水庫(kù)溢洪道高邊坡加固處理分析

喻言

中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 案例基本概況

某水庫(kù)溢洪道高邊坡工程區(qū)植被茂密，部分地區(qū)基巖裸露，未發(fā)現(xiàn)危及上、下水庫(kù)正常運(yùn)行的泥石流、滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，但工程區(qū)內(nèi)見(jiàn)有3處規(guī)模較大的崩坡積體和1處淺表層崩坡積體，且?guī)彀斗€(wěn)定問(wèn)題突出，各崩坡積體分布位置如圖1、2所示。

圖1 上水庫(kù)工程樞紐區(qū)邊坡分布圖

圖2 下水庫(kù)工程樞紐區(qū)邊坡分布圖

上水庫(kù)庫(kù)岸邊坡地表相對(duì)高差介于60m～550m之間，庫(kù)岸邊坡坡度一般為5°～50°，未發(fā)現(xiàn)危及水庫(kù)正常運(yùn)行的邊坡整體穩(wěn)定問(wèn)題，但水庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，庫(kù)岸邊坡巖體風(fēng)化一般較深，覆蓋層較厚且分布廣，且部分庫(kù)岸段地表坡度較大，地形起伏不平，水庫(kù)蓄水后，存在庫(kù)水位消落區(qū)岸坡淘刷變形問(wèn)題，甚至局部岸坡失穩(wěn)的可能；下水庫(kù)庫(kù)岸邊坡東北部、東南部、西南部地表相對(duì)高差60.00m以上，西北部地表相對(duì)高差55.00m～70.00m，庫(kù)岸邊坡起伏不平，地形坡度一般為15°～35°，局部坡度較大，達(dá)50°；水庫(kù)庫(kù)岸邊坡巖體風(fēng)化一般較深，覆蓋層分布廣且局部較厚，且近壩右岸分布規(guī)模較大的關(guān)門(mén)石堆積體。由以上分析初步判斷，水庫(kù)蓄水后，下水庫(kù)存在庫(kù)水位消落區(qū)岸坡淘刷變形問(wèn)題，甚至局部岸坡失穩(wěn)的可能。

2 水庫(kù)溢洪道高邊坡加固處理分析

2.1 上水庫(kù)高邊坡的加固處理

第一，邊坡潛在失穩(wěn)模式分析。壩址右岸堆積體屬上土下巖型邊坡，邊坡表層崩坡積層厚4m～26m，下伏基巖為花崗巖，巖體風(fēng)化、蝕變較深，全、強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深分別為14m～28m、40m～50m。下伏花崗巖風(fēng)化、蝕變嚴(yán)重，雖結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，但均為陡傾角和反傾角結(jié)構(gòu)面，且埋深較深，均不具備沿不利結(jié)構(gòu)面剪出條件。右岸堆積體最可能失穩(wěn)破壞模式是沿崩坡積層、巖體全風(fēng)化層出現(xiàn)類似土質(zhì)邊坡的圓弧滑動(dòng)或沿全風(fēng)化地質(zhì)界線的折線滑動(dòng)。上水庫(kù)庫(kù)岸邊坡物質(zhì)組成主要為表層坡積物、下伏花崗巖，表層坡積物均較薄，下伏花崗巖風(fēng)化及蝕變較深，除③～⑤沖溝一帶坡型較陡外，綜合坡度33°左右，其他位置坡形均較緩。從地質(zhì)剖面來(lái)看，除⑥～⑦沖溝一帶下伏巖體斷層結(jié)構(gòu)面分布較多外，其他區(qū)域下伏巖體整體完整性較好，不存在巖體失穩(wěn)破壞可能；⑥～⑦沖溝一帶下伏巖體雖斷層結(jié)構(gòu)面分布較多，但均為反傾角結(jié)構(gòu)面、陡傾角結(jié)構(gòu)面，未發(fā)現(xiàn)不利組合結(jié)構(gòu)面，所以從現(xiàn)有掌握資料綜合判斷，上水庫(kù)庫(kù)岸未發(fā)現(xiàn)巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)問(wèn)題[1]。

第二，高邊坡加固處理。根據(jù)穩(wěn)定分析計(jì)算成果發(fā)現(xiàn)，右岸堆積體失穩(wěn)緣于庫(kù)水位消落，潛在失穩(wěn)區(qū)域集中于庫(kù)水位消落范圍內(nèi)坡型陡峭區(qū)域，失穩(wěn)剪出口位于死水位以下，在治理設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注庫(kù)水消落區(qū)治理，主要治理措施如下：

（1）對(duì)正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭區(qū)域進(jìn)行坡面修整，并對(duì)正常蓄水位以下坡面進(jìn)行堆石壓坡處理，壓坡體在死水位高程形成一9m寬平臺(tái)，死水位以上水位變幅區(qū)壓坡堆石體坡比為1∶3.5，死水位以下區(qū)域壓坡堆石體坡比為1∶2.0。壓坡體堆石料為微新巖體，按壩體要求進(jìn)行填筑壓實(shí)。

