長白縣備用水源水利樞紐工程左壩肩邊坡生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

宣淼，云天禹

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 概況

長白縣城市供水工程項(xiàng)目（西溝備用水源）水利樞紐工程位于吉林省長白縣十九道溝支流西溝溝口以上1.3 km 處，距離長白縣約18.0 km，是一座以保障長白縣城供水安全為主要任務(wù)的水利工程。水利樞紐由擋水壩、溢流壩、引水管及生態(tài)放流管等組成，樞紐總庫容為9.97×104m3，興利庫容為3.10×104m3，日供水量為1.20×104m3。

2 工程地質(zhì)

壩址區(qū)河谷寬度一般為50.00～100.00 m，溝口處河谷最寬，寬度約為200.00 m，屬典型的山區(qū)狹長形河谷，為剝蝕、侵蝕中低山地貌。水庫區(qū)河谷呈“V”字形，左、右兩岸山體高程為900.00～1 100.00 m，山體坡度為30°～50°。壩址玄武巖經(jīng)多次噴發(fā)而成，巖石受噴發(fā)、間歇期影響，出現(xiàn)隔層風(fēng)化現(xiàn)象。揭露的玄武巖以弱風(fēng)化巖石為主，局部夾有強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化巖石，巖層中的熔渣狀玄武巖均為強(qiáng)風(fēng)化巖。壩址區(qū)氣孔狀、致密狀玄武巖巖體屬于較完整巖體，熔渣狀玄武巖屬極差巖體。

3 左壩肩邊坡設(shè)計(jì)

擋水壩左岸壩肩覆蓋層厚度為3.00～13.00 m，巖性主要由坡積碎石夾低液限黏土組成，基巖為氣孔狀玄武巖和致密狀玄武巖。

設(shè)計(jì)壩型為混凝土重力壩，壩頂高程為848.70 m，壩基坐于基巖面上。為增強(qiáng)左壩肩的縱向穩(wěn)定性，將壩頂高程848.70 m 以上覆蓋層全部清除至基巖面，邊坡上、下游方向按1∶2 穩(wěn)定坡度進(jìn)行開挖；壩軸線方向采取了砂漿錨桿等加固措施，在高程848.70～856.70 m 開挖范圍內(nèi)進(jìn)行邊坡回填，回填坡度為1∶2，每4.00 m 高設(shè)置1 級(jí)馬道，馬道寬度為2.00 m，在馬道和邊坡上鋪設(shè)草皮，種植灌木和喬木，間、排距為4.00 m；對高程856.70 m 以上開挖范圍內(nèi)的巖質(zhì)邊坡及兩側(cè)碎石土類邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)，恢復(fù)原有植被覆蓋。

4 邊坡生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

4.1 土質(zhì)邊坡

土質(zhì)邊坡采用混凝土框格梁護(hù)坡，護(hù)坡頂部節(jié)點(diǎn)處采用錨桿加固，先打錨桿，預(yù)留固定端，與梁一體澆筑。錨桿采用HRB400φ36砂漿錨桿，錨桿方向垂直于坡面，入巖深度為2.00 m，間距為5.00 m?；炷量蚋窳河蓹M梁和縱梁組成，橫梁、縱梁的間距均為2.00 m，每10.00 m設(shè)1個(gè)結(jié)構(gòu)縫。混凝土框格梁尺寸為100 mm×300 mm（寬×高），壓頂尺寸為300 mm×500 mm（寬×高），基腳尺寸為100 mm×300 mm（寬×高），混凝土強(qiáng)度為C25。

混凝土框格內(nèi)回填客土，其內(nèi)間隔種植樟子松、紫穗槐（呈品字形布置），并撒播草籽。苗木種類見表1。

表1 土質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)苗木匯總表

4.2 巖質(zhì)邊坡

巖質(zhì)邊坡巖性為致密狀玄武巖，坡度為47°～53°，坡度較陡，因此，采用錨桿擋土墻形式，并回填客土，植樹綠化。

1）巖石錨桿擋土墻

此次設(shè)計(jì)錨桿擋土墻軸線垂直于壩軸線方向布置，擋土墻軸線水平間距為3.00 m，共10 級(jí)。擋土墻由混凝土底座、混凝土柱及混凝土板組成，混凝土底座、混凝土柱采用現(xiàn)澆C30 混凝土，混凝土板采用C30 預(yù)制鋼筋混凝土板；混凝土底座截面形式為三角形，寬度為1.00 m，高度為1.20 m，為增加巖面與混凝土底座之間的摩擦力，需將巖面進(jìn)行鑿毛處理；混凝土柱截面形式為工字形，規(guī)格為470 mm×300 mm（寬×高），混凝土柱間距為2.10 m；混凝土板厚度為100 mm，長度為2.00 m，高度為1.60 m。

