水溝口水庫防汛路改造及邊坡滑坡處理措施

殷建偉

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，天津 300250）

1 工程概況

水溝口水庫坐落在河北省與山西省交界的張家口市懷安縣境內(nèi)洪塘河支流水溝口河上， 壩址位于懷安縣蔓菁溝村附近。 水庫控制流域面積192km2，現(xiàn)狀總庫容730萬m3，是一座以防洪、灌溉為主的?。?）型水利樞紐工程。 水溝口水庫于1959年10月開工興建，經(jīng)多次續(xù)建后于1969年底完工。2008—2011年水庫除險(xiǎn)加固后達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。

1.1 存在問題

水溝口水庫經(jīng)過初建、續(xù)建和除險(xiǎn)加固后，仍存在著許多問題，主要問題包括以下4點(diǎn)：

（1）水庫淤積嚴(yán)重，防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足500年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）水庫防汛路為簡(jiǎn)易土路，防洪標(biāo)準(zhǔn)低、路況很差，影響防汛搶險(xiǎn)及水庫運(yùn)營管理。

（3） 泄洪洞進(jìn)水塔右岸側(cè)風(fēng)化巖體存在塌岸的隱患，影響安全泄洪；洞身襯砌混凝土裂縫嚴(yán)重，部分裂縫和混凝土伸縮縫存在滲水現(xiàn)象；閘墩及洞身、出口消能設(shè)施底部受沖刷及凍融的影響， 局部混凝土剝落，鋼筋裸露、銹蝕。

（4）泄洪洞左側(cè)工作閘門止水失效，漏水嚴(yán)重；水庫電氣控制設(shè)備老化， 泄洪洞柴油發(fā)電機(jī)組功率不滿足運(yùn)行要求；同時(shí)，庫區(qū)內(nèi)通訊條件很差，不滿足大壩安全運(yùn)行要求。

1.2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

水溝口水庫大壩被鑒定為三類壩，2020年9月對(duì)水溝口水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)， 除險(xiǎn)加固項(xiàng)目主要包括：

（1）攔河壩加高設(shè)計(jì)，滿足500年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）按10年一遇標(biāo)準(zhǔn)改造水庫防汛路，對(duì)路面進(jìn)行硬化設(shè)計(jì)。

（3）對(duì)泄洪洞進(jìn)水塔右岸側(cè)風(fēng)化巖體噴錨支護(hù)；閘墩、 洞身及出口挑流消能設(shè)施混凝土缺陷進(jìn)行處理，消能工邊墻、護(hù)坦進(jìn)行加固。

（4）對(duì)存在漏水問題的閘門止水更新改造，更換控制柜元器件，更換柴油發(fā)電機(jī)組。

（5）增加水庫通訊設(shè)施。

2 水庫防汛路基本情況

水庫防汛路沿水溝口水庫和水溝口兩庫之間河道左岸布置， 其功能主要為滿足水庫運(yùn)營管理及防汛通行要求， 水庫防汛路連接水溝口水庫及水溝口兩庫壩頂。 現(xiàn)狀水庫防汛路路長(zhǎng)7.3km， 道路縱坡1.4%， 路面寬度3.0～3.5m， 路面結(jié)構(gòu)大部分為土路面，局部為泥結(jié)碎石路面。

由于地形、投資等原因限制，現(xiàn)狀水庫防汛路線路布置高程普遍較低， 大部分路段沿水溝口河岸灘布置，防洪標(biāo)準(zhǔn)低于10年一遇，其中有4處為穿越主河槽的過水路面， 汛期時(shí)此4處路段均被洪水淹沒、局部被完全沖毀，道路基本不具備防洪能力，無法滿足水庫管理單位的運(yùn)營管理以及防汛通行要求，無法保障管理人員出行安全。

