混凝土抗滑結構在水利水電工程中的應用
摘要:邊坡穩定問題是水利水電工程中經常遇到的問題。邊坡的穩定性直接決定著工程修建的可行性,影響著工程的建設投資和安全執行。高邊坡的地質構造往往比較複雜,影響滑坡的因素也很多,因此,我國廣大水電科技人員在與滑坡災害作鬥爭的過程中,不斷總結經驗教訓,積極開展科技攻關。
關鍵詞:混凝土;抗滑結構;工程;應用
1 混凝土抗滑樁
混凝土澆築採用水下混凝土的配合比,由拌和樓拌和,混凝土罐車運輸直接入倉,每小時澆築厚度控制在1.5m內,特別是在滑動面上下4m部位,還需下井進行機械振搗。在澆到離井口5~7m時,要求分層振搗。每個井口設兩個溜鬥,溜管長度為10~14m,管徑25cm。抗滑樁的建成,對樁後坡體起到了有效的阻滑作用。
天生橋二級水電站廠房高邊坡採用打抗滑樁、減載、預應力錨杆、錨索、排水、護坡等綜合治理措施後,坡體的監測成果表明:下山包滑坡體一直處於穩定狀態,而且有一定的安全儲備。
安康水電站壩址區兩岸邊坡屬於穩定性極差的易滑地層,由於對兩岸進行了大規模的開挖施工,所形成的開挖邊坡最大高度達200餘米,單坡段一般高度在30~40m。大量的開挖造成邊坡巖體的應力釋放,斷面暴露,再加上雨水的侵入,破壞了邊坡的穩定,致使邊坡開挖過程中發生十幾處大小不等的工程滑坡,嚴重地影響了工程的施工,成為電站建設中的重大技術難題。
採用抗滑樁是穩定安康溢洪道邊坡的主要手段,在263m高程平臺上共設定了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁,每根樁都貫穿幾個稜體,最深的達35m,樁頂嵌入溢洪道渠底板內。為了不干擾平臺外側基坑的施工,樁身用大孔徑鑽機鑽成,孔壁完整,進度較快,兩個月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態考慮:在溢洪道未形成時,抗滑樁按彈性基礎上的懸臂樑考慮,不考慮樁外側滑面上部巖體的抗力;在溢洪道建成後抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板,此時按滑坡的下滑力考慮。
抗滑樁混凝土標號為R28250號,鋼筋為Φ40Ⅱ級鋼。抗滑樁於1982年1月施工,3月完成後,基坑繼續下挖,邊坡上各稜體的基腳相繼暴露。同年11月,在Fb75與F22斷層構成的稜體下面坡根爆破開挖後,發現在263m高程平臺上沿Fb75、F22斷層及7號抗滑樁外側近南北向出現小裂縫,且裂縫不斷擴大,21天后7號抗滑樁外側的Fb75~F22稜體下滑,依靠7號抗滑樁的支擋,樁內側山體得以儲存。
2 混凝土沉井
沉井是一種混凝土框架結構,施工中一般可分成數節進行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土牆的作用。
沉井結構設計根據沉井的受力狀態、基坑的施工條件和沉井的場地佈置等因素決定,沉井結構平面呈"田"字形,井壁和橫隔牆的厚度主要由滿足下沉重量而定。
井壁上部厚80cm,下部厚90cm;橫隔牆厚度為50cm,隔牆底高於刃腳踏面1.5m,便於操作人員在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3節。
沉井施工包括平整場地、沉井製作、沉井下沉、填心4個階段。
下沉採用人工開挖方式,由人力除渣,簡易裝置運輸,下沉過程中需控制防偏問題,做到及時糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間,後開挖四邊;先開挖短邊,後開挖長邊。沉井就位後清洗基面,設定Φ25錨杆(錨杆間距為2m,深3.5m),再澆築150號混凝土封底,最後用100號毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已經受了多年的執行考驗。目前,首部邊坡是穩定的,沉井在邊坡穩定中的作用是明顯的。
3 混凝土框架和噴混凝土護坡
混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護作用並增強坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風化。框架護坡具有結構物輕,材料用量省,施工方便,適用面廣,便於排水,以及可與其他措施結合使用的特點。
天生橋二級水電站下山包滑坡治理採用混凝土護面框架,框架分兩種型式。滑面附近框架,其節點設長錨杆穿過滑面,為一設定在彈性基礎上節點受集中力的框架系統;距滑面較遠的坡面框架,節點設短錨杆,與強風化坡面在一定範圍內形成整體。
下山包滑坡北段強風化坡面框架採用50×50cm、節點中心2m的方形框架,節點處設定兩種型別錨杆:在550~560m高程間坡面,滑面以上節點垂直於坡面設定Φ36及Φ32、長12m砂漿錨杆,在565~580m高程間坡面則設垂直於坡面的Φ28、長6m的砂漿錨杆,相應地框架配筋為8Φ20和4Φ20.框架要求在坡面挖30cm深,50cm寬的槽,部分嵌入坡面內,表層填土並摻入耕植上,形成草本植被的永久護坡。在巖性較好的部位可採用錨杆和噴混凝土保護坡面。
4 混凝土擋牆
混凝土擋牆是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從區域性改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。
在1986年6月,天生橋二級水電站工程,550m高程夾泥層上面的巖體滑動10餘釐米,584m高程平臺上出現3條裂縫,其中最長一條55m長,2.2cm寬,下錯2cm。為此採取了在550m高程澆築50餘米長的混凝土擋牆和打錨杆等措施。
天生橋二級水電站廠房高邊坡坡頂設定了混凝土擋土牆,以防止古滑坡體的復活,部分坡面採用漿砌塊石護面加固,坡腳680m高程設定混凝土防護牆。在漫灣水電站邊坡工程中也採取了澆混凝土擋牆及漿砌石擋牆、混凝土防掏槽等措施,綜合治理邊坡工程。
