關腳水電站廠房后邊坡不良地質現(xiàn)象及其防治

劉 勇

(貴州省水利水電勘測設計研究院,貴州 貴陽 550001)

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關腳水電站廠房后邊坡不良地質現(xiàn)象及其防治

劉 勇

(貴州省水利水電勘測設計研究院,貴州 貴陽 550001)

在水利水電工程建設中，會遇到一些高邊坡地質，而邊坡地質穩(wěn)定性會直接影響水電站工程建設的順利進行。對此，本文將以關腳水電站廠房為研究對象，對其邊坡不良地質現(xiàn)象以及具體的防治措施進行探討。

關腳水電站；邊坡；地質

安順市關腳水電站廠區(qū)位于鎮(zhèn)寧縣打幫鄉(xiāng)關腳村打幫河左岸一緩坡地帶，離貴陽市170 km，離關嶺縣30 km，離鎮(zhèn)寧縣城60 km。廠區(qū)包括發(fā)電引水建筑物、發(fā)電廠房、變電站及生活區(qū)等。廠區(qū)交通較為方便，關嶺縣斷橋鎮(zhèn)通往打幫鄉(xiāng)的一條簡易公路從廠區(qū)通過，廠區(qū)頂部也有一條簡易公路經(jīng)過交通洞通往打幫鄉(xiāng)，是廠房施工期間的備用公路。電站投產(chǎn)發(fā)電以來，廠區(qū)后面山坡上經(jīng)常有落石現(xiàn)象發(fā)生，變電站后邊坡地形陡峻，有多處危巖存在，有搖搖欲墜之勢，嚴重威脅著廠區(qū)尤其是變電站的安全運行。因此，對其邊坡不良地質現(xiàn)象以及防治措施進行探討至關重要。根據(jù)廠房后邊坡的地形特點將廠區(qū)后邊坡劃分為3個區(qū)域：兩座孤峰之下坡面區(qū)域為A區(qū)，山梁上游側坡面至孟獲屯山頭區(qū)域為B區(qū)，山梁下游側坡面至孟獲屯山頭凹陷溝槽區(qū)域為C區(qū)。A區(qū)、B區(qū)坡腳坡地為耕地，目前種植玉米等農(nóng)作物。

1 邊坡防治目標、對象及原則

邊坡防治的目標：確保變電站不受廠房后邊坡產(chǎn)生落石的任何影響，確保辦公及生活區(qū)的安全，保證壓力前池、壓力鋼管和發(fā)電廠房的正常運行。

邊坡防治的對象：落石是廠房后邊坡的最主要問題，因而落石是邊坡防治的主要對象，對形成落石的孤石和楔形體的治理也是邊坡防治的重要對象。

邊坡防治的主要原則：防治與避讓相結合，防治以預防為主，以加固治理為輔。

2 關腳水電站廠房后邊坡不良地質現(xiàn)象分析

結合本邊坡工程實際，包括的不良地質現(xiàn)象主要表現(xiàn)形式有懸崖(卸荷帶)、潛在不穩(wěn)定山體、危巖、孤峰、破碎帶巖體及孤石等6種。

2.1 懸崖(卸荷帶)

工程區(qū)內(nèi)懸崖多且高度大，地形坡度近于900，局部位置還出現(xiàn)倒崖，懸崖在A區(qū)、B區(qū)及C區(qū)均有分布。

2.2 潛在不穩(wěn)定山體

A區(qū)發(fā)育有兩條構造裂隙N1、N2，兩組裂隙與其他結構面組合，將山體切割成潛在不穩(wěn)定楔形體。

2.3 危巖

危巖主要集中在A區(qū)，一共有7處，由節(jié)理、裂隙組合切割形成。

2.4 孤峰

孤峰分布在A區(qū)，一共有2處，A-1區(qū)、A-3區(qū)各一處。

2.5 破碎帶巖體

破碎帶巖體分布在AⅠ區(qū)危巖3和危巖4之間凹立面帶懸崖上(中心坐標：X=2 852 476.426，Y=57 4576.971、Z=577.000)，離變電站圍墻最近距離30 m左右。

