象鼻嶺水電站工程地質(zhì)災(zāi)害的影響與防治

顧建 陳丹 張?zhí)炝?/p>

摘 要：隨著后水電時(shí)代來臨，在水電開發(fā)中，地質(zhì)災(zāi)害問題越來越突出。文章以實(shí)際工程為例，對工程區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要成因進(jìn)行分析，并針對特殊氣候和極端事件對地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)作用和擴(kuò)大效應(yīng)進(jìn)行討論，最后對工程建設(shè)期地質(zhì)災(zāi)害的影響及治理進(jìn)行探討，有效控制了地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)帶來的不利影響。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害 誘發(fā)作用 持續(xù)降雨

1.工程概況

象鼻嶺水電站位于貴州省威寧縣和云南省會(huì)澤縣交界的牛欄江上，系牛欄江河流梯級(jí)規(guī)劃中的第三級(jí)水電站，其上游為大巖洞水電站，下游為小巖頭水電站。象鼻嶺水電站為Ⅱ等大（2）型工程，水庫正常蓄水位1405m，總庫容2.63億m3，電站裝機(jī)容量240MW，壩址多年平均流量128m3/s，多年平均徑流量40.51億m3，多年平均輸沙量1205萬t，多年平均發(fā)電量9.30億kW·h，保證出力47.42MW。

象鼻嶺水電站2014年12月31日大江截流，2017年8月18日兩臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。工程建設(shè)期間，在2014年、2015年、2016年汛期均出現(xiàn)邊坡塌方、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，致使道路交通堵塞，安全隱患突出，對工程建設(shè)安全、進(jìn)度及投資造成了較大影響。

2.工程區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要成因

2.1構(gòu)造侵蝕形成不良地質(zhì)體

構(gòu)造侵蝕、溶蝕高山峽谷地貌分布幾乎涵蓋了牛欄江中下游河段的河谷地帶，是區(qū)域主要的地貌類型。由于河谷下切迅速，河流溯源侵蝕、襲奪現(xiàn)象在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)較為強(qiáng)烈，較大規(guī)模的崩塌、滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象普遍。水庫沿岸主要分布7處不良地質(zhì)體：庫首右岸堆積體（BT2、BT2-1）；庫區(qū)5處較大的崩塌和古滑坡堆積體，距壩均在5km以上。

其中B T 2崩塌堆積體位于大壩右岸上游約100m處，分布高程1410 ～1520m，順河向最大寬度約250m，面積約3.8×104m2，厚18～37.1m，體積約100×104m3，組成物質(zhì)主要為玄武巖巖塊、碎石夾少量粘土，為順向坡庫岸。由于213國道穿越此處，需對其采取工程措施進(jìn)行綜合處理。

2.2侵蝕中高山峽谷地貌沖溝發(fā)育

侵蝕中高山峽谷地貌分布于高坎子至大黑山一帶，為面積廣、厚度較大的二疊系玄武巖分布。受牛欄江及其支流的強(qiáng)烈下切侵蝕，地形相對高差大，河谷呈“V”型峽谷，山坡陡峻，沖溝發(fā)育。

象鼻嶺水電站工程料場至樞紐布置區(qū)域共發(fā)育25條沖溝，具體分布及影響區(qū)域?yàn)椋河野堆鼐€發(fā)育7條深切沖溝及8條淺切沖溝，影響區(qū)域包括213國道、料場、右岸纜機(jī)平臺(tái)、右岸場內(nèi)道路、生活及辦公區(qū)、大壩右岸、進(jìn)水口、地下廠房；左岸發(fā)育2條深切沖溝及8條淺切沖溝，影響區(qū)域包括纜機(jī)平臺(tái)、左岸場內(nèi)道路、水墊塘、大壩左岸。

2.3工程建設(shè)開挖卸荷影響

在象鼻嶺水電站工程建設(shè)期間，231國道從工程區(qū)域穿過，同時(shí)因施工需要在工程區(qū)域內(nèi)新建12條施工道路。新建施工道路時(shí)邊坡開挖卸荷、裸露加劇和擴(kuò)大了風(fēng)化、卸荷及崩塌、滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象的影響范圍，并因此滋生新的施工邊坡安全穩(wěn)定問題。工程區(qū)域施工道路風(fēng)化邊坡共16120m2。

3.特殊氣候和極端事件對地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)作用和擴(kuò)大效應(yīng)

3.1短時(shí)強(qiáng)降雨及持續(xù)降雨

象鼻嶺水電站工程所在區(qū)域地貌溝壑縱橫，降水較小，年降水量700mm左右，暴雨多出現(xiàn)在6、7、8月，持續(xù)降雨較少。

工程建設(shè)期間較大規(guī)模的塌方、泥石流災(zāi)害發(fā)生3次（2014年、2015年、2016年各一次），均發(fā)生于短時(shí)強(qiáng)降雨和持續(xù)降雨后，其中以2015年7月15日短時(shí)強(qiáng)降雨（3h降雨量85mm）造成的影響和后果最為嚴(yán)重。

2015年7月15日，由于工程區(qū)域長時(shí)間干旱少雨，地表疏松、穩(wěn)定性差，在短時(shí)強(qiáng)降雨情況下，大量洪水裹挾泥砂、碎石沿沖溝、坡面迅速形成泥石流，堵塞施工區(qū)域內(nèi)的截、排水設(shè)施，形成無組織排水，進(jìn)而對沿線邊坡造成大面積破壞，引發(fā)邊坡塌方、滾石、路基沖毀、泥石流污染等地質(zhì)災(zāi)害。

