錦屏一級樞紐區(qū)右岸自然邊坡危巖體的綜合治理與防護

劉小強，趙 艷

（中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072）

錦屏一級樞紐區(qū)右岸自然邊坡危巖體的綜合治理與防護

劉小強，趙 艷

（中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072）

由于長期風(fēng)化、卸荷的作用，錦屏一級水電站樞紐區(qū)自然岸坡開挖區(qū)以外存在一定數(shù)量的危巖體，具有數(shù)量多、范圍廣、規(guī)模大、危害嚴(yán)重的特點，這些“高懸”于樞紐建筑物上部的危巖體在自然因素（如強降雨、漸進性風(fēng)化等）作用下可能局部會產(chǎn)生失穩(wěn)，形成高位崩塌，給工程施工期安全帶來重大威脅，在運行期還可能給樞紐區(qū)建筑物帶來重大破壞，甚至災(zāi)難性后果。因此，在對樞紐區(qū)右岸高位岸坡發(fā)育危巖體的分布、穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上，對危巖體對工程建筑物的危害性進行了綜合評價，因地制宜提出并總結(jié)了相應(yīng)的危巖體治理和防護措施，即主要采取主動治理與被動防護相結(jié)合、被動防護網(wǎng)之間“攔”、“導(dǎo)”相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、防護與安全監(jiān)測相結(jié)合的綜合治理與防護措施。

危巖體；主動防護網(wǎng)；被動防護網(wǎng)；安全監(jiān)測

1 概 況

錦屏一級水電站規(guī)模巨大，開發(fā)任務(wù)主要是發(fā)電，電站裝機容量3 600 MW，保證出力1 086 MW，多年平均年發(fā)電量166.2億kW·h，年利用小時數(shù)4 616 h。大壩為世界第一高拱壩，壩高305 m，水庫正常蓄水位1 880 m，死水位1 800 m，正常蓄水位以下庫容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。

樞紐區(qū)兩岸山體雄厚，谷坡陡峻，基巖裸露，相對高差千余米，為典型的深切“V”型谷。天然狀態(tài)下地應(yīng)力較高，在雨水、地下水、風(fēng)化、以及人類工程活動等因素作用下，裂隙帶拉裂擴張，在高位邊坡形成很多危巖體。

樞紐區(qū)右岸高位危巖體體積一般500～2 000 m3（最大的為猴子坡上方的右岸1區(qū)體積約12萬m3），主要位于1 950～2 450 m高程，分布范圍大，其可能影響的建筑物包括從上游進水口到下游導(dǎo)流洞出口的幾乎整個樞紐區(qū)范圍。危巖體在自然因素（如強降雨、漸進性風(fēng)化等）作用下可能局部會產(chǎn)生失穩(wěn)，形成高位崩塌，給工程施工期安全帶來重大威脅，在運行期還可能給樞紐區(qū)建筑物帶來重大破壞，甚至災(zāi)難性后果。

2 右岸危巖體主要特點

（1）右岸大理巖岸坡屬順向坡，基本失穩(wěn)模式為滑移－拉裂，即邊坡變形失穩(wěn)后，在后緣形成陡壁，陡壁由于風(fēng)化卸荷、水流侵蝕在其上形成危巖體。受風(fēng)化和被侵蝕的層面擠壓帶、綠片巖夾層成為危巖體發(fā)育的主要邊界，在風(fēng)化卸荷、水流侵蝕等作用下，形成以下3種變形失穩(wěn)模式：整體滑移、塊體崩滑、錯落破壞等；

（2）右岸危巖體分布范圍大，其可能影響的建筑物包括從上游進水口到下游導(dǎo)流洞出口的幾乎整個樞紐區(qū)范圍。不同區(qū)域危巖體變形失穩(wěn)后可能影響到的不同的建筑物，因此危巖體防護措施及強度應(yīng)根據(jù)影響的建筑物的重要性程度予以區(qū)別對待。

（3）右岸自然邊坡在地貌上呈陡、緩相間的臺階狀，危巖體主要分布在緩坡后緣高程2 100～2 320 m的陡壁，緩坡坡度約為30°～40°，且有一定的天然植被覆蓋。

（4）右岸危巖體處于高高程。對于危巖體實地調(diào)查難度加大，穩(wěn)定安全度難以定量化，給制定防護措施帶來難度。另外，危巖體施工條件差，限制了防護施工方法選擇。

3 危巖體危害性分析

3.1 右岸危巖體穩(wěn)定性評價

根據(jù)樞紐區(qū)地質(zhì)背景、危巖體形成條件及穩(wěn)定性控制條件，對危巖體穩(wěn)定性進行宏觀判斷。右岸34個區(qū)中穩(wěn)定性差的有7個區(qū)，穩(wěn)定性較差的有12個區(qū)，基本穩(wěn)定的有15個區(qū)。