2.6 孤石

裂隙相互切割、溶蝕塌陷、人工開挖等形成的不規(guī)則巖塊與母巖脫離后，有的依附在原地山坡地表，有的在滾動過程中被灌木、不規(guī)則地表等卡住后暫時停留在某個位置，有的是在滾動過程中分解后留下的一部分暫時停留在某個位置，這些孤石塊徑一般0.5～2.0 m，局部較小的為0.3～0.5 m，根據(jù)地表工程地質調查情況看，山體地表散落的孤石塊徑一般為0.5 m左右、重量300 kg左右。

3 關腳水電站廠房后邊坡不良地質防治范圍

廠房后邊坡A區(qū)、B區(qū)及C區(qū)的落石影響范圍分析表明，落石對變電站、辦公及生活區(qū)、發(fā)電廠房等構成嚴重威脅，對壓力前池、壓力鋼管的正常運行沒有影響，但對交通公路有很嚴重影響，對廠區(qū)公路有嚴重影響。

根據(jù)落石的影響后果，邊坡防治工程設計的重點保護對象是變電站、辦公及生活區(qū)、發(fā)電廠房，防治最重要的區(qū)域為A區(qū)、重要區(qū)域在B區(qū)廠區(qū)公路附近的平緩地帶。

雖然落石對交通公路有很嚴重影響，但交通公路是否正常運行對電站的運行沒有影響，因此交通公路不是防治的重點。交通洞出口包括交通公路及關腳村寨的地帶是C區(qū)落石的影響范圍，對電站的正常運行沒有影響，在變電站、辦公及生活區(qū)不搬遷到該區(qū)域的情況下，不是本次防治的范圍。

4 關腳水電站廠房后邊坡不良地質防治措施

4.1 A區(qū)防治措施

A區(qū)的防治設計內(nèi)容包括落石防治、危巖和孤峰加固、破碎帶巖體邊坡加固，重點是保證變電站、辦公及生活區(qū)、發(fā)電廠房等廠區(qū)建筑物的安全，也保護A區(qū)廠區(qū)公路來往行人、車輛的安全。

4.1.1 A區(qū)落石防治措施

對于落石，主要采用被動柔性防護網(wǎng)防治，基巖有一定埋深地段下部采用鋼筋混凝土排樁+墻的被動攔石結構，該鋼筋混凝土攔石結構同時也可作為上部被動柔性防護網(wǎng)的基礎。

對落石防治最重要的區(qū)域A區(qū)，建議防治工程分兩期實施，其中一期防治工程擬設置3道被動攔石設施，在A區(qū)懸崖腳廠區(qū)公路內(nèi)側發(fā)電廠房—變電站—職工宿舍段設置第一道被動攔石設施，在A區(qū)最低一級懸崖頂設置第二道被動攔石設施，在A區(qū)、B區(qū)交界地帶的山梁位置設置第三道被動攔石設施。一期防治工程必須立即實施。

A區(qū)二期落石防治工程主要在發(fā)電廠房上游段，同樣也是擬設置3道被動攔石設施，特征位置也與一期相同，區(qū)別在于第一道被動攔石設施視觀測情況而定。

A區(qū)一期發(fā)電廠房—變電站—職工宿舍段廠區(qū)公路內(nèi)側擬建一平臺，盡管長路徑A-3、A-4的落點均不落在該擬建平臺上，但衍生的4種短路徑的落點基本可以到達該擬建平臺上，即第二道被動攔石設施外側形成的落石基本可以在擬建平臺上彈跳，因此，該擬建平臺對落石存在耗能作用。為減少擾動，該平臺采用主動柔性防護網(wǎng)，一端固定在懸崖腳，另一端固定在鋼筋混凝土攔石基礎上，該網(wǎng)不連續(xù)布置，中間留一定空隙，讓落石落入(或擊穿)該主動柔性防護網(wǎng)后盡量不反彈出該網(wǎng)之上而被限制在其下直至停止運動。

對A區(qū)落石的防治，還有一種措施是在A區(qū)全部或局部地帶設置主動柔性防護網(wǎng)，與被動柔性防護網(wǎng)比較而言，主動柔性防護網(wǎng)具有很多不足，因此，對于A區(qū)的落石防治，推薦采用被動攔石設施。

