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摘要：水库工程建设是我国现代化的重要组成部分，对于保障社会生产生活的正常运转起到了关键作用。在工程建设过程中，溢洪道引渠段高边坡的防护是其中最关键的工作之一，对于保障整个水库工程的质量至关重要。高边坡的稳定性受到多种因素的影响，比如地形状况、水文条件和支护方式等等。因此，应该在综合分析高边坡稳定性的基础上，制定有效的加固方案，提升水库工程的建设质量。本文将通过分析南丙河水库溢洪道引渠段高边坡的地质环境，并对其稳定性进行合理评价，从而深入探索南丙河水库溢洪道引渠段高边坡处理措施。
关键词：水库；溢洪道引渠段；高边坡；稳定性评价；处理
我国水利工程建设的规模逐渐扩大，如何通过施工工艺与施工技术的应用，进一步提升工程建设的质量，成了当前技术人员与管理人员共同关注的问题。尤其是在水库溢洪道引渠段的处理当中，加强其高边坡的稳定性是保障工程建设安全的关键环节，也是水库工程建设中的重点与难点。对于高边坡稳定性的分析、计算和监测，往往可以通过多种方式进行。但是在对其稳定性进行评价的过程中，由于影响因素的复杂性，自然条件的变化具有多样性，导致高边坡稳定性的评价存在一定困难。因此，应该在明确高边坡周围自然环境特点的基础上，对于其变形特点进行深入分析，才能够对其稳定性影响因素进行总结，进而制定有效的高边坡稳定性处理措施。中空锚杆、直进式锚杆和护坡格构梁等是常见的处理方式。
1、南丙河水库工程概况
南丙河水库工程由水库枢纽工程及与之配套的输水渠道工程组成，是一项水资源综合利用工程。总库容2634.7×104m3，工程规模为中型，最大坝高68.70m，坝顶高程1422.00m，坝顶长183.31m。在水利枢纽、灌溉和防洪等工作中，该水库起到了至关重要的作用，溢洪道引渠段高边坡是工程建设中面临的主要问题。
2、南丙河水库溢洪道引渠段高边坡地质环境分析
2.1地层岩性
溢洪道引渠段高边坡露出的地层岩性较为完整，没有缺失状况的出现。冰碛砾岩、石英砂岩、硅质白云岩和粉砂岩，是该溢洪道引渠段高边坡中的主要岩性。
2.2 地形地貌
南丙河河床高程1355～1370 m，两岸山顶高程1600～1650m，相对高差245～280m。河谷总体走向NW，河流断面呈狭窄的“V”谷状河道较为平直，溢洪道布置于拦河坝的右岸坝肩，为开敞式有闸控制溢洪道，全长271.81m，设计洪水位时最大下泄流量为63.2m3/s，校核洪水位时最大下泄流量为88.9m3/s。单斜状是水库溢洪道引渠段的主要形态，自然边坡的稳定性较高。
2.3 断层构造
NW向张扭性正断层和NNE向压扭性断层，是南丙河水库溢洪道引渠段高边坡的断层特点。F1断层是区域张扭性大断裂，露出长度达到了480m，断层带宽为2-3m，断层角砾岩是主要的岩石类型，断层的倾角为63°-75°，断层倾向为NE。F14断层是张扭性断层，糜棱岩和断层角砾岩是该断层区域的主要岩石类型，该断层的倾角在63°-73°之间，断层倾向为NE。F10断层为顺层压扭性断层，糜棱岩和断层角砾岩是其主要岩石类型，断层倾角大约在37°-40°之间，断层倾向为NW。该断层构造主要为假整合带和全风化带，假整合带的抗风化能力较弱且软弱结构的面起伏较大。
3、南丙河水库溢洪道引渠段高边坡稳定性评价
3.1 高边坡稳定性影响因素分析
3.1.1 岩性与风化程度
由于该水库溢洪道引渠段高边坡的基岩风化破碎情况较为严重，风化带的厚度达到了5-8m，使得高边坡的稳定性受到残坡积层和全风化带的影响较为严重。
3.1.2 岩体结构面