3 水庫防汛路改造總體方案

本次水庫防汛路改造工程方案為： 對(duì)水庫防汛路進(jìn)行分段改造， 根據(jù)不同的處理方式共劃分為10段；水庫防汛路基本沿現(xiàn)狀道路路線布置，僅對(duì)4處過水路面進(jìn)行改線設(shè)計(jì)，充分考慮建設(shè)投資情況，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇； 路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸100kN，起始段（一庫至二庫方向2.5km）路面結(jié)構(gòu)采用混凝土路面結(jié)構(gòu)形式， 其他處理段采用泥結(jié)碎石路面結(jié)構(gòu)形式，路基鄰水側(cè)設(shè)置漿砌石擋墻；路面寬度布置為3.5m，局部設(shè)置錯(cuò)車道；縱斷設(shè)計(jì)按河道設(shè)計(jì)水位控制，考慮河道浪高、壅高等因素，路基安全超高按不小于0.56m控制，道路路面結(jié)構(gòu)總厚0.24m，即水庫防汛路設(shè)計(jì)路面高程按高出10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)水位不小于0.8m控制。

2021年4月底水庫防汛路開始施工，2021年7月，在強(qiáng)降雨天氣的影響下，水庫防汛路路段8邊坡出現(xiàn)滑坡， 對(duì)水庫防汛路的施工及通行造成了較大的影響，急需進(jìn)行處理。

4 滑坡地質(zhì)概況

2021年7月，在強(qiáng)降雨天氣之后，水庫防汛路路段8邊坡發(fā)生滑坡， 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)繪及地勘調(diào)查，并結(jié)合上一設(shè)計(jì)階段水溝口水庫地質(zhì)勘察初步設(shè)計(jì)報(bào)告成果， 可以發(fā)現(xiàn)本路段主要屬土巖雙層結(jié)構(gòu)和巖石單一結(jié)構(gòu)，按滑坡體的物質(zhì)組成劃分為巖質(zhì)滑坡，滑動(dòng)面為平面型滑動(dòng)面，滑坡面積約1350m2，滑動(dòng)面平均厚度約2.5m。

4.1 滑坡的形成機(jī)制簡(jiǎn)述

滑坡產(chǎn)生的根本原因可大致分為兩類： 自然原因和人為原因。

4.1.1 自然原因發(fā)生的滑坡

這種類型滑坡的誘發(fā)因子主要包括： ①雨水；②地震活動(dòng)；③火山活動(dòng)等。這些誘發(fā)因子可以改變邊坡巖土體的外形、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及穩(wěn)定性等，是滑坡產(chǎn)生的主要機(jī)制。

在實(shí)際生活中，滑坡多發(fā)生在雨季，而且大部分滑坡都有著“大雨大滑，小雨小滑，無雨不滑”的特點(diǎn)，在民間一直有“十滑九水”的說法，可見雨水與滑坡之間有著極為密切的聯(lián)系。 雨水對(duì)滑坡的影響作用表現(xiàn)在：它可以軟化邊坡滑面，降低邊坡巖、土體的強(qiáng)度，潛蝕邊坡巖、土，增大邊坡巖、土容重，在邊坡內(nèi)部產(chǎn)生水壓力，對(duì)透水巖層產(chǎn)生浮托力等，尤其在軟化邊坡滑面和降低邊坡巖、 土體強(qiáng)度的作用最為明顯。

地震活動(dòng)和火山活動(dòng)引發(fā)的滑坡具有滑坡規(guī)模大、形成時(shí)間短和破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，在地震活動(dòng)和火山活動(dòng)的突發(fā)作用下， 處于極限平衡或接近極限平衡的邊坡在瞬間出現(xiàn)裂縫，并開始下滑。地震活動(dòng)和火山活動(dòng)引發(fā)的滑坡具有不可避免性， 滑坡大小程度與地震震級(jí)與烈度和火山活動(dòng)強(qiáng)度有明顯的關(guān)系。