3.2地震

2014年8月3日魯?shù)榘l(fā)生6.5級(jí)地震，象鼻嶺水電站工程區(qū)域受地震影響，區(qū)域內(nèi)部分邊坡出現(xiàn)邊坡開裂、塌方、滾石等現(xiàn)象；象鼻嶺水電站由于地質(zhì)構(gòu)造影響，蓄水后存在一定程度的誘發(fā)地震危害，潛在水庫誘發(fā)地震的最大震級(jí)為4級(jí)左右，危險(xiǎn)庫段主要是水庫中部北西走向的牛欄江峽谷段，對庫壩及其附屬建設(shè)的影響可達(dá)Ⅵ度。

4.工程建設(shè)期地質(zhì)災(zāi)害的影響及治理

4.1不良地質(zhì)體的影響及治理

庫區(qū)5處崩塌和古滑坡堆積體預(yù)計(jì)蓄水后庫岸變形機(jī)制以塌岸和緩慢解體下滑為主，對工程安全無影響，需對其部分居民進(jìn)行搬遷和蓄水后加強(qiáng)變形穩(wěn)定監(jiān)測。

B T 2崩塌堆積體治理工作于2013年1月20日開始，2015年8月30日全部結(jié)束，共計(jì)完成土石方開挖18.6×104m3、預(yù)應(yīng)力錨索10束、錨桿2222根。根據(jù)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析成果，治理后BT2崩塌堆積體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

213國道公路分布高程1330～ 1495m，國道基本位于BT2-1堆積體中上部，經(jīng)設(shè)計(jì)對其安全和穩(wěn)定性復(fù)核，施工期該部位總體穩(wěn)定，雨季可能出現(xiàn)小規(guī)?？逅?，及時(shí)清理保暢。水庫蓄水后將可能影響213國道路基及電站建成后的上壩交通，視具體情況再行確定處理方案。

4.22015年7月15日發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害影響及治理效果

2015年7月15日因強(qiáng)降雨引起的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，工程區(qū)域內(nèi)道路交通全部中斷，嚴(yán)重危及人員、車輛、設(shè)備安全。施工區(qū)域內(nèi)共計(jì)發(fā)生塌方16處，土石方清挖量達(dá)84350m3，道路（含漿砌石擋墻、排水溝）損毀850m。大壩、廠房各施工部位全線停工，經(jīng)調(diào)集場內(nèi)各參建單位緊急搶險(xiǎn)15d后，場內(nèi)交通限制通行，各部位方逐漸恢復(fù)施工。同時(shí)全面開展地質(zhì)災(zāi)害治理工作，此次地質(zhì)災(zāi)害治理耗時(shí)8個(gè)月方全部完成。

2015年7月15日強(qiáng)降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多面廣，對其治理主要分兩種：（1）場內(nèi)主要交通道路邊坡治理；（2）工程結(jié)構(gòu)邊坡變形加固。

場內(nèi)交通道路邊坡治理主要針對大壩、廠房交通主通道（如左岸2#路、右岸4#路）和地方還建路，以避免施工單位巨額索賠和保障交通安全，促進(jìn)工程建設(shè)有序推進(jìn)。治理措施主要包括4個(gè)方面：（1）對失穩(wěn)邊坡增設(shè)擋墻護(hù)腳；（2）對失穩(wěn)邊坡進(jìn)行放坡清理后噴錨支護(hù)；（3）對水毀施工道路進(jìn)行硬化封閉；（4）增設(shè)截排水設(shè)施并定期清理，確保排水通暢。

工程結(jié)構(gòu)邊坡變形加固主要針對進(jìn)水口后邊坡，以確保工程安全。加固措施主要為增設(shè)貼坡混凝土及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行錨固，增加排水設(shè)施，加裝安全監(jiān)測儀器進(jìn)行安全監(jiān)測。

采取上述措施治理后，經(jīng)2016年6月19日強(qiáng)降雨（50mm）檢驗(yàn)，已治理部位未再發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，無結(jié)構(gòu)邊坡變形，場內(nèi)道路邊坡未治理部位有局部零星小型地質(zhì)災(zāi)害，同樣采取上述措施進(jìn)行處理；2017年汛期場內(nèi)未再發(fā)生塌方、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，工程建設(shè)得以正常進(jìn)行，治理措施卓有成效，效果顯著。

5.結(jié)束語

綜上所述，象鼻嶺水電站地質(zhì)災(zāi)害成因復(fù)雜，主要原因?yàn)樽匀恍纬傻牟涣嫉匦蔚刭|(zhì)條件與工程建設(shè)階段被施工進(jìn)一步破壞、擾動(dòng)、加劇后處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的風(fēng)化邊坡，遇特殊氣候或極端事件引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害并快速形成累積擴(kuò)大效應(yīng)，致使地質(zhì)災(zāi)害的影響范圍和治理費(fèi)用加大，約達(dá)工程建安總投資2.5～3.5%。后水電時(shí)期水電站建設(shè)開發(fā)逐漸走進(jìn)新疆、西藏等自然條件更加惡劣的地區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害的成功防治對于工程建設(shè)正常推進(jìn)將更加重要。地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)堅(jiān)持“以防為主，以治為輔，管控結(jié)合”的指導(dǎo)原則，多管齊下，才能有效應(yīng)對和減少地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)帶來的不利影響。

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