层状底层主要分布在75m高程以下，层间挤压破碎夹层发育倾向山里，不会对高边坡的稳定性产生较大影响。块状凝灰岩分布在75m高程以上，岩石存在风化破碎现象，具有较差的完整性，但是岩脉、节理面、断层面和围岩接触面为陡峭角，没有顺坡向缓倾角和中等倾角结构面的存在。未发现底滑面的存在，因此对于高边坡稳定性不会产生影响【1】。
3.1.3 降雨量
全风化土层和残坡积具有较为松散的结构特征，会有架空状况出现，导致物理力学性能较差，在降雨天气边坡中会有地表水渗入，导致岩土体渗透压力增加。加上浮托力的产生，会降低土层间的抗剪强度与内摩擦角，从而影响高边坡的稳定性。尤其是在降雨量较大的月份中，南丙河水库溢洪道引渠段高边坡稳定性会受到严重影响，导致边坡出现局部滑动的问题。全风化土层和局部表层残坡积会在强降雨作用下出现变形。
3.2 边坡变形破坏机制
在南丙河水库溢洪道引渠段高边坡开挖后，收到断层等构造的切割作用，岩体出现风化破碎的状况，全强风化带的形成，导致全风化水平深度超过50m。层间剪切破碎岩体会由于局部应力集中现象而出现，断层和节理裂隙的不合理组合，会导致边坡表层棱体坍塌的出现。经调查发现，处于1384-1416m高程的地段内，会导致1.0万m3的坍塌量。南丙河水库溢洪道引渠段高边坡的不稳定状况，也与自身高度较高且角度较陡有关系，岩体结构受到风化破碎后导致抗冲刷与抗风化能力下降。
4、南丙河水库溢洪道引渠段高边坡处理措施
4.1 中空锚杆施工技术
中空锚杆施工技术主要包括了脚手架的搭设、混凝土的初喷、自进式锚杆施工、自进式锚杆注浆、钢筋网的铺设和混凝土的喷射等多个环节。深入岩土内部的锚杆能够对变形状况进行有效控制，由螺母和垫板等构件组成。锚杆可以分为锚固段和自由段，分别起到增大与土层粘结摩擦力、施加预应力的作用。锚杆的使用能够代替注浆管的功能，能够有效防止砂浆流失的状况，压力注浆的方式能够有效实现施工质量的提升。
在应用中空锚杆施工技术之前，应该对高边坡的地质环境进行综合考量，深入研究水文地质资料，在锚杆长度选择时应该结合施工现场的实际情况。锚杆应该提前加工，避免高边坡处理中出现锚杆供应不及时的问题。注浆液参数设置应该以施工现象的地质条件为依据，保障施工技术应用的可行性。保障水电管线和机具设备的运行状况良好，严格按照中空锚杆的施工流程开展工作，由专人对其进行监督管理。为了保障中空锚杆施工的顺利进行，应该对钢筋质量进行抽样检测，包括了抗拉强度、屈服强度和伸长率等等，必须满足国家相关规定的要求。根据锚杆的规格、类型和周围地质状况等选择合理的钻孔机具，将孔位偏差控制在±150mm。
在搭设脚手架的过程中，一般使用φ50无缝钢管，横向水平杆、竖向立杆和斜向支撑杆是脚手架的主要组成部分。在脚手架的搭设过程中，还需要设置挡脚板和防护栏、防护网。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在搭设的过程中应该将木板铺设在每层作业平台，并在机械运输过程中采用制动滑轮，以提升运输效率。在施钻自进式锚杆的过程中，应用φ25和φ32的自进式中空注浆锚杆，并采用相间布置和梅花形布置的方式。设置φ25自进式锚杆的节长为6m，连接套为φ38mm；设置φ32自进式锚杆节长为1m、2m和3m，连接套为φ45mm【2】。应用φ25自进式锚杆的过程中，采用一次施钻完成的方式，并利用垫板和螺母进行有效固定。在应用φ32自进式锚杆时，应该在第一节锚杆剩余30cm时与第二节锚杆进行连接，然后开展施钻工作。在锚杆注浆的过程中，采用1:1的纯水泥浆作为浆液，设置高压注浆管和钢承载板，运用孔底返浆法进行注浆。在注浆施工中还应该对相关施工参数进行合理控制，一般情况下1.5MPa为注浆压力，并维持孔口溢浆时压力持续在10min以上。在完成注浆后应该在锚杆孔内放置止浆塞，并利用螺母进行有效固定。在钢筋网铺设过程中采用双层的形式，规格为φ8钢筋网和φ22钢筋网，尺寸设置为20cm×20cm。利用湿喷工艺进行混凝土的喷射，并采用分层喷射的方式。