（2）在確保邊坡壓腳效果和不增加堆石料開(kāi)采量的前提下，在死水位以下壓坡體后緣，增設(shè)90m寬堆渣壓腳，堆渣料主要采用工程棄渣料。

經(jīng)坡面修整、堆石壓坡處理后，上水庫(kù)壩址右岸堆積體在庫(kù)水位消落期安全系數(shù)大幅提高，能滿足水電工程樞紐A類Ⅰ級(jí)邊坡安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)穩(wěn)定分析計(jì)算成果發(fā)現(xiàn)，上水庫(kù)庫(kù)岸邊坡除③～⑤沖溝一帶邊坡在水位變幅區(qū)存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)外，庫(kù)岸其他區(qū)域邊坡各工況下穩(wěn)定條件均較好，基于此，根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算成果對(duì)上水庫(kù)庫(kù)岸邊坡分區(qū)治理，主要治理措施如下：

（1）③～⑤沖溝一帶庫(kù)岸邊坡。對(duì)③～⑤沖溝一帶庫(kù)岸邊坡在正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭區(qū)域進(jìn)行坡面修整，并對(duì)正常蓄水位以下坡面進(jìn)行堆石壓坡處理，壓坡體按1∶2.4坡比堆石，壓坡體結(jié)合環(huán)庫(kù)公路在高程1066.00m位置形成一寬9.0m平臺(tái)。壓坡體堆石料為微新巖體，按壩體要求進(jìn)行填筑壓實(shí)。

（2）除③～⑤沖溝一帶以外庫(kù)岸邊坡。為防止庫(kù)水位快速消落導(dǎo)致岸坡邊坡因流土破壞，對(duì)原岸坡進(jìn)行局部修整，并在庫(kù)水位消落區(qū)采用網(wǎng)格梁+干砌石護(hù)坡，干砌石厚0.35m，干砌石下面鋪設(shè)0.15m厚反濾料。

經(jīng)坡面修整、堆石壓坡處理后，上水庫(kù)③～⑤沖溝一帶庫(kù)岸邊坡安全系數(shù)大幅提高，能滿足水電工程水庫(kù)B類Ⅰ級(jí)邊坡安全標(biāo)準(zhǔn)要求[2]，

2.2 上、下水庫(kù)進(jìn)/出水口邊坡的加固處理

第一，邊坡穩(wěn)定性情況。

上水庫(kù)進(jìn)/出水口邊坡搜索的最危險(xiǎn)滑面位于全/強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖層中，邊坡開(kāi)挖完成后若不采取支護(hù)加固措施，①進(jìn)/出水口邊坡縱剖面的安全系數(shù)為1.142；對(duì)于此剖面，搜索的滑移面基本位于蓄水位水位線以上，水位變化對(duì)其邊坡穩(wěn)定性影響較小，上水庫(kù)正常蓄水后，各計(jì)算工況條件下其邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)將不能滿足對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；下水庫(kù)進(jìn)/出水口邊坡搜索的最危險(xiǎn)滑面位于全/強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖層中，邊坡開(kāi)挖完成后若不采取支護(hù)加固措施，②進(jìn)/出水口邊坡縱剖面的安全系數(shù)為1.335；但考慮到暴雨條件下，第四系及全風(fēng)化花崗巖巖層參數(shù)降低對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大(安全系數(shù)接近1)，難以滿足對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

第二，高邊坡加固處理。

（1）上水庫(kù)進(jìn)/出水口邊坡。上水庫(kù)進(jìn)/出水口工程地質(zhì)條件較差，巖體風(fēng)化、蝕變較深，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，存在明渠底板變形和庫(kù)水沖刷問(wèn)題，存在邊坡穩(wěn)定和進(jìn)洞圍巖穩(wěn)定問(wèn)題。需作好進(jìn)/出水口工程處理。

結(jié)合上水庫(kù)進(jìn)/出水口地質(zhì)條件擬定：微風(fēng)化～新鮮巖體開(kāi)挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱風(fēng)化開(kāi)挖坡比1∶0.3～1∶0.5，強(qiáng)風(fēng)化開(kāi)挖坡比1∶0.75～1∶1，全風(fēng)化中下部巖體開(kāi)挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆蓋層及全風(fēng)化上部巖體開(kāi)挖坡比1∶1.5～1∶1.75。進(jìn)/出水口開(kāi)挖底板高程1018.50m到檢修閘門(mén)公路平臺(tái)高程1067.0m，每上升15.0m設(shè)一級(jí)馬道，馬道寬2.0m洞臉坡高程1018.50m～1037.0m設(shè)垂直坡，高程1037.0m向上依次開(kāi)挖坡比為1∶0.3、1∶0.5；

