瀑布溝電站庫區(qū)萬工管山造田塌岸預(yù)測(cè)與治理設(shè)計(jì)

蔡斌

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

瀑布溝電站庫區(qū)萬工管山造田塌岸預(yù)測(cè)與治理設(shè)計(jì)

蔡斌

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

瀑布溝水電站水庫蓄水運(yùn)行后，出現(xiàn)了一系列塌岸、浸沒等庫岸再造工程問題，管山造田塌岸為瀑布溝庫區(qū)典型坍塌型庫岸再造，本文主要對(duì)塌岸變形破壞現(xiàn)象、岸坡地質(zhì)特征及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出塌岸治理設(shè)計(jì)方案。

瀑布溝；岸坡穩(wěn)定；塌岸；治理

1 概 述

萬工管山造田塌岸區(qū)位于漢源縣萬工管山鄉(xiāng)，距漢源縣城約15 km，交通方便。

瀑布溝水電站2009年10月開始蓄水。目前，水庫水位經(jīng)歷了三次完整的上升和消落過程。在此期間，臺(tái)地前緣因受周期性水位抬升、消落及浪蝕作用，岸坡被淘刷、磨蝕、搬運(yùn)，使管山造田處范圍內(nèi)的兩條沖溝（管溝和小年溝）兩側(cè)陸續(xù)出現(xiàn)了一系列塌岸現(xiàn)象。

萬工管山造田為瀑布溝工程移民集中安置用地，約10 hm2。在庫水長(zhǎng)期作用下，沖溝塌岸范圍將繼續(xù)變大，臨近溝谷邊緣農(nóng)田將被破壞；且溝谷內(nèi)緣距民房?jī)H15～20 m，可能危及造田及臺(tái)地上部民房安全。目前塌岸破壞農(nóng)田約0.17 hm2，因此，進(jìn)行工程治理十分必要。

通過工程治理，確保人均耕地占有量極其少的移民安置土地。所涉及的范圍主要為管山造田2條沖溝范圍。治理工程包括固腳擋墻、護(hù)坡及地表截排水溝。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 基本地質(zhì)條件

該塌岸位于大渡河左岸萬工鄉(xiāng)管山村造田平臺(tái)一帶，平臺(tái)高程851 m，平臺(tái)前緣為漿砌石護(hù)坡。管山造田處范圍內(nèi)的兩條沖溝（管溝和小年溝）兩側(cè)陸續(xù)出現(xiàn)了一系列塌岸現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為：沖溝兩側(cè)粉質(zhì)粘土及砂卵礫石岸坡發(fā)生塌岸，現(xiàn)溝底寬已達(dá)20～30 m，垂直庫岸長(zhǎng)約100～150 m，局部已破壞了造田平臺(tái)前緣的漿砌石護(hù)坡，并破壞臨近溝壁的農(nóng)田（見照片1、2）。

該臺(tái)地從上到下依次為第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3

al＋pl），主要為粉質(zhì)粘土，局部含碎礫石；第四系上更新統(tǒng)沖積堆積（Q3al）砂卵礫石層；下伏昔格達(dá)組（Q1

x）粉細(xì)砂巖。

（1）第四系沖洪積粉質(zhì)粘土層（Q3al＋pl）。該層多呈褐紅色，稍濕－濕，可塑，部分地段可見白色豆?fàn)钼}質(zhì)結(jié)核，含量約1%～3%，分布極不均勻；一般含有砂巖角礫、碎石，砂巖角礫及碎石多數(shù)已強(qiáng)風(fēng)化，粒徑一般20～60 mm，個(gè)別可達(dá)15cm，含量5%～15%。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度：7.60～12.90 m，平均約9 m；層底標(biāo)高：836.92～850.84 m，平均845 m。該層表層0.2～0.5 m為根植土。

（2）第四系沖積堆積砂卵礫石層（Q3al）。該層普遍分布于造田場(chǎng)地中部與前緣，埋深7.60～12.90 m，可見厚度4.62～13.68 m。褐灰色，稍濕，卵石成分以巖漿巖為主，沉積巖次之，次園狀，磨園度差，粒徑一般為2～7 cm，50%左右的卵石，40%左右礫砂及園礫，含10%的泥質(zhì)。下游沖溝見厚約1～2 m砂層透鏡體。

（3）昔格達(dá)組（Q1x）粉細(xì)砂巖。該層以泥質(zhì)粉細(xì)砂巖為主，產(chǎn)狀近于水平，具有一定的抗沖刷、掏蝕能力，為中軟巖，但在庫水長(zhǎng)期浸泡和沖刷作用下，將會(huì)慢慢崩解。該層分布在砂卵礫石層之下。