4.2 护坡格构梁施工技术
4.2.1 施工准备
护坡格构梁施工技术的应用，能够有效提升水库溢洪道引渠段高边坡的稳定性，是水库施工中常用的一种施工技术。在施工之前应该保障设计文件资料的完整性并做好相关施工条件的调查。由专业人员进行技术交底工作，确保机械设备、施工材料和人员准备充分。严格控制锚索框架施工工艺流程，确保施工过程的规范性。
4.2.2 边坡土石方开挖
在测量放线的过程中，应该以设计坡高和坡率为依据，避免出现超挖和欠挖的状况；在高边坡施工中采用分级支护和分级开挖的方式，完成上一级边坡锚索格构梁施工和张拉试验后，再进行下一级边坡施工；在开挖过程中采用分段开挖和分层开挖的方式，降低边坡开挖高度，能够有效防止下一级边坡开挖对周围土体产生的扰动，保障高边坡的稳定性，间隔开挖和分段防护的施工方法也能够有效提升高边坡的稳定性；在施工中结合控制爆破、静态爆破和液压冲击破碎机等方式，有效避免人为扰动。
4.2.3 造孔
在锚索孔位测设过程中，应该严格按照设计要求进行，将平面位置与标高误差控制在±50mm以内；调整竖肋的上下对齐状况是在曲线段边坡放线时应该注意的关键点，确保格构梁受力的合理性；将动力较大的钻机应用于孔深较深和孔径较大的锚索孔中；在清孔的过程中，对于孔内的泥水和钻渣等，应该应用高压风和钻杆进行清理，避免施工工作受到杂质的影响。
4.2.4 锚索制作与安装
在锚索加工厂的建设过程中，应该对于地面硬度进行合理控制，保障场地长度大于锚索长度，一般情况下控制宽度在5-18m范围内；在下料过程中严格以设计要求长度为依据，避免电焊的使用，利用砂轮机进行切割，并对切割后的钢绞线进行清理，避免锈渍和油污的存在；在锚索绑扎加工时，应该严格控制钢绞线束数符合设计要求，并在锚固段加强扩张环的绑扎，一般情况下扩张环的间距设置为1.0m，并将箍环设置在扩张环之间。为了实现水泥浆强度的增强和与岩土间粘结力的增强，需要将铁丝网设置在锚固段外层；一次注浆管和二次注浆管是注浆管的主要类型，直径22mm的PVC管常常用作一次注浆管，在锚索外侧进行绑扎；而耐高压塑料管常常被用作二次注浆管，镀锌管应用于对劈裂注浆压力要求较高的情况中，并在扩张环之间进行合理安装；在完成钻孔之后，应该对孔深进行测定，最简单的方式是利用钻杆进行测量，保障孔深满足设计要求；将锥形导向头焊接在锚索前端的钢绞线中，能够促进锚索的入孔，应用钢板或者钢管制作锥形导向头，并焊接钢管与钢绞线；对于锚索应该合理存放，安排专业人员进行管理，保障编号的统一与标识牌的清晰，应该严格控制存放地的水分，避免出现生锈和泥水污渍状况，采取一定的防护措施避免塑料管遭受严重损伤【3】。在确保钻孔成孔且深度符合设计要求后，应该安装锚索。对锚索张拉工作长度进行合理预留，确保锚索在轴线位置，减少锚索的偏差。
4.2.5 注浆
普通硅酸盐水泥作为注浆材料，强度标号在P.O32.5R以上，保障拌合水的清洁性，防止杂质对凝结和硬化造成的影响。在拌和过程中应该控制水的pH值在4.0以上，杜绝污水的使用。应该保障在28d龄期后锚索注浆浆液的抗压强度达到设计要求，根据施工要求确定配合比。在净水泥浆的使用中，应该控制一次注浆水灰比在0.45-0.5之间，二次劈裂注浆时控制水灰比在0.45-0.5之间，采用机械搅拌的方式进行浆液的拌和，尽量在初凝前对浆液进行充分利用。在应用注水泥砂浆时，通常会控制灰砂比在1:1-2之间，水灰比控制在0.38-0.48之间，砂子粒径应该小于2mm【4】。在一次注浆的过程中，在泥浆池中贮存按照配合比拌和好的浆液，水泥浆从一次注浆管向孔底进行注入时，应用高压注浆管，浆液从孔底向上反向孔口灌注，孔内的水和泥浆会被水泥浆排出。二次劈裂的方式能够实现锚索承载力的提升，二次劈裂注浆前，应该保障一次注浆强度在1.0MPa-2.0MPa之间。
