長(zhǎng)河壩水電站湯壩土料場(chǎng)高邊坡治理方案總結(jié)

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 料場(chǎng)概況

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境內(nèi)大渡河上游，電站裝機(jī)容量2600MW，正常蓄水位1690m，總庫(kù)容為10.75億m3，具有季調(diào)節(jié)能力。大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240m，心墻建基面下覆蓋層最大深度51m，需要碎礫石土心墻防滲料壓實(shí)方約430萬m3。

招投標(biāo)及技施階段，心墻礫石土料均規(guī)劃來至湯壩土料場(chǎng)和新蓮?fù)亮蠄?chǎng)。相對(duì)于新蓮?fù)亮?，湯壩碎礫石土料具有更高的強(qiáng)度，因此技施階段首先開采湯壩料場(chǎng)土料進(jìn)行填筑，過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整后，湯壩料場(chǎng)為大壩填筑過程中的唯一土料場(chǎng)。湯壩礫石土料主要屬冰積堆積含碎礫石土，地形坡度一般20°～30°，局部10°～15°及35°～40°，分布高程2050m～2530m。據(jù)鉆孔和井探揭露，該料場(chǎng)在深度上自上而下以及順金湯河自上游向下游顆粒有逐漸變粗趨勢(shì)，但變化不大，土料成份較單一，為含碎礫石土層。碎礫石成份以灰?guī)r、大理巖、片巖以及石英為主，多呈棱角狀～次棱角狀。料場(chǎng)地下水位埋深一般大于15m，局部13.5m。表面耕植土(剝離層)厚0.2m～2.2m，平均厚0.8m，夾層只在局部地方存在，有用層厚一般7m～16m，最小為2.6m，最大達(dá)20.2m，平均厚10.7m。

2 料場(chǎng)治理簡(jiǎn)介

湯壩土料場(chǎng)邊坡順河向長(zhǎng)度1400m，經(jīng)歷了開采過程中及終采后的歷次變形，邊坡擾動(dòng)高度約500m(河灘高程約2000m，Ⅱ區(qū)抗滑樁平臺(tái)高程2520m)，邊坡最大變形高度390m(Ⅱ區(qū)變形體頂拉裂縫高程2490m，最低一級(jí)剪出口高程約2100m)，覆蓋層最大厚度約15m～30m。

湯壩料場(chǎng)于2011年開始表層覆蓋層剝離，2013年7月開始供應(yīng)大壩心墻填筑，同年10月進(jìn)入填筑高峰，料場(chǎng)原規(guī)劃開采開口線高程約2260m，從上游至下游依次劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)。湯壩土料場(chǎng)后緣開口邊坡形成于2013年9月前后，2014年2月底料場(chǎng)Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)開口線附近陸續(xù)出現(xiàn)拉裂、下錯(cuò)變形，至2014年3月Ⅱ區(qū)最后緣拉裂縫高程約2381m，底部剪出口高程約2120m，Ⅲ區(qū)變形頂部拉裂縫高程約2300m，底部剪出口高程約2213m。邊坡變形范圍大大超出原料場(chǎng)規(guī)劃開采范圍，變形發(fā)展較快，局部邊坡土體蠕滑變形達(dá)初滑階段，影響到土料開采，危及下方施工作業(yè)甚至對(duì)岸居民安全。

由于當(dāng)時(shí)土體變形與土料開采矛盾突出，要保障取料安全、連續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)急需治理，受此影響，湯壩邊坡變形治理從開始至2015年7月一直處于邊采料、邊勘探、邊設(shè)計(jì)、邊治理的狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整較多。

變形初期，邊坡土體變形發(fā)展快，邊坡治理按應(yīng)急搶險(xiǎn)方式進(jìn)行，采取了一系列應(yīng)急處置措施，如削坡減載、鋼管樁、裂縫封閉、截排水溝等。在地勘資料基本完成后，2014年12月初步確定了湯壩料場(chǎng)整體支護(hù)方案。2015年5月料源動(dòng)態(tài)復(fù)核發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大范圍料場(chǎng)土料已有富余，為邊坡治理范圍縮小及開口線下降提供了條件。2015年6月經(jīng)設(shè)計(jì)研究并通過專家咨詢，及時(shí)調(diào)低料場(chǎng)開口線約100m至高程2420m左右。2016年5月湯壩料場(chǎng)取料結(jié)束。

