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我国水利水电工程高边坡的治理

导读

我国水利水电工程高边坡的治理

红萌园林:边坡稳固问题是水利水电工程中经常遇到的问题。边坡的稳固性直接决议着工程修建的可行性,影响着工程的建设投资和平安运行。我国曾有几十个水利水电工程在施工中发生过边坡失稳问题,如天生桥二级水电站厂区高边坡、漫湾水电站左岸坝肩高边坡、安康水电站坝区两岸高边坡、龙羊峡水电站下游虎山坡边坡等等。为治理这些边坡不只耗去了大量的资金,还拖延了工期,成为我国水利水电工程施工中一个对照严重的问题,有的边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的要害。我国正在建设和即将建设的一批大型主干水电站,如三峡、龙滩、李家峡、小湾、拉西瓦、锦屏等工程都存在着严重的高边坡稳固问题。其中三峡工程库区中存在10几处近亿立方米的滑坡体,拉西瓦水电站下游左岸存在着高达700m的巨型潜在不稳固山体,龙滩水电站左岸存在总方量1000万m3倾倒蠕变体等。这些工程的规模和所包罗的手艺难度都是空前的。因此,加速水利水电边坡工程的科研措施,开发出一套现代化的边坡工程勘察、设计、施工、监测手艺,已经成为水利水电科研攻关的重大课题。高边坡的地质组织往往对照庞大,影响滑坡的因素也许多,因此,我国宽洪水电科技职员在与滑坡灾难作斗争的历程中,不停总结履历教训,起劲开展科技攻关,总结出了一整套水电高边坡工程勘察、设计和施工新手艺,乐成地治理了天生桥二级、漫湾、李家峡、三峡、小浪底等工程的高边坡问题。本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固与整治措施作一简要先容。1、混凝土抗滑结构的应用1.1混凝土抗滑桩我国在50年月曾在少量工程中试用混凝土抗滑桩手艺。从60年月最先,该项手艺获得了推广,并从理论上获得了完善和提高。到80年月,高边坡中的抗滑桩应用手艺已到达了一定的水平。抗滑桩由于能有用而经济地治理滑坡,尤其是滑动面倾角较缓时,其效果更好,因此在边坡治理工程中获得了普遍接纳。如:天生桥二级水电站于1986年5月确定厂房下山包坝址后,5月最先在厂房西坡举行大规模的开挖,加上开挖爆破和施工生涯用水的影响,诱发了面积约4万m2、厚度约25~40m、总滑动量约140万m3的大型滑坡体。初期滑动速率平均逐日2mm,到次年2月尾逐日位移达9mm.如继续开挖而不接纳任何工程处置措施,预计雨季到来时将会发生大规模的滑坡,为此,接纳了抗滑桩等一整套治理措施。抗滑桩分成两排部署在厂房滑坡体上,在584m高程上设置1排,在597m高程平台上设置1排,桩中央距6m,桩深为25~39m,其中央深入基岩的锚固深度为总深度的1/4,断面尺寸为3m×4m,设置15kg/m轻型钢轨作为受力筋,回填200号混凝土,每根抗滑桩的抗剪强度为12840kN,17根所有建成后,可以遭受滑坡体总滑动推力218280kN.第一批抗滑桩从1987年3月上旬开工,5月下旬最先浇筑,5月1日竣事。第二批抗滑桩施工是在1987~1988年枯水期内完成的。抗滑桩开挖深度达3~4m后,在井壁喷30~40cm厚的混凝土。对岩体较好的井壁接纳打锚杆、喷锚挂网的方式举行支护,喷混凝土厚度10~15cm.对局部塌方部位增设钢支持。抗滑桩开挖到设计要求深度后,举行钢筋绑扎和钢轨吊装。混凝土浇筑接纳水下混凝土的配合比,由拌和楼拌和,混凝土罐车运输直接入仓,每小时浇筑厚度控制在1.5m内,稀奇是在滑动面上下4m部位,还需下井举行机械振捣。在浇到离井口5~7m时,要求分层振捣。每个井口设两个溜斗,溜管长度为10~14m,管径25cm.抗滑桩的建成,对桩后坡体起到了有用的阻滑作用。天生桥二级水电站厂房高边坡接纳打抗滑桩、减载、预应力锚杆、锚索、排水、护坡等综合治理措施后,坡体的监测功效解释:下山包滑坡体一直处于稳固状态,而且有一定的平安贮备。