4.2.6 框架梁钢筋制作与安装
对钢筋材料的质量进行严格控制，保障具备质量保证书和出厂合格证，并利用力学性能试验的方式进行抽样检测，保障钢筋质量的合格。在加工钢筋的过程中应该建立专门的加工场地，保障地面的硬度且对钢筋进行调直和除锈工作。在竖梁的制作中应该严格遵循设计长度，在横梁的下料中应该注重伸缩缝的预留，并保证充足的搭接长度。在格构梁钢筋的安装前，应该进行放样和挂线工作，保障其符合设计要求，对于竖梁、横梁的位置与坡度进行准确定位，利用浆砌片石对塌方和超挖状况进行处理。在钢筋绑扎之前应该对横梁伸缩缝进行复核，保障其符合施工要求。在单面焊或者双面焊的过程中，应该对焊条的质量进行检测，并保障搭接长度满足施工规范，必要时进行焊接试验确保焊接工作的顺利进行。
4.2.7 混凝土浇筑
保障砂、水泥和石等原材料的质量，按照施工要求对于配合比和水灰比进行有效控制，坍落度试验应该在施工现场进行。为了提升施工效率，需要利用机械对混凝土进行运输。在浇筑混凝土的过程中，应该控制混凝土自由坠落高度在2.0m以下。必要时应该在混凝土的传送中使用套筒，为了控制混凝土下落的速度，应该将挡板设置在套筒中，提升混凝土的和易性。由专业技术人员对混凝土的捣固工作进行质量控制。完成混凝土的浇筑工作后，应采取合理的养护措施，一般采用洒水养生，且控制养生时间在7d以上。
4.3 混凝土抗滑结构施工技术
在水库溢洪道引渠段高边坡加固中，经常采用的一种混凝土抗滑结构为混凝土抗滑桩，需要在滑坡面以下的稳定土层中买入抗滑桩的1/3-1/4，能够实现下滑力的有效控制。为了保障混凝土抗滑桩与岩土体形成整体，需要及时进行砂浆的灌入【5】。在浅层滑坡和中层滑坡的处理当中，混凝土抗滑桩的使用能够起到有效作用，而且相较于其他方式而言不需要过多的成本投入。
此外，还可以在高边坡处理过程中利用混凝土挡土墙，这也是一种较为常见的混凝土抗滑结构。混凝土挡土墙能够对滑坡体的受力状况进行改变，阻止坡体的下滑与变形。在混凝土挡土墙的施工中，应该对墙的位置和高度进行合理设置，将排水孔设置在挡土墙后，能够有效防止水分对墙体的侵蚀，提升挡土墙的性能。在高边坡的处理工作中，也可以采用沉井的方式，能够有效防止边坡出现下滑的问题。平整场地、制作沉井、沉井下沉和封底，是沉井施工的主要流程。对于沉井强度的控制和沉井过程中的纠偏，是沉井施工的两个关键点，封底时应保障质量的可靠性，避免出现渗漏状况。
5、结束语
水库工程在水利枢纽、灌溉、发电和防洪等工作中起着至关重要的作用，为了保障工程建设的质量，需要对水库溢洪道引渠段高边坡稳定性进行深入研究，明确其影响因素并采取针对性处理措施。护坡格构梁施工技术、中空锚杆施工技术等技术的应用，能够有效提升其稳定性。在施工中，应该由专业人员对施工要点进行合理控制，保障施工的规范性与科学性。
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论文作者:杨学芝
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/15
标签：溢洪道论文; 断层论文; 稳定性论文; 过程中论文; 混凝土论文; 注浆论文; 锚杆论文; 《防护工程》2018年第31期论文;