受移民復(fù)墾影響，2016年9月邊坡已開挖面支護(hù)完成后，治理措施停止。停止治理施工后邊坡持續(xù)變形。為滿足移民復(fù)墾需求，在總院2017年4月咨詢意見基礎(chǔ)上，結(jié)合邊坡治理設(shè)計(jì)邊界條件的動(dòng)態(tài)變化，2017年5月-10月對(duì)邊坡設(shè)計(jì)治理方案進(jìn)行了復(fù)核和優(yōu)化。

2018年3月，湯壩恢復(fù)治理施工。同年8月，因持續(xù)降雨等原因，II區(qū)已支護(hù)面發(fā)生蠕滑變形，后變形逐步牽引至2490m高程。在持續(xù)降雨條件下，雨水很容易滲透到土體內(nèi)部，導(dǎo)致土體穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生變形。進(jìn)入雨季，由于湯壩料場(chǎng)降雨增多，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，降雨沖刷邊坡，雨水滲透在土體內(nèi)部，逐漸降低土體穩(wěn)定性，邊坡變形速率逐漸增大。

邊坡變形以來，實(shí)測(cè)最大累計(jì)滑移量10余米，且Ⅱ區(qū)高程2440m～2490m次生滑體也很快產(chǎn)生滑動(dòng)。料場(chǎng)Ⅱ區(qū)變形后，采取了回填壓腳、播撒草籽以及在變形區(qū)高程布置鋼管樁的方式減緩了變形速率。2019年汛前完成了2520m高程新增的7根抗滑樁施工，加強(qiáng)鎖口支護(hù)，確保料場(chǎng)鎖口部位安全。2019年12月，調(diào)整邊坡整體支護(hù)規(guī)劃，計(jì)劃對(duì)上部變形體采用全部挖除后強(qiáng)支護(hù)的方式進(jìn)行治理。

3 料場(chǎng)治理過程

3.1 應(yīng)急處置階段(2014年2月24日至2014年5月10日)

湯壩料場(chǎng)發(fā)現(xiàn)變形初期，土體變形與土料開采矛盾突出。受變形范圍不確定性、邊坡土體變形發(fā)展快、勘探資料不足、征地及土料開采需求影響，一直處于動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，料場(chǎng)邊坡治理按應(yīng)急搶險(xiǎn)方式進(jìn)行。針對(duì)這種現(xiàn)狀，在缺少地質(zhì)勘探基礎(chǔ)上提出了應(yīng)急處理措施，包括巡視、監(jiān)測(cè)、預(yù)警等應(yīng)急管理措施和開口線外截水溝施工、裂縫回填、削坡減載、開口線附近鋼管樁應(yīng)急鎖口等應(yīng)急工程措施，并得到了實(shí)施，使土體變形得到了控制，有力地保障了土料開采安全與大壩填筑順利進(jìn)行。在此期間，提出了土體變形情況下土料開采安全原則，最終確定了受變形影響的征地范圍。

裂縫回填避免了雨季雨水灌入。削坡減載主要是對(duì)變形區(qū)域采用挖除變形體的方式，減少變形速率。開口線附近鋼管樁，施工難度低，對(duì)于交通不便、道路狹窄區(qū)域，可快速施工，起到了較好的鎖口作用；鋼管樁布置2排，間距1.5m，排距2m，梅花形布置，采用φ168mm(外徑168，壁厚10mm)R780地質(zhì)鋼管，深度30m，入巖5m左右，內(nèi)設(shè)3φ25鋼筋束，填充細(xì)石混凝土。

3.2 治理第一階段(2014年5月11日至2016年9月)

