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混凝土抗滑結構在水利水電工程中的應用

2011-05-31 13:41    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:邊坡穩(wěn)定問題是水利水電工程中經常遇到的問題。邊坡的穩(wěn)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運行。高邊坡的地質構造往往比較復雜,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斗爭的過程中,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

  混凝土澆筑采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,每小時澆筑厚度控制在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。每個井口設兩個溜斗,溜管長度為10~14m,管徑25cm.抗滑樁的建成,對樁后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采用打抗滑樁、減載、預應力錨桿、錨索、排水、護坡等綜合治理措施后,坡體的監(jiān)測成果表明:下山包滑坡體一直處于穩(wěn)定狀態(tài),而且有一定的安全儲備。

  安康水電站壩址區(qū)兩岸邊坡屬于穩(wěn)定性極差的易滑地層,由于對兩岸進行了大規(guī)模的開挖施工,所形成的開挖邊坡最大高度達200余米,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(wěn)定,致使邊坡開挖過程中發(fā)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。

  采用抗滑樁是穩(wěn)定安康溢洪道邊坡的主要手段,在263m高程平臺上共設置了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁,每根樁都貫穿幾個棱體,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,樁身用大孔徑鉆機鉆成,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(tài)考慮:在溢洪道未形成時,抗滑樁按彈性基礎上的懸臂梁考慮,不考慮樁外側滑面上部巖體的抗力;在溢洪道建成后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。抗滑樁于1982年1月施工,3月完成后,基坑繼續(xù)下挖,邊坡上各棱體的基腳相繼暴露。同年11月,在Fb75與F22斷層構成的棱體下面坡根爆破開挖后,發(fā)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棱體下滑,依靠7號抗滑樁的支擋,樁內側山體得以保存。

  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(jié)進行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土墻的作用。

  沉井結構設計根據沉井的受力狀態(tài)、基坑的施工條件和沉井的場地布置等因素決定,沉井結構平面呈“田”字形,井壁和橫隔墻的厚度主要由滿足下沉重量而定。

  井壁上部厚80cm,下部厚90cm;橫隔墻厚度為50cm,隔墻底高于刃腳踏面1.5m,便于操作人員在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3節(jié)。

  沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉、填心4個階段。

  下沉采用人工開挖方式,由人力除渣,簡易設備運輸,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,后開挖四邊;先開挖短邊,后開挖長邊。沉井就位后清洗基面,設置Φ25錨桿(錨桿間距為2m,深3.5m),再澆筑150號混凝土封底,最后用100號毛石混凝土填心。

  沉井工程建成至今,已經受了多年的運行考驗。目前,首部邊坡是穩(wěn)定的,沉井在邊坡穩(wěn)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并增強坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風化?蚣茏o坡具有結構物輕,材料用量省,施工方便,適用面廣,便于排水,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采用混凝土護面框架,框架分兩種型式;娓浇蚣埽涔(jié)點設長錨桿穿過滑面,為一設置在彈性基礎上節(jié)點受集中力的框架系統(tǒng);距滑面較遠的坡面框架,節(jié)點設短錨桿,與強風化坡面在一定范圍內形成整體。

  下山包滑坡北段強風化坡面框架采用50×50cm、節(jié)點中心2m的方形框架,節(jié)點處設置兩種類型錨桿:在550~560m高程間坡面,滑面以上節(jié)點垂直于坡面設置Φ36及Φ32、長12m砂漿錨桿,在565~580m高程間坡面則設垂直于坡面的Φ28、長6m的砂漿錨桿,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,表層填土并摻入耕植上,形成草本植被的永久護坡。在巖性較好的部位可采用錨桿和噴混凝土保護坡面。

  4  混凝土擋墻

  混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從局部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余厘米,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.為此采取了在550m高程澆筑50余米長的混凝土擋墻和打錨桿等措施。

  天生橋二級水電站廠房高邊坡坡頂設置了混凝土擋土墻,以防止古滑坡體的復活,部分坡面采用漿砌塊石護面加固,坡腳680m高程設置混凝土防護墻。在漫灣水電站邊坡工程中也采取了澆混凝土擋墻及漿砌石擋墻、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,采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。由于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,同時采取洞樁組合結構的受力條件遠較傳統(tǒng)懸臂結構合理,可望提供較大的抗力。

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