湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的護(hù)坡方法

陸繼鑫，李曉燕，李曉林，吳昱輝

(1.遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310000；3.中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

1 基本情況

湯河水庫(kù)是太子河支流湯河干流上的一座以防洪、工業(yè)和城市生活用水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程[1]。

湯河水庫(kù)的建設(shè)經(jīng)歷了興建期、續(xù)建期、保壩加固期三個(gè)階段。雖經(jīng)過(guò)保壩加固設(shè)計(jì)，但經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，存在諸多老化問(wèn)題及安全隱患。據(jù)《湯河水庫(kù)工程安全分析綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》，湯河水庫(kù)大壩安全類(lèi)別評(píng)定為Ⅲ類(lèi)，屬病險(xiǎn)水庫(kù)，因此需對(duì)湯河水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固從而解決湯河水庫(kù)老化及安全隱患問(wèn)題。

湯河水庫(kù)原溢洪道引渠段、泄槽段及大壩東側(cè)上壩路側(cè)為天然裸露巖石高陡邊坡，由于坡面巖石風(fēng)化、風(fēng)吹日曬、地震以及人為因素的影響，存在發(fā)生垮塌、孤石滾落、山體滑坡等邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，另外存在產(chǎn)生山體滑移造成的水庫(kù)庫(kù)區(qū)崩塌潰岸、溢洪道行洪受阻等風(fēng)險(xiǎn)。因此在湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，對(duì)湯河水庫(kù)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)的高、危、裸露的不良地質(zhì)邊坡進(jìn)行加固防護(hù)是非常重要的。

2 護(hù)坡方法

湯河水庫(kù)所處弓長(zhǎng)嶺區(qū)湯河鎮(zhèn)，具有發(fā)達(dá)的溫泉旅游產(chǎn)業(yè)，同時(shí)水庫(kù)下游生態(tài)濕地區(qū)建設(shè)已具規(guī)模的特點(diǎn)。因此在湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，護(hù)坡方法在保證對(duì)安全的前提下，還應(yīng)充分考慮與周邊自然生態(tài)環(huán)境的和諧一致性。

邊坡防護(hù)技術(shù)措施分為工程類(lèi)防護(hù)和柔性防護(hù)兩大類(lèi)。在湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的邊坡防護(hù)中，以提高邊坡自身穩(wěn)定性為主，人工治理措施為輔。施工過(guò)程中以因地制宜為原則，根據(jù)不同工程位置及地質(zhì)條件，采用柔性生態(tài)邊坡防護(hù)技術(shù)，用軟體特殊環(huán)保材料取代高耗能的鋼筋混凝土、石材等硬體剛性材料。柔性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水土保持與生態(tài)綠化一次完成，是綜合生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能與柔性結(jié)構(gòu)邊坡建設(shè)新技術(shù)[3]。

2.1 噴射混凝土護(hù)坡方法

湯河水庫(kù)泄洪洞進(jìn)口處施工部位均為裸露不規(guī)則巖石邊坡，此處不具備施做混凝土板護(hù)坡的條件。另外泄洪洞口處位于水位變化區(qū)，因此也不適合采用生態(tài)護(hù)坡。為防止巖石繼續(xù)風(fēng)化而剝落入庫(kù)，為保證庫(kù)區(qū)及泄洪洞進(jìn)口安全，在此處實(shí)際施工采用噴射混凝土護(hù)坡方法。如圖1所示。

施工過(guò)程中，噴射混凝土采用濕噴法施工。首先將巖體表面松動(dòng)巖塊、浮渣及巖渣等覆蓋堆積物清理干凈后，在指定部位的巖面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與巖面距離為3～5cm，然后進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)，鋼筋保護(hù)層厚度不小于4cm。噴射混凝土的回彈率不大于15%，在噴射混凝土終凝2h后，進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。

圖1 泄洪洞進(jìn)口噴射混凝土

2.2 噴錨混凝土塑石護(hù)坡方法

在大壩東側(cè)上壩路的立陡邊坡段有大面積風(fēng)化較重的巖石，時(shí)有孤石從山體滾落，對(duì)車(chē)輛通行及人員安全均存在隱患。此處位于整個(gè)大壩庫(kù)區(qū)的核心位置，上有青山，下有碧水，若采用噴射混凝土護(hù)坡方法，雖可滿足工程加固要求，但灰色色調(diào)及不規(guī)則的造型與周邊自然環(huán)境及大壩防浪墻、砌石護(hù)坡等工程造型部位均不協(xié)調(diào)，因此對(duì)此工程部位施工中采用噴錨混凝土塑石護(hù)坡方法，既滿足了工程安全需要，又與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