在應(yīng)急處置階段，地質(zhì)勘察持續(xù)進(jìn)行，受施工干擾、土體變形、征地影響較大，相應(yīng)地質(zhì)補(bǔ)充勘探大部分在2014年10月完成。相對(duì)于Ⅱ區(qū)后坡，Ⅰ、Ⅲ區(qū)后邊坡的邊界條件相對(duì)簡(jiǎn)單清晰，且可不牽涉再次征地。根據(jù)勘察結(jié)果，2014年12月確定了料場(chǎng)治理方案第一稿：Ⅰ區(qū)擾動(dòng)小、Ⅲ區(qū)覆蓋層薄，采用貼坡混凝土板+100t錨索的形式進(jìn)行鎖口，板厚50cm；Ⅱ區(qū)因覆蓋層較厚，在2520m處設(shè)置抗滑樁，抗滑樁后坡采用框格梁+錨筋束進(jìn)行加固，抗滑樁下部設(shè)置一定高度的貼坡混凝土+錨索。鎖口下部基本全部清挖至基覆分界線，不設(shè)置馬道，坡面采用框格梁+節(jié)點(diǎn)布設(shè)錨桿(錨筋束)的形式進(jìn)行支護(hù)，框格梁尺寸為0.4m×0.4m，間距為10m寬×5m高。

2015年6月，料源復(fù)核后已有富余，經(jīng)充分研究及專家咨詢，將Ⅰ、Ⅱ區(qū)開口線下降100多米，對(duì)后邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后，Ⅰ、Ⅱ區(qū)鎖口采用框格梁+錨索的形式進(jìn)行加固，鎖口下部分為覆蓋層坡面支護(hù)和全風(fēng)化基巖坡面支護(hù)，均采用框格梁加錨索(錨桿、錨筋束)的形式加固。覆蓋層坡面支護(hù)開挖坡比為1∶1，每10m設(shè)置2m寬?cǎi)R道。覆蓋層坡面框格梁斷面尺寸為0.4m寬×0.3m高，框格尺寸5m×5m；基巖坡面，框格梁斷面尺寸為0.4m寬×0.4m高，框格尺寸5m寬×10m高。

湯壩土料場(chǎng)于2016年5月29日取料結(jié)束，2016年9月完成已開挖面支護(hù)后，受移民復(fù)墾影響，邊坡治理停止施工。

3.3 治理第二階段(2017年04月至2017年10月)

2016年9月治理措施停止施工后，由于邊坡治理工作遠(yuǎn)未完成，停止治理措施施工后邊坡持續(xù)變形，料場(chǎng)范圍不具備移民復(fù)墾條件，地方政府要求應(yīng)盡快完成土地復(fù)墾。為滿足移民復(fù)墾需求，2017年4月業(yè)主組織啟動(dòng)了邊坡第二階段勘察設(shè)計(jì)工作，該段時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)未施工。

因大壩已不再填筑，本次設(shè)計(jì)結(jié)合復(fù)墾對(duì)開挖料進(jìn)行利用，通過對(duì)邊坡穩(wěn)定進(jìn)行綜合性分析，Ⅰ區(qū)邊坡整體穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求，可結(jié)合復(fù)墾進(jìn)行局部地形整理后進(jìn)行復(fù)墾工作，不再進(jìn)行清挖強(qiáng)支護(hù)。Ⅱ、Ⅲ區(qū)邊坡仍按前一階段方案挖除已變形土體至2200m高程，開挖料堆填至2100m高程平臺(tái)用于高程2100m～2200m之間不穩(wěn)定坡體的壓腳，堆填高度50m，其余開挖料用于湯壩溝河邊造地。

3.4 治理第三階段(2018年03月至2019年10月)

2018年3月，湯壩治理恢復(fù)施工。同年，受強(qiáng)降雨影響，7月份，Ⅱ區(qū)施工過程中，正在施工面出現(xiàn)變形，隨后迅速牽引至2440m并最終擴(kuò)展到2490m高程，導(dǎo)致已支護(hù)面發(fā)生快速蠕滑。為保證施工安全，現(xiàn)場(chǎng)于8月初停止施工，實(shí)行封閉管理。

為阻止變形的進(jìn)一步擴(kuò)展，現(xiàn)場(chǎng)在2470m～2490m便道部位設(shè)置了應(yīng)急鋼管樁，采用φ168mm(外徑168，壁厚10mm)R780地質(zhì)鋼管，深度30m，入巖5m左右，內(nèi)設(shè)3φ25鋼筋束，填充細(xì)石混凝土，于2018年12月底實(shí)施完成，實(shí)施后2490m～2520m變形得到抑制。