4.1.2 人為原因發(fā)生的滑坡

這種類型滑坡的誘發(fā)因子主要是人類不合理的工程活動(dòng)，如施工過程中開挖了邊坡坡腳、在坡體上部堆載、爆破作業(yè)、邊坡排水方式的改變和對(duì)坡面植被的破壞等。 其誘發(fā)滑坡的實(shí)質(zhì)機(jī)理可以概括為邊坡內(nèi)部抗滑力與下滑力失衡， 邊坡內(nèi)部的穩(wěn)定性遭到破壞。

滑坡是在以上一種或多種誘因耦合作用下產(chǎn)生的形變，而產(chǎn)生滑動(dòng)的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

4.2 水庫防汛路滑坡原因分析

邊坡穩(wěn)定性受自身地質(zhì)構(gòu)造條件、自然原因及人為原因的綜合影響。 邊坡的地質(zhì)構(gòu)造條件在經(jīng)過多年地質(zhì)演變下處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；而自然原因及人為原因是難以控制的，邊坡的地質(zhì)構(gòu)造條件變化常常表現(xiàn)為自然原因及人為原因?qū)υ€(wěn)定邊坡結(jié)構(gòu)破壞，所以自然原因及人為原因是影響滑坡穩(wěn)定性的主要原因。 本工程滑坡發(fā)生的主要原因分析如下：

（1） 自然原因。 降雨是誘發(fā)滑坡的重要自然因子。發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，雨水沿坡體表面流動(dòng)并滲入到坡體中，加大了坡體重量，增加了坡體的下滑力，并使坡體內(nèi)部巖土凝聚力減小，其抗剪強(qiáng)度隨之降低。當(dāng)雨水滲透到隔水層頂面時(shí)， 聚集的雨水使頂面巖土內(nèi)摩擦角減小，從而形成滑面。同時(shí)邊坡內(nèi)的地下水形成較大的靜水壓力會(huì)產(chǎn)生向上的浮力， 削弱了坡體重量的法向應(yīng)力，降低了坡體的抗滑力，造成邊坡滑動(dòng)。

（2）人為原因。有利的坡度和臨空面是發(fā)生滑坡的基礎(chǔ)條件。 在水庫防汛路施工過程中沒有發(fā)生人為破壞邊坡或坡降的行為， 坡體底部沒有出現(xiàn)臨空面。

綜上所述， 強(qiáng)降雨是造成水庫防汛路出現(xiàn)滑坡的主要原因。

5 滑坡處理措施建議

根據(jù)上述滑坡原因分析， 水庫防汛路邊坡滑坡處理建議如下：

（1）設(shè)置抗滑塊石垛，在滑坡前緣抗滑區(qū)域用塊石進(jìn)行反壓，同時(shí)對(duì)水庫防汛路進(jìn)行改線設(shè)計(jì)。

（2）削坡減重，對(duì)滑坡的主滑段進(jìn)行減重，清除坡面浮土、松石，挖除欠挖部分。

（3）減輕水的危害，對(duì)滑坡后緣以上的現(xiàn)狀灌渠進(jìn)行清理，使其發(fā)揮截水溝的作用。

本著治坡與治水相結(jié)合的原則， 可以對(duì)處理后的滑坡坡面一定范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土噴護(hù)， 使降雨不再進(jìn)入滑坡體和滑面。

滑坡的成因復(fù)雜、影響因素較多，因此需要結(jié)合滑坡現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并綜合使用幾種措施， 才能達(dá)到治理滑坡的目的。

6 結(jié)語

水溝口水庫防汛路改造是為了滿足水庫運(yùn)營管理及防汛通行，保障管理人員出行安全。本文通過對(duì)水庫防汛路改造方案的總體介紹和說明， 到針對(duì)水庫防汛路滑坡從形成機(jī)制到原因的簡(jiǎn)要分析， 最終提出了滑坡處理建議。對(duì)后續(xù)該類工程的設(shè)計(jì)實(shí)施、道路滑坡形成原因及針對(duì)性處理措施建議具有借鑒意義。