安康水电站坝址区两岸边坡属于稳固性极差的易滑地层,由于对两岸举行了大规模的开挖施工,所形成的开挖边坡最大高度达200余m,单坡段一样平常高度在30~40m,大量的开挖造成边坡岩体的应力释放,断面露出,再加上雨水的侵入,损坏了边坡的稳固,致使边坡开挖历程中发生十几处巨细不等的工程滑坡,严重地影响了工程的施工,成为电站建设中的重大手艺难题。接纳抗滑桩是稳固安康溢洪道边坡的主要手段,在263m高程平台上共设置了9根直径1m的钢筋混凝土抗滑桩,每根桩都贯串几个棱体,最深的达35m,桩顶嵌入溢洪道渠底板内。为了不滋扰平台外侧基坑的施工,桩身用大孔径钻机钻成,孔壁完整,进度较快,两个月就所有完成。这9根抗滑桩按两种事情状态思量:在溢洪道未形成时,抗滑桩按弹性基础上的悬臂梁思量,不思量桩外侧滑面上部岩体的抗力;在溢洪道建成后抗滑桩桩顶嵌入溢洪道底板,此时按滑坡的下滑力思量。抗滑桩混凝土标号为R28250号,钢筋为φ40Ⅱ级钢。抗滑桩于1982年1月施工,3月完成后,基坑继续下挖,边坡上各棱体的基脚相继露出。同年5月,在Fb75与F22断层组成的棱体下面坡根爆破开挖后,发现在263m高程平台上沿Fb75、F22断层及7号抗滑桩外侧近南北向泛起小裂痕,且裂痕不停扩大,21天后7号抗滑桩外侧的Fb75~F22棱体下滑,依赖7号抗滑桩的支挡,桩内侧山体得以保留。1.2混凝土沉井沉井是一种混凝土框架结构,施工中一样平常可分成数节举行。在滑坡工程中既起抗滑桩的作用,有时也具备挡土墙的作用。天生桥二级水电站首部枢纽左坝肩下游边坡,在二期工程坝基开挖浇筑历程中,曾于1986年5月和1988年2月两次泛起沿笼罩层和部门岩基的顺层滑动。滑坡体长80m,宽45m,高差35m,最大深度9m,方量约2万m3.为了阻止1988年汛后左导墙和护坦基础开挖历程中滑体再度复生,确保基坑的平安施工,对左岸边坡的整体举行稳固剖析后,决议在坡脚实行沉井抗滑为主和坡面珍爱、排水为辅的综合治理措施。沉井结构设计凭证沉井的受力状态、基坑的施工条件和沉井的园地部署等因素决议,沉井结构平面呈“田”字形,井壁和横隔墙的厚度主要由知足下繁重量而定。井壁上部厚80cm,下部厚90cm;横隔墙厚度为50cm,隔墙底高于刃脚踏面1.5m,便于操作职员在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3节。沉井施工包罗平整园地、沉井制作、沉井下沉、填心4个阶段。下沉接纳人工开挖方式,由人力除渣,浅易装备运输,下沉历程中需控制防偏问题,做到实时纠正。合理的开挖顺序是:先开挖中央,后开挖四边;先开挖短边,后开挖长边。沉井就位后洗濯基面,设置φ25锚杆(锚杆间距为2m,深3.5m),再浇筑150号混凝土封底,最后用100号毛石混凝土填心。沉井工程建成至今,已经受了多年的运行磨练。现在,首部边坡是稳固的,沉井在边坡稳固中的作用是显著的。1.3混凝土框架和喷混凝土护坡混凝土框架对滑坡体表层坡体起珍爱作用并增强坡体的整体性,防止地表水渗入和坡体的风化。框架护坡具有结构物轻,质料用量省,施工利便,适用面广,便于排水,以及可与其他措施连系使用的特点。天生桥二级水电站下山包滑坡治理接纳混凝土护面框架,框架分两种型式。滑面周围框架,其节点设长锚杆穿过滑面,为一设置在弹性基础上节点受集中力的框架系统;距滑面较远的坡面框架,节点设短锚杆,与强风化坡面在一定局限内形成整体。下山包滑坡北段强风化坡面框架接纳50×50cm、节点中央2m的方形框架,节点处设置两种类型锚杆:在550~560m高程间坡面,滑面以上节点垂直于坡面设置φ36及φ32、长12m砂浆锚杆,在565~580m高程间坡面则设垂直于坡面的φ28、长6m的砂浆锚杆,响应地框架配筋为8φ20和4φ20.框架要求在坡面挖30cm深,50cm宽的槽,部门嵌入坡面内,表层填土并掺入耕植上,形成草本植被的永远护坡。在岩性较好的部位可接纳锚杆和喷混凝土珍爱坡面。