3.2 危巖體危害等級

危巖體危害性等級是通過危巖體變形失穩(wěn)后對工程建筑物可能產(chǎn)生的危害性大小及可能產(chǎn)生的人身傷害程度來反映的。危巖體可能影響到的建筑物包括纜機平臺、大壩、廠房進水口等。

根據(jù)危巖體和對建筑物及人身安全的影響，把錦屏一級水電站樞紐區(qū)危巖體危害性分為3級，分別是危害性嚴(yán)重、危害性較嚴(yán)重、危害性一般。分級標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）危害性嚴(yán)重。影響大壩、電站進水口、廠房出線場、尾水洞出口等重要永久建筑物或可能造成重大的人身傷亡，如危巖體失穩(wěn)，對工程造成重大的直接影響。

（2）危害性較嚴(yán)重。影響水墊塘二道壩等永久建筑物，如危巖體失穩(wěn)，對工程造成較大的直接影響，但可修復(fù)。

（3）危害性一般。對導(dǎo)流洞進出口、纜機平臺、上下游圍堰、高線混凝土系統(tǒng)等施工期建筑物構(gòu)成影響。

4 右岸危巖體防護設(shè)計

4.1 危巖體防護基本原則

綜合危巖體的穩(wěn)定條件、基本地形地質(zhì)條件，考慮危巖體對不同建筑物的影響，考慮可實施的工程措施，擬定危巖體防護基本原則為：

（1）危巖體的防護主要考慮危巖體自身的穩(wěn)定性、危巖體失穩(wěn)的危害性等級及危巖體的規(guī)模三個因素，并據(jù)此采用不同程度的的防護標(biāo)準(zhǔn)。

（2）由于施工條件的限制，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，防護措施以主動防護網(wǎng)、被動防護網(wǎng)、錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索為主。

（3）由于目前調(diào)查精度、調(diào)查手段等原因，危巖體穩(wěn)定安全度難以定量化，危巖體防護應(yīng)盡量采取整體防護。

（4）防護工程應(yīng)盡量不開挖，少擾動，并應(yīng)自上而下施工，注意施工程序，防止施工干擾，加強施工安全管理。

（5）對穩(wěn)定差、較差，體積較大的危巖體進行安全監(jiān)測。

4.2 右岸危巖體防護思路

由于危巖體與水工建筑物高差較大，且危巖體分布范圍較大，全部采取主動防護網(wǎng)經(jīng)濟性較差。因此針對穩(wěn)定性差的危巖體設(shè)置主動防護網(wǎng)外，在可能滾石滾落區(qū)域設(shè)置被動防護網(wǎng)，既可以對塊徑大、危害性大的局部區(qū)域防護，又對零星散步的落石進行攔截，保證了對下部水工建筑物的有效防護。

右岸危巖體與水工建筑物之間高差較大，其下部為緩坡，可設(shè)多重被動防護網(wǎng)，層層消解滾石能量；緩坡植被覆蓋，能有效削減滾石能量，可作為防護的生態(tài)措施，結(jié)合工程措施共同防護。

4.3 右岸危巖體防護治理方案

（1）主動防護網(wǎng)。根據(jù)危巖體危害性分級，對不同危巖體分別采取不同措施進行處理。

①對自身穩(wěn)定性地質(zhì)評價為穩(wěn)定性差和穩(wěn)定性較差的危巖體，采用錨桿＋主動防護網(wǎng)加固，錨桿和主動防護網(wǎng)為一整體，錨桿采用φ28 mm砂漿錨桿，間排距一般為3 m，長為6 m或9 m。

②在自身穩(wěn)定性地質(zhì)評價為穩(wěn)定性差和穩(wěn)定性較差的危巖體中，對于體積較大、自身穩(wěn)定性評價為穩(wěn)定性差，如1區(qū)危巖體，如其失穩(wěn)將可能對永久建筑物構(gòu)成影響，采用錨索支護，進行整體變形安全監(jiān)測，根據(jù)整體變形安全監(jiān)測的情況，適時加強防護措施，防止危巖體出現(xiàn)失穩(wěn)。

（2）被動防護網(wǎng)：

①右岸1區(qū)危巖體位于尾水洞出口上方，體積較大，穩(wěn)定性較差，危害性嚴(yán)重，在其下方1 850 m、1 800 m高程及尾水洞出口開口線外設(shè)多道被動防護網(wǎng)，以防護危巖體掉塊對建筑物的危害。

②右岸危巖體（2～34區(qū)危巖體）多分布于陡崖，由于危巖體分布高程高、范圍大，目前施工難度大、周期長，因此在危巖體與纜機平臺、出線場等建筑物之間根據(jù)地形條件設(shè)置了多道被動防護措施，以保證低高程施工安全。即從2 260 m高程順坡向下延伸至1 960 m高程的7號公路布置一道被動防護網(wǎng)，并分別沿2 200 m、2 150 m、2 100 m、2 050 m、2 000 m、1 965 m高程布置6道水平被動防護網(wǎng)。