場(chǎng)區(qū)為沖洪積臺(tái)地，場(chǎng)區(qū)及其周邊未見影響場(chǎng)區(qū)整體穩(wěn)定性的滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

場(chǎng)地水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地下水主要接受大氣降水、灌慨水渠、農(nóng)灌水補(bǔ)給，接受補(bǔ)給有限，向大渡河排泄。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，塌岸主要受兩方面因素的控制：

（1）溝側(cè)地形較陡，坡度一般65°～75°，岸坡穩(wěn)定性較差；造田平臺(tái)為二元結(jié)構(gòu)的階地，下部為砂卵礫石層，上部為灰～黃褐色粉質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土力學(xué)性質(zhì)較差；以上是溝坡發(fā)生塌岸的內(nèi)在地質(zhì)原因。

（2）水庫蓄水后，一方面受水的浸泡作用，使溝側(cè)粉質(zhì)粘土層浸潤(rùn)軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低；另一方面受庫水浪蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用，導(dǎo)致溝坡發(fā)生塌岸破壞；是發(fā)生塌岸破壞的主要外在原因。

2.2 塌岸預(yù)測(cè)

管山造田區(qū)位于大渡河左岸萬工鄉(xiāng)管山村造田平臺(tái)一帶，造田平臺(tái)為二元結(jié)構(gòu)的階地，平臺(tái)前緣為局部段有漿砌石護(hù)坡，通過對(duì)該段岸坡出現(xiàn)的變形破壞現(xiàn)象分析，該區(qū)塌岸是由于局部岸坡地形地質(zhì)條件差，在水庫蓄水浪蝕作用下引發(fā)的塌岸變形破壞，岸坡目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

水庫蓄水后，兩條沖溝溝側(cè)地形較陡，坡度一般65°～75°，上部為灰～黃褐色粉質(zhì)粘土，其力學(xué)性質(zhì)較差，一方面受水的浸泡作用，使溝側(cè)粉質(zhì)粘土層浸潤(rùn)軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低；另一方面受庫水浪蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用，導(dǎo)致溝坡發(fā)生塌岸破壞。

為預(yù)測(cè)兩溝附近側(cè)塌岸范圍及規(guī)模，根據(jù)有關(guān)規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合漢源附近相關(guān)工程以及《漢源縣萬工鄉(xiāng)管山安置點(diǎn)移民安置工程巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，對(duì)兩條沖溝岸坡進(jìn)行剖面分析，確定岸坡塌岸最終寬度。該處塌岸預(yù)測(cè)的主要土體穩(wěn)定坡角建議值見表1。塌岸預(yù)測(cè)采用兩段法進(jìn)行塌岸預(yù)測(cè)。按圖解法進(jìn)行預(yù)測(cè)（見圖1），管溝兩側(cè)預(yù)測(cè)塌岸寬度10～40 m，面積1.0萬m2；小年溝上游側(cè)塌岸寬度12～29 m，面積0.34萬m2。

2.3 巖土體物理力學(xué)特性

根據(jù)試驗(yàn)成果和工程類比確定巖土體物理力學(xué)性指標(biāo)建議值見表2。

圖1 預(yù)測(cè)塌岸范圍示意

表1 塌岸預(yù)測(cè)穩(wěn)定坡角建議值

表2 巖土體物理力學(xué)指標(biāo)地質(zhì)建議值

3 工程治理設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則及方案擬定

管山造田系利用Ⅲ級(jí)階地緩坡地形進(jìn)行回填，在851 m形成造地平臺(tái)，臨庫岸坡采用漿砌石護(hù)坡處理，管溝、小年溝兩沖溝側(cè)岸坡未進(jìn)行防護(hù)處理。根據(jù)地質(zhì)對(duì)該段岸坡穩(wěn)定性分析，造地平臺(tái)臨庫岸坡整體穩(wěn)定，前緣因水庫蓄水后在庫水升降浪蝕作用下導(dǎo)致造地外側(cè)岸坡產(chǎn)生塌岸破壞。為確保造地平臺(tái)安全，確定以下治理原則：

（1）岸坡采用固腳護(hù)坡處理，對(duì)已產(chǎn)生塌岸的地段進(jìn)行必要的清挖順坡，坡腳宜采用擋墻加固，坡面采用漿砌石或混凝土面板護(hù)坡，以控制塌岸的進(jìn)一步擴(kuò)展危及造地平臺(tái)安全。