施工時(shí)，先對(duì)此部位山體表面松動(dòng)的巖石進(jìn)行橇挖排險(xiǎn)工作，清除浮石、孤石、浮渣等不穩(wěn)定巖體。然后進(jìn)行噴錨混凝土施工，施工要點(diǎn)與2.1節(jié)相同。最后進(jìn)行細(xì)部造型，采用砂漿抹灰造型，如圖2所示。然后上色、面油處理，清洗養(yǎng)護(hù)。造型處理后的應(yīng)用效果如圖3所示。

圖2 噴射混凝土塑石造型施工期圖

圖3 噴射混凝土塑石造型完建期實(shí)景圖

2.3 客土噴播防護(hù)生態(tài)綠化護(hù)坡方法

湯河水庫(kù)溢洪道高邊坡防護(hù)采用了客土噴播防護(hù)生態(tài)綠化護(hù)坡方法。該部是由下部混凝土擋墻開(kāi)挖后，在擋墻與交通路間形成的裸露陡峻的巖石邊坡。該部位毗鄰湯河水庫(kù)風(fēng)景區(qū)路，并且該部為溢洪道泄槽段，與下游濱河景觀路相銜接，所以在該部位防護(hù)處理中，采用客土噴播防護(hù)生態(tài)綠化護(hù)坡方法，該方法能夠解決傳統(tǒng)噴射混凝土護(hù)坡與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

客土噴播防護(hù)生態(tài)綠化護(hù)坡方法施工步驟：

(1)坡面清理：首先人工清理山坡上的碎石，浮石等，其次巡查并處理松動(dòng)、存在脫落風(fēng)險(xiǎn)的石塊。對(duì)山體進(jìn)行全面清理，清除表面的雜物、垃圾等。

(2)掛網(wǎng)：根據(jù)清坡整形后的山體坡形走勢(shì)，將柔性絲網(wǎng)用鋼釬靈活隨勢(shì)的固定在坡面，牢固性能達(dá)到人力拉扯而不脫離。該柔性絲網(wǎng)是山體綠化專(zhuān)用網(wǎng)，本工程選用勾花鐵網(wǎng)直徑為2mm，孔徑為6.5cm×6.5cm，網(wǎng)與巖面的自然距離1cm以上[4]，實(shí)際施工期圖如圖4所示。

圖4 客土噴播防護(hù)施工期圖

(3)客土噴播：將客土、草炭土、大地土(10%：30%：60%)，草種、灌木種、固化劑、保水劑等混拌過(guò)篩，經(jīng)人工傳送到客土噴播機(jī)，再經(jīng)噴播機(jī)加壓噴射到巖面上，平均厚度為8±2cm[4]?？屯羾姴シ雷o(hù)實(shí)景如圖5所示。

圖5 客土噴播防護(hù)實(shí)景圖

(4)植物管理與養(yǎng)護(hù)：加強(qiáng)管理經(jīng)常巡視，及時(shí)施肥保證土體的營(yíng)養(yǎng)要求，酌情打藥防治病蟲(chóng)害。若遇到長(zhǎng)期干旱的情況，噴播種植后加蓋無(wú)紡布或遮陰網(wǎng)可起到保濕降溫的作用，同時(shí)保證足夠的水源供給噴灌系統(tǒng)進(jìn)行施噴，保證成活率。

2.4 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)綜合護(hù)坡方法

溢洪道右岸山體邊坡陡峭，高差約40m，山體表面坡積物覆蓋，植被發(fā)育形成林地。表面坡積物主要為碎石夾土，呈松散狀態(tài)，下部巖體大部分為強(qiáng)風(fēng)化巖，局部呈全風(fēng)化狀態(tài)，巖體以碎裂結(jié)構(gòu)為主，局部呈散體結(jié)構(gòu)。在雨季連續(xù)多日持續(xù)降雨后，表層坡積物失穩(wěn)，發(fā)生山體滑坡，滑坡總長(zhǎng)度52m，滑動(dòng)厚度4m左右，滑坡方量約為2000m3，地表坡積物及滑坡巖塊裹挾林木整體下滑，大部分滑入溢洪道泄槽內(nèi)，擁堵水流下泄通道，對(duì)溢洪道的度汛、泄洪形成威脅，同時(shí)對(duì)水庫(kù)的安全運(yùn)行形成隱患。發(fā)生滑坡以后，山頂形成臨空面，存在再次滑坡可能。為避免汛期雨水加劇惡化該部位，防止再次滑坡堵塞溢洪道，經(jīng)研究比較后采用巖錨框格客土噴播邊坡加固方法立即對(duì)滑坡體進(jìn)行處理。

巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)綜合護(hù)坡方法，是一種新型的邊坡加固方法，首次應(yīng)用在遼寧省內(nèi)邊坡加固處理中。該方法施工工藝簡(jiǎn)單，工程投資較剛性全斷面混凝土護(hù)坡少，同時(shí)能夠節(jié)省工期。該方法融合高陡邊坡的工程安全加固需要及周邊環(huán)境生態(tài)和諧需求。該技術(shù)的應(yīng)用使湯河水庫(kù)溢洪道與周邊風(fēng)景區(qū)及村落的生態(tài)環(huán)境更加和諧統(tǒng)一。

巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)綜合護(hù)坡方法的施工步驟：

(1)坡面清理：與客土噴播相同。

(2)掛網(wǎng)：與客土噴播相同

(3)巖錨：斜坡上設(shè)置2m×2m混凝土菱形框格，在每個(gè)框格節(jié)點(diǎn)處設(shè)直徑為25mm的錨筋，錨筋長(zhǎng)度為3.5m，頂部與混凝土框格內(nèi)受力筋焊接，深入巖石或土體不小于3.3m，垂直網(wǎng)格面布置。如圖6、7所示。

(4)巖錨框格內(nèi)客土噴播：巖錨框格內(nèi)客土噴播施工工藝基本與2.3節(jié)相同。選用的植物種子均為矮株草籽，成型之后與框格顏色、高度協(xié)調(diào)、整體性強(qiáng)。如圖8所示。

圖6 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)施工示意圖

圖7 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)施工實(shí)景圖

圖8 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)效果實(shí)景圖

3 結(jié)語(yǔ)

(1)在湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固中分別采用噴射混凝土護(hù)坡方法、噴錨混凝土塑石護(hù)坡方法、客土噴播生態(tài)綠化護(hù)坡方法、巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)綜合護(hù)坡方法四種方法。實(shí)踐證明本文中四種護(hù)坡方法技術(shù)可靠、應(yīng)用合理，既完成水庫(kù)除險(xiǎn)加固的目的，確保水庫(kù)安全運(yùn)行，又符合經(jīng)濟(jì)節(jié)省、生態(tài)和諧、施工簡(jiǎn)單的要求。

(2)在同一水庫(kù)除險(xiǎn)加固中因地制宜的采用四種不同護(hù)坡方法的方案，解決了在已有工程上進(jìn)行加固的諸多不便和難題，在有限的空間完成了水庫(kù)功能的徹底實(shí)現(xiàn)。四種護(hù)坡方法均屬于柔性護(hù)坡，應(yīng)用后能有效保證高、陡邊坡的安全，進(jìn)而保證行洪區(qū)、庫(kù)區(qū)安全；同時(shí)改善并美化水庫(kù)及周邊環(huán)境，取得了較好的生態(tài)效果。應(yīng)用效果證明四種柔性護(hù)坡方法均適用于泄槽段非過(guò)水?dāng)嗝娴母叨高吰?。?duì)于溢洪道泄槽段需要通過(guò)大流量、高流速的水流，剛性混凝土擋墻斷面仍為首選。

(3)巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護(hù)綜合護(hù)坡方法，是近年來(lái)除險(xiǎn)加固技術(shù)發(fā)展與工程實(shí)踐有了更高要求而產(chǎn)生的新技術(shù)。該方法應(yīng)用于湯河水庫(kù)除險(xiǎn)加固中取得了良好效果。采取綠化措施使水庫(kù)環(huán)境優(yōu)美，避免大范圍的破壞，生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，節(jié)約工程投資的優(yōu)點(diǎn)。

[1] 潘輝. 湯河水庫(kù)土壩存在的問(wèn)題及除險(xiǎn)加固對(duì)策[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2013(02): 57- 59.

[2] 遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院. 遼寧省湯河水庫(kù)除險(xiǎn)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]. 2011.

[3] 石險(xiǎn)峰, 周東震, 等. 柔性生態(tài)護(hù)坡在清原縣紅河上的應(yīng)用[J]. 東北水利水電, 2011(07): 20- 21.

[4] 李榮海, 張玉輝, 等. 噴混植生技術(shù)在冶金礦山巖石邊坡加固綠化中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2012(11): 17- 20.