后根據(jù)料場(chǎng)現(xiàn)狀，在2520m部位新增了7根抗滑樁，于2019年6月18日施工完成，加上已施工的，共計(jì)施工了12根抗滑樁，抗滑樁后坡也采用了錨索進(jìn)行加固。期間，在2481/2468/2448增設(shè)了3級(jí)鋼管樁，鋼管樁深度35m～40m，入巖5m～10m，內(nèi)設(shè)3φ28鋼筋，間排距為2m(1.5m)×1.5m，并在鋼管樁頂部設(shè)置了50cm厚2m寬的鋼筋混凝土聯(lián)系梁。事實(shí)證明，樁頂設(shè)置聯(lián)系梁可有效提高鋼管樁的整體抗滑力。

3.5 治理第四階段(2019年10月以后)

2019年10月，枯水期來臨后，主要進(jìn)行了樁后錨索及樁間聯(lián)系梁開挖施工。并確定了以后的治理思路：在2295m平臺(tái)設(shè)置一排1.8m直徑旋挖樁，減緩變形速度，從2520m抗滑樁下部將已變形土體挖除，預(yù)計(jì)在2440m高程左右可開挖至基覆分界線，然后逐層開挖支護(hù)至2200m高程。

4 料場(chǎng)治理注意事項(xiàng)

(1)在土料場(chǎng)進(jìn)行邊坡開挖時(shí)，在鎖口和邊坡處需采取加固支護(hù)，不宜采用自然坡比保持土體穩(wěn)定。

(2)土料場(chǎng)開采鎖口部位宜在坡度較緩或者覆蓋層較薄的區(qū)域。對(duì)于覆蓋層較厚部位，宜設(shè)置抗滑樁防止上部土體滑動(dòng)，提高安全保證系數(shù)；鎖口下部，可采用貼破加錨索方式進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以盡快開挖至基覆分界線。

(3)對(duì)于鎖口和基覆分界線出露部位，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)，避免上述部位發(fā)生滑動(dòng)。有條件的區(qū)域，可在鎖口和基覆分界線位置設(shè)置小型阻滑樁或鋼管樁，工期不緊張的話在上述部位施工完成后，可暫停施工并設(shè)置變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀察穩(wěn)定無變形后再進(jìn)行下部區(qū)域施工，并做好后續(xù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。

(4)對(duì)于雨季降雨量較大的區(qū)域，汛期宜停止開挖施工。

(5)宜從上至下逐級(jí)開挖支護(hù)。

(6)邊坡治理時(shí)，需提前做好過程臨時(shí)排水設(shè)計(jì)；對(duì)于框格梁坡面，宜同步進(jìn)行綠化施工，防止支護(hù)中坡面受雨水沖刷。

(7)土體發(fā)生變形初期，可采用削坡減載和壓腳、打鋼管樁的方式進(jìn)行應(yīng)急處理，并做好變形土體封閉覆蓋和裂縫封閉，可大大降低土體變形速率。鋼管樁頂部宜布置聯(lián)系梁，以提高整體抗滑力。

(8)變形后土體永久治理時(shí)宜將變形土體挖除，不宜留存在坡面。

5 結(jié)語(yǔ)

土邊坡治理受降雨以及土體自身特性、地下水位等因素影響較大，因此進(jìn)行開挖施工前，需做好征地、勘探和支護(hù)設(shè)計(jì)工作。土邊坡治理時(shí)，宜逐級(jí)開挖支護(hù)，并同步做好綠化施工，覆蓋層開挖坡比不宜陡于1∶1。在進(jìn)行鎖口和基覆分界線附近施工時(shí)，宜減緩開挖進(jìn)度，加強(qiáng)施工過程監(jiān)測(cè)，如土體發(fā)生變形，需立刻采取有效措施，避免變形增加；如土體已發(fā)生整體變形，永久治理時(shí)宜將變形土體清除。

對(duì)于一般土料場(chǎng)治理，采用抗滑樁、貼坡混凝土加錨索、鋼管樁進(jìn)行鎖口，鎖口下部采用框格梁+錨桿(錨筋束、錨索支護(hù))，框格內(nèi)及時(shí)綠化是一種可行通用的有效措施，望對(duì)同類工程治理提供寶貴參考。