5 錨固洞
在漫灣水電站邊坡工程中,採用各種不同斷面的錨固洞64個,形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前,已完成2m×2m斷面小錨固洞18個,每個洞可承受剪力9000kN。此外,還利用地質探洞回填等增加一部分剪力。由於錨固洞具有一定的傾斜度,防止了混凝土與洞壁結合不實的可能性,同時採取洞樁組合結構的受力條件遠較傳統懸臂結構合理,可望提供較大的抗力。
關鍵詞:混凝土;抗滑結構;工程;應用
1 混凝土抗滑樁
混凝土澆築採用水下混凝土的配合比,由拌和樓拌和,混凝土罐車運輸直接入倉,每小時澆築厚度控制在1.5m內,特別是在滑動面上下4m部位,還需下井進行機械振搗。在澆到離井口5~7m時,要求分層振搗。每個井口設兩個溜鬥,溜管長度為10~14m,管徑25cm。抗滑樁的建成,對樁後坡體起到了有效的阻滑作用。
天生橋二級水電站廠房高邊坡採用打抗滑樁、減載、預應力錨杆、錨索、排水、護坡等綜合治理措施後,坡體的監測成果表明:下山包滑坡體一直處於穩定狀態,而且有一定的安全儲備。
採用抗滑樁是穩定安康溢洪道邊坡的主要手段,在263m高程平臺上共設定了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁,每根樁都貫穿幾個稜體,最深的達35m,樁頂嵌入溢洪道渠底板內。為了不干擾平臺外側基坑的施工,樁身用大孔徑鑽機鑽成,孔壁完整,進度較快,兩個月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態考慮:在溢洪道未形成時,抗滑樁按彈性基礎上的懸臂樑考慮,不考慮樁外側滑面上部巖體的抗力;在溢洪道建成後抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板,此時按滑坡的下滑力考慮。
2 混凝土沉井
沉井是一種混凝土框架結構,施工中一般可分成數節進行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土牆的作用。
沉井結構設計根據沉井的受力狀態、基坑的施工條件和沉井的場地佈置等因素決定,沉井結構平面呈"田"字形,井壁和橫隔牆的厚度主要由滿足下沉重量而定。
井壁上部厚80cm,下部厚90cm;橫隔牆厚度為50cm,隔牆底高於刃腳踏面1.5m,便於操作人員在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3節。
沉井施工包括平整場地、沉井製作、沉井下沉、填心4個階段。
下沉採用人工開挖方式,由人力除渣,簡易裝置運輸,下沉過程中需控制防偏問題,做到及時糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間,後開挖四邊;先開挖短邊,後開挖長邊。沉井就位後清洗基面,設定Φ25錨杆(錨杆間距為2m,深3.5m),再澆築150號混凝土封底,最後用100號毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已經受了多年的執行考驗。目前,首部邊坡是穩定的,沉井在邊坡穩定中的作用是明顯的。
3 混凝土框架和噴混凝土護坡
混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護作用並增強坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風化。框架護坡具有結構物輕,材料用量省,施工方便,適用面廣,便於排水,以及可與其他措施結合使用的特點。
天生橋二級水電站下山包滑坡治理採用混凝土護面框架,框架分兩種型式。滑面附近框架,其節點設長錨杆穿過滑面,為一設定在彈性基礎上節點受集中力的框架系統;距滑面較遠的坡面框架,節點設短錨杆,與強風化坡面在一定範圍內形成整體。
下山包滑坡北段強風化坡面框架採用50×50cm、節點中心2m的方形框架,節點處設定兩種型別錨杆:在550~560m高程間坡面,滑面以上節點垂直於坡面設定Φ36及Φ32、長12m砂漿錨杆,在565~580m高程間坡面則設垂直於坡面的Φ28、長6m的砂漿錨杆,相應地框架配筋為8Φ20和4Φ20.框架要求在坡面挖30cm深,50cm寬的槽,部分嵌入坡面內,表層填土並摻入耕植上,形成草本植被的永久護坡。在巖性較好的部位可採用錨杆和噴混凝土保護坡面。
4 混凝土擋牆
混凝土擋牆是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從區域性改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。
在1986年6月,天生橋二級水電站工程,550m高程夾泥層上面的巖體滑動10餘釐米,584m高程平臺上出現3條裂縫,其中最長一條55m長,2.2cm寬,下錯2cm。為此採取了在550m高程澆築50餘米長的混凝土擋牆和打錨杆等措施。
天生橋二級水電站廠房高邊坡坡頂設定了混凝土擋土牆,以防止古滑坡體的復活,部分坡面採用漿砌塊石護面加固,坡腳680m高程設定混凝土防護牆。在漫灣水電站邊坡工程中也採取了澆混凝土擋牆及漿砌石擋牆、混凝土防掏槽等措施,綜合治理邊坡工程。
5 錨固洞
在漫灣水電站邊坡工程中,採用各種不同斷面的錨固洞64個,形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前,已完成2m×2m斷面小錨固洞18個,每個洞可承受剪力9000kN。此外,還利用地質探洞回填等增加一部分剪力。由於錨固洞具有一定的傾斜度,防止了混凝土與洞壁結合不實的可能性,同時採取洞樁組合結構的受力條件遠較傳統懸臂結構合理,可望提供較大的抗力。