4.1.2 A區(qū)危巖和孤峰防治措施

對于危巖和孤峰，主要是對其裂縫進行充填灌漿、表面封閉處理，此外，對穩(wěn)定性最差的危巖2和危巖5臨空面、穩(wěn)定性最差的孤峰1的結構面傾向側，再布置一定量的系統(tǒng)錨桿加固處理。A區(qū)危巖和孤峰的加固屬于二期防治工程，是否同樣實施視觀測情況而定。

對于A區(qū)危巖和孤峰的防治，還有兩種措施：(1)爆破清除，由于爆破影響較難控制，還可能會誘發(fā)新的不穩(wěn)定因素甚至引發(fā)新的地質災害，因此不宜采用。(2)采用主動防護網(wǎng)加固，由于危巖和孤峰一旦失穩(wěn)不是局部掉塊現(xiàn)象，而是整體失穩(wěn)，主動防護網(wǎng)將會不起作用。由于A區(qū)危巖和孤峰的穩(wěn)定性不是很差，采用灌漿個別加上錨桿處理后，其穩(wěn)定性是可靠的，即使出現(xiàn)局部掉塊現(xiàn)象，第一道被動攔石設施完全能將其有效攔截[1]。

4.1.3 A區(qū)破碎帶巖體邊坡防治措施

對于破碎巖體帶邊坡，采用錨桿+表層掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土處理。A區(qū)危破碎巖體帶邊坡的加固屬于二期防治工程，是否實施也視觀測情況而定。

4.1.4 A區(qū)防治的其他建議

A區(qū)第一道被動攔石設施在施工期間，對廠區(qū)公路內(nèi)側坡面上的一條電壓10 kV的進線有影響，施工期間需要遷移，防治工程完工后，第二道被動攔石設施外側的落石對其可能有影響，故防治工程竣工后運行期間建議該電站進線不要遷回。

A區(qū)第一道被動攔石設施在施工期間，甚至第二、三道被動攔石設施及其他輔助設施施工期間，建議將廠區(qū)公路臨時封閉，待完工后重新開放，為防止意外發(fā)生，施工期間乃至竣工后運行期間，在廠區(qū)公路附近建議設置醒目的落石警示標志[2]。

4.2 B區(qū)防治措施

B區(qū)的防治設計內(nèi)容就是落石防治，重點是保護B區(qū)廠區(qū)公路，B區(qū)的防治設施屬于三期防治工程，是否實施視觀測情況并結合經(jīng)濟效益酌情確定。對于落石，同樣采用被動柔性防護網(wǎng)防治[3]。

根據(jù)B區(qū)落石運動的定量分析結果，B區(qū)落石防治僅需設置一道被動柔性防護網(wǎng)，該防護網(wǎng)設置在坡腳平緩地帶，為保證B區(qū)廠區(qū)公路的正常運行，被動柔性攔石網(wǎng)應設置在廠區(qū)公路內(nèi)側，為保證廠區(qū)公路正常運行，該攔石網(wǎng)離廠區(qū)公路曲線公切線有一定的距離。

5 結 語

在邊坡治理中，首先需要查明巖土體結構特征，然后結合不同地質采用不同的防治措施。對于落石，可以采用被動柔性防護網(wǎng)防治措施或者主動柔性防護網(wǎng)防治措施；對于危巖和孤峰，可以采用爆破清除或者主動防護網(wǎng)加固措施；對于裂縫，可以采用充填灌漿、表面封閉處理方式；對于破碎帶巖體邊坡，可以采用錨桿+表層掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土進行處理。在施工過程中，還應該加強質量控制，避免邊坡巖土體產(chǎn)生變形問題，提升邊坡穩(wěn)定性。

[1] 盧浩明，章松偉.高嶺頭二級水電站廠房后邊坡治理[J].山西建筑，2009(20)：101-103.

[2] 范芹，潘志軍，章啟國.某水電站廠房邊坡治理設計[J].浙江水利科技，2010(1)：32-34.

[3] 於汝山，許冬麗.某水電站廠房后高邊坡優(yōu)化設計[J].人民珠江，2011(S1)：82-85.

劉 勇(1976-)，男，仡佬族，高級工程師，主要從事巖土工程勘察工作。

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