1.4混凝土挡墙混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方式,它能有用地从局部改变滑坡体的受力平衡,阻止滑坡体变形的延展。在1986年5月,天生桥二级水电站工程下山包厂址未定之前,由于连降大雨(其降雨量达91.2mm),550m高程夹泥层上面的岩体滑动10余cm,584m高程平台上泛起3条裂痕,其中最长一条55m长,2.2cm宽,下错2cm.为此接纳了在550m高程浇筑50余m长的混凝土挡墙和打锚杆等措施。天生桥二级水电站厂房高边坡坡顶设置了混凝土挡土墙,以防止古滑坡体的复生,部门坡面接纳浆砌块石护面加固,坡脚680m高程设置混凝土防护墙。在漫湾水电站边坡工程中也接纳了浇混凝土挡墙及浆砌石挡墙、混凝土防掏槽等措施,综合治理边坡工程。1.5锚固洞在漫湾水电站边坡工程中,接纳种种差异断面的锚固洞64个,形成较大的抗剪力。在左岸边坡滑坡以前,已完成2m×2m断面小锚固洞18个,每个洞可遭受剪力9000kN.此外,还行使地质探洞回填等增添一部门剪力。由于锚固洞具有一定的倾斜度,防止了混凝土与洞壁连系不实的可能性,同时接纳洞桩组合结构的受力条件远较传统悬臂结构合理,可望提供较大的抗力。2、锚固手艺的应用接纳预应力锚索举行边坡加固,具有不损坏岩体,施工天真,速率快,滋扰小,受力可靠,且为自动受力等优点,加上坡面岩体抗压强度高,因此,在天生桥二级、漫湾、铜街子、三峡、李家峡等工程的边坡治理中都获得大量应用。在漫湾水电站边坡工程中,接纳了1000kN级锚索1371根、1600kN级锚索20根、3000kN级锚索859根、6000kN级锚索21根,均为胶结式内锚头的预应力锚索,接纳后张法施工。预应力锚索由锚索体、内锚头、外锚头三部门组成。内锚头用纯水泥浆或砂浆作胶结质料,其长度1000kN级为5~6m,3000kN级为8~10m,6000kN级为10~13m;外锚头为钢筋混凝土结构,与基岩接触面的压应力控制在2.0MPa以内。为提高锚索受力的平均性,漫湾工程施工单元设计了一种小型千斤顶,接纳“分组单根张拉”的方式,如3000kN锚索19根钢绞线,每组拉3根,7次张拉完;6000kN锚索37根,10次张拉完,既简化操作程序,又提高锚索受力平均性。锚索在抵偿张拉时可以用大千斤顶整体张拉(如3000kN锚索),也可继续用分组单根张拉方式(如6000kN锚索),都不会影响锚索受力的平均性。在小浪底工程中大规模接纳的无粘结锚索具有显著的优点,其大部门钢绞线都获得防腐油剂和护套的双重珍爱,而且可以重复张拉。由于在施工时内锚头和钢铰线周围的水泥浆材是一次灌入的,浆材凝固后再张拉,因此削减了一道工序,提高了工效,但其价钱相对较高。在高边坡施工历程中为保证开挖与锚固同步施工,必须缩短锚索施工时间,及早对岩体施加预应力,以到达加速工程进度,确保边坡稳固的目的。为此,连系八五科技攻关,在李家峡水电站高边坡开挖历程中,乐成将1000kN级预应力锚索快速锚固手艺应用于工程中。室内和现场试验解释,接纳N-1注浆体和Y-1型混凝土配合比可以知足1000kN级预应力锚索各项设计手艺指标,而施加预应力的时间由通例的14~28d缩短到3~5d.该项功效对实时加固高边坡蠕变和松懈的岩体具有主要的现实意义,充实体现了“快速、经济、平安”的原则。三峡永远船闸主体段高边坡工程规模之大、手艺难度之高均为海内外边坡工程所罕有,其加固历程中,接纳了喷混凝土、挂网锚杆、系统锚杆、打排水孔、设置排水洞、接纳3000kN级预应力锚索等综合治理措施,其中,3000kN对穿锚束1924束,在海内尚属首例。系统设计3000kN级预应力对穿锚束1229束,孔深22.1~56.4m,主要漫衍在南北坡直立墙和中隔墩闸首及上下相邻段。南北坡直立墙部署两排,水平排距10~20m,孔距3~5m,第一排距墙顶8~10m,第二排距底板高20m左右,均于两侧山体排水洞对穿。中隔墩闸首部署3排,排距10m,孔距3.5~6.4m,第一排距墙顶10m.