)及防止因开挖产生上部边坡出现大规模变形均比较困难。

对此，抗滑桩挖孔施工中，采用“跳槽”开挖方法，即先间隔开挖不相邻桩孔，待浇筑养护完毕，再开挖剩下的不相邻桩孔。

可有效防止上部堆积体的变形。

抗滑桩桩顶高出地面29m，此段桩间浇筑钢筋混凝土连续墙。

其钢筋网与桩身钢筋连接，浇筑后桩墙浑然一体，整体性大大加强。

抗滑桩-连续墙旁施工重力式挡墙，扩展堆积体坡脚侧面防护范围。

抗滑桩仰背重力挡墙连续墙后部将回填（堆载），增大抗滑体重量，增加抗滑力。

钢筋混凝土桩板墙的桩身钢筋笼。

在抗滑桩出露地面部分，桩间设钢筋混凝土挡土板，后部回填，形成桩顶平台，增大抗滑力，并阻挡坡面滚石。

抗滑桩为矩形，短边垂直于抗滑方向，便于发挥截面抗弯强度。

主钢筋设置于两条短边。

主钢筋搭接的新技术：以法兰盘连接钢筋两端螺纹口，免除了烦琐的焊接搭接工艺，且允许在同一截面设置多个接头。

连续墙与重力式挡墙的墙面设小吨位预应力锚索（锚杆）群；增强对墙背回填岩土所产生主动土压力的抗滑与抗倾覆稳定性。

连续墙浇筑墙面设置大管径排水管(管后设反滤层)，以排出墙背回填土的积水，防止积水向下部基岩面下渗而促滑。

堆积体上部清方减载，减小下滑段重量。

上部清方、下部堆载是处理滑坡的最常用方法。

三、排水工程1. 降低岩土体的有效正应力，降低岩土材料抗剪强度。

2. 增大容重(饱和容重)，增加下滑力。

3. 地下水下渗，降低滑面强度。

4. 基岩面不透水时，产生扬压力。

5. 地下水渗流造成的动水压力。

6. 对岩土体的物理化学软化作用。

边坡治理工程中，排水工程异常重要。

地下水对边坡稳定的不利影响主要有：排水工程主要包括地表排水(防水)工程与地下排水工程。

地表排水工程包括坡面排水管、截排水沟、坡面封闭等，地下排水工程主要为排水洞（支洞汇于主洞）。