③各層防護網(wǎng)之間“攔”、“導(dǎo)”相結(jié)合。一方面對滑落的危巖體層層攔截，降低其速度以消解能量；另一方面為便于清理滑落危巖體，被動防護網(wǎng)順勢延伸至7號公路，便于及時清理危巖體。整個被動防護網(wǎng)群，層層消能，共同作用，防護危巖體對工程的危害。

（3）工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合，被動防護網(wǎng)與森林植被相結(jié)合。盡量保留森林植被既能起到有效的防護危巖體的作用，消解滑落危巖體能量，又能減小工程施工對環(huán)境的破壞，形成環(huán)境保護與工程安全雙贏的良性循環(huán)（見圖1）。

（4）由于目前對危巖體的基本地質(zhì)條件的了解還有限，施工條件也相當(dāng)惡劣，目前防護措施只針對危巖體表面的局部危石失穩(wěn)垮塌進行治理，并布置監(jiān)測設(shè)施。以后將根據(jù)危巖體監(jiān)測的情況，及時調(diào)整危巖體治理措施。

圖1 錦屏一級樞紐區(qū)右岸自然邊坡危巖體防護示意

5 結(jié) 語

（1）根據(jù)樞紐區(qū)地質(zhì)背景、危巖體形成條件及穩(wěn)定性控制條件，危巖體自身地質(zhì)穩(wěn)定性評價有三類，分別是穩(wěn)定性差、穩(wěn)定性較差和基本穩(wěn)定。對于穩(wěn)定性差和穩(wěn)定較差的危巖體，采用較高的防護標(biāo)準(zhǔn)，對于基本穩(wěn)定的危巖體，采用較低的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，對于規(guī)模較大的危巖體，適當(dāng)提高防護標(biāo)準(zhǔn)。

（2）根據(jù)危巖體和對建筑物及人身安全的影響，把錦屏一級水電站樞紐區(qū)右岸危巖體危害性分為危害性嚴(yán)重、危害性較嚴(yán)重、危害性一般3級。在危巖體防護加固中，如危巖體失穩(wěn)危害性嚴(yán)重，則在考慮危巖體自身穩(wěn)定性和體積的基礎(chǔ)上，提高危巖體的防護標(biāo)準(zhǔn)；如危巖體失穩(wěn)危害性一般，則適當(dāng)考慮降低危巖體的防護標(biāo)準(zhǔn)。

（3）根據(jù)錦屏一級水電站樞紐區(qū)右岸危巖體的基本地形地質(zhì)條件、危巖體自身的穩(wěn)定性、現(xiàn)場施工條件，防護工程應(yīng)不開挖，少擾動，防護的主要工程措施為：柔性被動防護網(wǎng)；主動防護網(wǎng)加錨桿支護；長錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索；攔石墻、漿砌石及混凝土支頂、混凝土嵌補。開挖和清理應(yīng)視危巖體具體情況，在局部使用，并應(yīng)自上而下施工，注意施工程序，防止施工干擾，加強施工安全管理。

（4）根據(jù)危巖體危害性及分布特點、下部地形條件等，針對穩(wěn)定性差的危巖體設(shè)置主動防護網(wǎng)外，在可能滾石滾落區(qū)域設(shè)置被動防護網(wǎng)，既可以對塊徑大、危害性大的局部區(qū)域防護，又對零星散步的落石進行攔截，保證了對下部水工建筑物的有效防護。

（5）綜合處理。結(jié)合錦屏一級水電站現(xiàn)場實際情況，對右岸危巖體防護治理方案主要采取綜合處理的方式：主動治理與被動防護相結(jié)合、被動防護網(wǎng)之間“攔”、“導(dǎo)”相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、防護與安全監(jiān)測相結(jié)合的方式等，將危巖體防護與工程安全作為有機體統(tǒng)一起來進行考慮。

（6）上述治理防護措施根據(jù)目前勘探情況設(shè)計，待資料完善，還應(yīng)根據(jù)危巖體詳細(xì)地質(zhì)情況及滾石統(tǒng)計成果等，建立模型對滾石進行模擬計算，以便據(jù)此調(diào)整防護網(wǎng)設(shè)置部位及參數(shù)等。

［1］ 陳洪凱，唐紅梅.三峽水庫區(qū)危巖防治技術(shù)［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2005（6）.

［2］ 陳洪凱，王蓉.危巖研究現(xiàn)狀及趨勢綜述［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003，22（3）.

［3］ 郭艷萍，彭馭濤.SNS柔性防護設(shè)施在錦屏水電站的應(yīng)用［J］.水利水電施工，2005，96（4）.

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1003－9805（2015）02－0021－03

2014－09－22

劉小強（1979－），男，四川大英人，碩士，從事水工結(jié)構(gòu)計算及設(shè)計工作。