（2）管溝、小年溝兩沖溝順坡塌岸較嚴(yán)重，采用擋墻護(hù)坡方案受地形條件制約，擋墻布置比較困難、投資較大，且效果較差，宜采用回填造地，引排溝水的方式進(jìn)行，可增加適量耕地。

（3）坡面排水，設(shè)置排水孔，地下水及時(shí)排出，減少地下水對(duì)邊坡破壞。

（4）造地排水和管溝、小年溝溝水處理，造地外緣設(shè)置排水溝，兩沖溝設(shè)置排水渠，減少地表水下滲對(duì)邊坡的破壞。

據(jù)以上原則，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮減少開挖，降低擋墻高度，沖溝護(hù)坡處理思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

最終方案確定為：固腳擋墻＋護(hù)坡＋沖溝護(hù)坡。

3.2 治理工程設(shè)計(jì)

3.2.1 工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本區(qū)域治理主要針對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田，按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94）第3.0.1條規(guī)定：防護(hù)人口小于20萬，防護(hù)耕地小于2萬hm2，防護(hù)等級(jí)為四級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)20～10年一遇。堤防工程防洪建筑物級(jí)別為5級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)（洪水重現(xiàn)期）取20年。按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286－98）岸坡及擋墻穩(wěn)定安全系數(shù)允許值見表3。

表3 擋墻及岸坡穩(wěn)定安全系數(shù)允許值

3.2.2 方案設(shè)計(jì)

塌岸治理設(shè)計(jì)采用“固腳擋墻＋護(hù)坡＋沖溝護(hù)坡”。即下部采用衡重式擋墻加固坡腳，基礎(chǔ)置于砂卵礫石層上，擋墻高4～6 m；擋墻頂部以上至851 m高程進(jìn)行厚30 cm混凝土1∶1.75坡比護(hù)坡，坡體內(nèi)進(jìn)行卵礫石回填；在管溝和小年溝順溝向各設(shè)置一條C15混凝土排水渠，底板寬3.0 m，厚1.0 m，排水渠護(hù)坡采取1∶1.5坡比，厚度0.5m，排水渠上部邊坡采取1∶2混凝土護(hù)坡，排水渠縱向順溝布置。典型設(shè)計(jì)剖面見圖2，平面布置見圖3。

3.2.3 岸坡穩(wěn)定性計(jì)算

塌岸區(qū)覆蓋層的計(jì)算參數(shù)取地質(zhì)建議指標(biāo)，填筑料計(jì)算參數(shù)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)類比確定。

坡體穩(wěn)定計(jì)算工況：①施工完建；②正常蓄水位；③水位驟降；④正常蓄水位＋地震。

穩(wěn)定計(jì)算對(duì)每種工況進(jìn)行了全斷面最危險(xiǎn)滑弧進(jìn)行搜索，求最小安全系數(shù)。岸坡典型剖面4－4計(jì)算結(jié)果見表4，穩(wěn)定計(jì)算剖面示意見圖4，從計(jì)算結(jié)果可見，典型剖面的安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

3.2.4 擋墻穩(wěn)定性計(jì)算

擋墻穩(wěn)定性計(jì)算的荷載組合見表5，擋墻穩(wěn)定性計(jì)算成果見表6。在各種工況下?lián)鯄够€(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、基底應(yīng)力最大值與最小值之比均滿足規(guī)范要求。

圖2 治理設(shè)計(jì)典型斷面示意

圖3 治理設(shè)計(jì)平面布置示意

表4 處理后岸坡4－4剖面穩(wěn)定計(jì)算安全系數(shù)

圖4 穩(wěn)定計(jì)算剖面示意

表5 荷載組合

表6 擋墻穩(wěn)定性計(jì)算成果

4 結(jié) 語

本工程防治目標(biāo)為通過對(duì)管山造田塌岸區(qū)進(jìn)行工程治理，確保庫岸穩(wěn)定，保護(hù)農(nóng)田，并盡量不減少農(nóng)田。治理方案從技術(shù)、施工難度、費(fèi)用和社會(huì)影響等方面綜合分析比較，采用“固腳擋墻＋護(hù)坡＋沖溝護(hù)坡”處理方案，此方案采取清挖順坡，護(hù)坡處理，可減少開挖，降低擋墻高度，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行。

P642.21

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1003－9805（2015）02－0039－05

2013－10－08

蔡 斌（1980－），男，四川巴中人，碩士，高級(jí)工程師，從事工程地質(zhì)勘察工作。