此外,动态设计3000kN级预应力对穿锚束695束,孔深16~66m,主要部署在中隔墩闸室和竖井部位。对穿锚束分为无粘结和有粘结两种型式,其结构主要由锚束束体和内外锚头组成。由于锚索接纳对拉锚索的形式,将内锚头放在山体内的排水廊道中,因此,内锚头不再是灌浆锚固端,而是置于廊道内的墩头锚或双向施加张拉的预应力锚。这类加固方式将排水和锚固连系起来,削减了约占锚索长度1/3~1/4的内锚固段,是一种理想的加固形式。预应力锚杆也是常见的一种加固形式,如天生桥二级水电站厂房高边坡工程中实行了减载、排水、抗滑桩等手艺后,滑坡位移速率虽有显著减小,可未能完全住手。为了确保雨季在滑坡体前方的施工平安,稳固抗滑桩到滑坡体前缘的约20~40m长,10余万m3的滑坡体,决议在565m高程马道上设置300kN预应力锚杆。锚杆分两排,孔距2m、孔径90mm,孔与水平成60°夹角,用36的钢筋,共实行了152根预应力锚杆,保证了工程的平安。3、减载、排水等措施的应用3.1减载、压坡在有条件的情形下,减载压坡应是优先思量的加固措施。如天生桥二级水电站厂房高边坡稳固剖析效果解释,滑坡体后缘受倾向SE的陡倾岩层影响,将向S(24°~71°)E偏向滑动。该偏向与滑坡前缘滑移偏向有近20°~60°的夹角,将部门下滑力传至滑坡体前缘及治坡修建物上,对滑坡整体的稳固晦气,因此能有用控制后坡滑移也就能减缓整体滑坡。在滑坡体后缘笼罩层最厚的部位,在保证施工蹊径部署的条件下,只管在后缘减载。第一次减载14万余m3,至610m高程,第一次减载后,滑动速率显著降低。紧接着再减载12万余m3,至600m高程。两次减载共26万余m3,滑坡抗滑稳固平安系数提高约10%.乌江涉水电站库区左岸岸坡距大坝约400m,有一石灰岩高悬陡坡组成的小黄崖不稳固岩体。滑坡下部软弱的页岩被库水淹没,地表上部见有多条陡倾角孔缝状张开裂隙,最大的水平延伸长度达200m,纵深切割190m.4年多的变形观察效果解释,裂隙顶部最大累计沉陷量达171.1mm,最大累计水平位移量达56.0mm,估量可能滑动的体积约50~100万m3.为保证大坝的平安,对小黄崖不稳固岩体先后举行了两次有控制的洞室大爆破,共爆破石方20.8万m3.从处置后的变形资料可以看出,已到达了削头、压脚、提高岩体稳固性的目的。3.2排水、截水地表水渗入滑坡体内,既增添滑坡体的重量,增添滑动力,又降低了滑动面上岩层的内摩擦力,对滑坡体的稳固是晦气的。对于滑坡体以外的山坡上的地表水,接纳层层修建拦水沟、排水沟的方式排水。在坡体局限内的地表水,对开裂的地方用黄土封堵,低洼积水地方用废碴填平,顺地表水集中的地方设排水沟排走地表水。如天生桥二级水电站厂房边坡工程治理中总共修建拦水沟、排水沟近10km.地下水的清扫接纳在滑坡体的后缘开挖总长384m的两条排水洞(距滑动面以下5~10m),并相联通,形成一个∪形环,在排水洞内再设排水孔,把滑动体内地下水引入排水洞。漫湾水电站边坡工程深层排水接纳在坡面打深15~20m的排水孔,每6m×6m设一孔,行使施工支洞和专设排水洞排水,并在洞内向上、向坡外偏向打辐射形排水孔,深15m.三峡船闸高边坡稳固剖析效果解释,地下水是影响边坡稳固的主要因素。三维渗流剖析功效解释:船闸高边坡形成之后,在坡面喷混凝土防渗条件下遇延续降雨,若无排水设施,边坡山体地下水均在较高位置出逸;当设置排水洞后,地下水位较无排水情形有所降低,但不显著;当在排水洞中设置排水孔幕之后,地下水位有较大幅度降低,南北坡地下水出逸点已靠近闸室底板高程,排水效果显着。为此,三峡船闸高边坡接纳地表截、防、排水与地下排水相连系的综合排水方案,以地下排水为主,地表截、防排水为辅,有机连系,通过截、防、导、排,尽可能降低边坡岩体地下水位,减小渗水压力,改善边坡稳固条件,提高边坡稳固性苗木资讯,苗木手艺,苗木信息

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