混凝土底座與混凝土柱的巖石錨桿均采用HRB400φ36 砂漿錨桿，錨桿與水平面夾角均為15°，入巖深度均為5.00 m，錨桿水平間距分別為0.50，2.10 m，其中，混凝土底座巖石錨桿在混凝土板段局部水平間距為0.60 m。

2）綠化措施

修建擋土墻后，在其內(nèi)回填客土，并種植喬木及爬山虎。客土回填最大厚度為1.50 m，料源為邊坡開挖土料。為防止水土流失，回填土與巖面之間鋪設(shè)土工布?？屯粱靥詈螅N植間距為3.00 m的喬木，爬山虎沿種植平臺(tái)前緣布置向下攀爬。苗木種類見表2。

表2 巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)苗木匯總表

3）檢修及養(yǎng)護(hù)措施

為便于日后檢修及養(yǎng)護(hù)，在各級(jí)種植平臺(tái)垂向設(shè)置檢修扶梯，并采取鋼結(jié)構(gòu)形式。檢修扶梯長572 cm、寬80 cm，臺(tái)步高20 cm、寬25 cm，上設(shè)100 cm 鋼扶手。在最下層邊坡回填處設(shè)置一混凝土支墩，支墩入土50 cm、長100 cm、寬100 cm。

為保證苗木成活率，在左壩肩北側(cè)庫區(qū)內(nèi)設(shè)置一潛水泵，沿左壩肩斜坡設(shè)置明管（φ50鋼管），各級(jí)種植平臺(tái)設(shè)置分水口，分水口處引出軟管澆灌各類苗木。

5 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算

5.1 抗滑穩(wěn)定計(jì)算

截取2.00 m 長為1 個(gè)計(jì)算單元，包括工字柱、底座、混凝土擋墻及上覆土體，計(jì)算單元合計(jì)總重110 kN，現(xiàn)狀坡角為50°。所截取單元坡向滑動(dòng)力全部由底座錨桿分擔(dān)，經(jīng)計(jì)算，柱底及擋墻布置6.2 根錨桿時(shí)，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值為1.12，滿足不小于抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值1.05 的要求[1]，考慮后續(xù)樹體長大、風(fēng)荷載及柱兩側(cè)等不利工況，設(shè)計(jì)選取8 根，其中，柱底4 根，柱兩側(cè)4 根。

5.2 錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算

土壓力計(jì)算采用朗肯土壓力計(jì)算公式：

式中：Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)；φ為土體內(nèi)摩擦角，（°）；Ea為朗肯主動(dòng)土壓力，kN/m；γsat為土體飽和重度，kN/m3；H 為擋土墻高度，m。

選取的計(jì)算單元長為2.00 m，φ取20°，γsat取25 kN/m3，土體合力作用點(diǎn)自柱腳向上選取1/3處，經(jīng)計(jì)算，Ea=24.5 kN/m。

依據(jù)GB 50330—2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》[2]8.2.2 節(jié)要求，柱上錨桿軸向拉力Nak=65 kN，安全系數(shù)取2.0，錨桿鋼筋截面面積As≥360 mm2；依據(jù)GB 50330—2013 中8.2.3 節(jié)、8.2.4 節(jié)要求，錨桿錨固長度不小于1.80 m；依據(jù)8.4.1 節(jié)錨桿構(gòu)造要求，巖石錨桿的錨固段長度不應(yīng)小于3.00 m，且不宜大于6.50 m，考慮后續(xù)樹體長大及風(fēng)荷載等不利工況，此次設(shè)計(jì)選取HRB400φ36 錨桿，錨桿入巖長度為5.00 m。

6 結(jié)語

高陡邊坡植被修復(fù)需結(jié)合工程特點(diǎn)采取相應(yīng)處理措施，該工程區(qū)范圍內(nèi)原始植被隨著工程的建設(shè)破壞較大，邊坡巖面較淺且為玄武巖，在覆綠措施實(shí)施的同時(shí)還要保證邊坡穩(wěn)定，以免出現(xiàn)邊坡安全問題[3]。本文針對工程特點(diǎn)提出了相應(yīng)的邊坡生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)方案，針對土質(zhì)邊坡采取了混凝土框格梁護(hù)坡配套植物措施，針對巖石邊坡采取了錨桿擋土墻配套植物措施，工程措施與植物措施相結(jié)合，不僅起到了邊坡防護(hù)的作用，同時(shí)也為邊坡覆綠提供了有利條件，最大程度降低了工程建設(shè)對周圍植被的影響，維護(hù)了項(xiàng)目建設(shè)地生態(tài)環(huán)境的完整性，為工程順利實(shí)施及工程竣工后恢復(fù)原有植被覆蓋提供了保障措施，對工程具有重要意義，同時(shí)也為類似工程條件的邊坡處理方式提供了一定的參考價(jià)值。