支護(hù)參數(shù)為：噴150mm厚C25混凝土，并掛鋼筋網(wǎng)：φ8@200mm×200mm，錨桿28長(zhǎng)6.0m與錨桿25長(zhǎng)4.5m相間布置@1.5m×1.5m，設(shè)置D76排水孔，孔深5.0m，仰角10°間排距4.0m，孔內(nèi)充填排水盲管，正常蓄水位1062.0m以下30cm厚C25鋼筋混凝土護(hù)面。進(jìn)洞口處設(shè)置兩排36、L=9000鎖口錨桿；1052.000m高程以上馬道和1042m高程攔污柵檢修平臺(tái)公路設(shè)置兩排3-φ32@3000錨筋束，梅花形布置，引水明渠兩側(cè)1037.000m高程馬道加設(shè)兩排3-φ32@3000錨筋束，梅花形布置。

檢修閘門(mén)公路平臺(tái)高程1067.0m，寬8m。高程1067.0m以上，每上升15.0m設(shè)一級(jí)馬道，馬道寬2.0m，開(kāi)挖坡比為1∶1、1∶1.5、1∶1.5，噴150mm厚C25混凝土，并掛鋼筋網(wǎng)：φ8@200mm×200mm，錨桿28長(zhǎng)6.0m與錨桿25長(zhǎng)4.5m相間布置@1.5m×1.5m，設(shè)置D76排水孔，孔深6.0m，仰角10°間排距4.0m，孔內(nèi)充填排水盲管[3]。

（2）下水庫(kù)進(jìn)/出水口邊坡。下水庫(kù)進(jìn)/出水口明渠底板地基以風(fēng)化、蝕變巖體為主，且受F11斷層影響，承載強(qiáng)度低，抗沖刷能力差。洞室進(jìn)/出口位于微風(fēng)化～新鮮巖體內(nèi)，但巖體具有蝕變現(xiàn)象，進(jìn)洞條件相對(duì)較差，需加強(qiáng)支護(hù)，進(jìn)洞前應(yīng)作好鎖口處理。

下水庫(kù)進(jìn)/出水口工程地質(zhì)條件較差，巖體風(fēng)化、蝕變，存在邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。結(jié)合下水庫(kù)進(jìn)/出水口地質(zhì)條件擬定：微風(fēng)化～新鮮巖體開(kāi)挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱風(fēng)化開(kāi)挖坡比1∶0.3～1∶0.5，強(qiáng)風(fēng)化開(kāi)挖坡比1∶0.75～1∶1，全風(fēng)化中下部巖體開(kāi)挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆蓋層及全風(fēng)化上部巖體開(kāi)挖坡比1∶1.5～1∶1.75。進(jìn)/出水口開(kāi)挖底板高程369.50m，369.50m～386.0m設(shè)垂直坡，高程386.0m向上依次開(kāi)挖坡比為1∶0.75、1∶1、1∶1.2，436.0m高程邊坡以上，每上升15.0m設(shè)一級(jí)馬道[4]，馬道寬3.0m。

支護(hù)參數(shù)為：高程466.000m以上邊坡采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)，網(wǎng)格梁護(hù)坡植綠，噴C25混凝土厚150mm，掛網(wǎng)鋼筋采用Φ8@200×200mm，網(wǎng)格梁間排距2.00m，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)錨桿28，L=6.0m，入巖5.45m；考慮坡頂覆蓋層對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，強(qiáng)風(fēng)化線以上邊坡采用加強(qiáng)支護(hù)，設(shè)置100t預(yù)應(yīng)力錨索，L=40.00m，間排距5.0m，俯角20°。419.500m～466.000m高程邊坡采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)，噴C25混凝土厚150mm，掛網(wǎng)鋼筋采用Φ8@200×200mm，并設(shè)置系統(tǒng)排水孔Φ76@4.0×4.0m，入巖6.0m。錨桿采用系統(tǒng)錨桿，錨桿28，L=6.0m與錨桿25，L=4.5m相間布置，間排距1.5m，外露100mm。為增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，在451.000m高程以上邊坡馬道設(shè)置兩排錨筋束3-φ32@3000，長(zhǎng)度12.0m，梅花形布置，排距1.5m。419.500m庫(kù)岸公路以下邊坡采用掛網(wǎng)噴C25混凝土厚150mm，掛網(wǎng)鋼筋采用Φ8@200×200mm，并采用300mm厚C30鋼筋混凝土板護(hù)坡。錨桿采用系統(tǒng)錨桿，錨桿28，L=6.0m與錨桿25，L=4.5m相間布置，間排距1.5m，外露100mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要以某水庫(kù)溢洪道高邊坡工程為例分析邊坡失穩(wěn)的情況，在此基礎(chǔ)上闡述了針對(duì)性的高邊坡加固處理措施。通過(guò)本文的介紹能夠?qū)︻愃聘哌吰录庸烫幚硖峁┮欢▍⒖己蛶椭?，?duì)于進(jìn)一步推動(dòng)水庫(kù)溢洪道建設(shè)質(zhì)量提升具有現(xiàn)實(shí)意義。