某水電站泥質(zhì)邊坡處理

康曉娟，許戰(zhàn)軍

(中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，西安 710065)

1 邊坡概況及地形、地質(zhì)條件

該水電站為跨流域引水式電站，電站廠房位于山梁坡腳，邊坡最大坡高101 m，開挖坡比1∶(1.2～1.6)。

廠房后邊坡地形為山梁，邊坡呈下陡上緩，山梁上游側(cè)坡較陡，自然坡度45°～55°，局部為65°；下游側(cè)坡較緩，自然坡度25°～35°，局部臨沖溝段為55°。山梁兩側(cè)發(fā)育有沖溝，上游側(cè)沖溝規(guī)模較大。坡體地層分為3層結(jié)構(gòu):第1層為連續(xù)分布的紫紅色砂質(zhì)黏土類，松散無膠結(jié)；第2層為泥質(zhì)膠結(jié)的崩坡積碎石土，雖然密實，但遇水后易軟化，且不連續(xù)；第3層為黃色、黑色、白色、紫色四色泥巖。

2 邊坡病害特征

廠房后邊坡開挖過程中陸續(xù)出現(xiàn)以下病害。

(1) 軟化變形

廠房后邊坡右側(cè)有一條天然沖溝,沖溝常年有水，廠房邊坡開挖后地下水沿坡面出露，在右側(cè)邊坡形成若干個出水點，出水量不大但很分散。坡面長期受水的軟化作用后局部出現(xiàn)大的變形，局部最大變形達(dá)1～2 m。

(2) 拉裂縫

隨著邊坡開挖下切，廠房后邊坡出現(xiàn)拉裂縫，隨著下切的加深，拉裂縫寬度逐漸加寬，裂縫逐漸增多，拉裂縫平均寬度25 mm左右，主要集中在右側(cè)邊坡，左側(cè)邊坡基本未發(fā)現(xiàn)拉裂縫。

(3) 崩 塌

鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)下切坡腳導(dǎo)致局部拉裂縫加寬加多，裂縫發(fā)展到一定程度后整個坡面出現(xiàn)泥巖崩解坍塌。

(4) 雨水沖溝

工程期雨季降雨集中且降雨量大，泥巖坡面抗沖能力差，降雨在坡面形成多處沖溝，最深達(dá)80 cm左右，寬度1～2 m。

(5) 坡面松動噴混凝土失穩(wěn)

雨季期間用于保護開挖面的掛網(wǎng)噴混凝土面整體與坡面脫離掉落。

3 破壞機理分析

該水電站廠房后邊坡出現(xiàn)以上現(xiàn)象主要與地質(zhì)構(gòu)造、巖性和水的作用密不可分。從規(guī)律看，左側(cè)邊坡好于右側(cè)邊坡，上部好于下部，這種規(guī)律與地下水活動規(guī)律一致。

邊坡右側(cè)存在一條常年有水的沖溝，地下水沿沖溝向山體內(nèi)滲透，左側(cè)邊坡地下水出漏，坡面出現(xiàn)多個出水點。泥巖強度低、易崩解、吸水膨脹、失水收縮開裂。這些巖石特征和豐富的地下水導(dǎo)致邊坡坡腳泥巖軟化、引起地表開裂，誘發(fā)廠房后邊坡產(chǎn)生向基坑方向的變形。鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)切腳開挖，加劇后邊坡局部開裂變形，坡體“下部變形量大，上部變形量小”，屬典型“牽引式”變形特征。當(dāng)變形發(fā)展到一定程度后出現(xiàn)失穩(wěn)崩塌破壞。坡面變形和拉裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致雨水進(jìn)入，將噴混凝土和邊坡結(jié)合面細(xì)顆粒帶走掏空，引起噴混凝土面失去支撐而脫離滑落。

4 處理措施

(1) 加快廠房基坑混凝土澆筑，盡早回填場坪壓腳

為了降低廠房基坑對廠房后邊坡的影響，現(xiàn)場調(diào)整施工計劃，首先施工廠房四周一期混凝土封閉廠房基坑，并提前對上游場坪進(jìn)行回填處理，既降低邊坡高度也為邊坡坡腳提供了壓載。

(2) 邊坡回填

施工期廠房邊坡形成大量的拉裂縫，分布范圍較廣，且裂縫較寬。另外在邊坡高處局部形成坍塌和松動體。這些部位不進(jìn)行處理不但影響邊坡運行安全，也不滿足環(huán)境美化的要求。在邊坡已經(jīng)形成的條件下，機械很難再去對邊坡進(jìn)行處理。針對現(xiàn)場實際情況，確定在滿足廠房上游交通和變壓器布置的前提下，對廠房后邊坡進(jìn)行回填處理?；靥铙w坡面坡度為1∶2，回填高度為邊坡高度的1/3?；靥铙w采用碎石土回填，分層碾壓，壓實系數(shù)不小于0.92。坡面采用斜坡碾壓或采用超填削坡?；靥铙w范圍內(nèi)的松動邊坡，必須把松動體分層挖出并回填碾壓至密實?；靥铙w內(nèi)布置4層排水盲溝，排水盲溝出口要與橫向或縱向排水溝相接。

(3) 坡面防護+系統(tǒng)排水

對回填體以上未出現(xiàn)拉裂縫的邊坡采用框格梁+植草的方式進(jìn)行防護。其它邊坡直接植草護面，草皮表面用鋼絲網(wǎng)固定。整個坡面布置系統(tǒng)排水，各級馬道坡腳和回填體坡面均布置橫向排水溝和縱向排水溝。在地下水豐富的部位布置排水花管(反濾土工布包裹)，花管排距5 m、深4 m、直徑10 cm、仰角10°、外露10 cm。

(4) 布置監(jiān)測點

邊坡處理完成后在整個邊坡布置了永久觀測點，用于對邊坡的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

5 結(jié) 語

采取以上措施后，經(jīng)過1 a的運行，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示邊坡未發(fā)生大的變形，邊坡整體穩(wěn)定安全。總結(jié)該邊坡的處理過程，有以下幾點認(rèn)識可為其它類似邊坡處理提供借鑒。

(1) 對于泥巖邊坡治水是關(guān)鍵

泥巖遇水軟化特性決定治理泥巖邊坡必先治水。泥質(zhì)邊坡勘察中要重視對地下水的勘探，邊坡開挖前要制定完善的水處理措施，利用排水花管等方式將地下水提前引出并排走，泥巖的性質(zhì)確定其出漏的地下水很分散，往往以出水點或者整個面出水方式向外排水，在坡面收集的難度很大。

(2) 加寬馬道比放緩邊坡更有效

泥巖邊坡在沒有水作用的情況下邊坡整體穩(wěn)定性較好，施工過程中經(jīng)過太陽暴曬、雨水浸泡等自然作用往往出現(xiàn)淺層的病害。留有足夠?qū)挼鸟R道不但可以提高邊坡的穩(wěn)定性，而且一旦邊坡出現(xiàn)病害方便機械進(jìn)入進(jìn)行處理。

(3) 重視邊坡表面防護，宜早不宜晚，宜柔性

泥巖邊坡抗沖刷能力弱且易變形，開挖過程中要及時支護，采用柔性防護措施有更好的適應(yīng)變形的能力，不易發(fā)生因為邊坡的變形而引起支護結(jié)構(gòu)的破壞，對于降雨強烈的地區(qū)種植草皮是一種非常有效的方式。