平武縣寶靈寺電站庫區內路基蠕滑變形分析與治理

作者簡介：魯道洪（1979~）男，四川瀘州人，西南科技大學06級研究生，研究方向：地質勘察與地質災害治理。

【摘要】由于發電的需要，平武縣寶靈寺電站于2006年11月3日下閘蓄水進行試運行，6日提閘放水。當日下午17時發現庫區內九環公路K227+380～456段路基發生變形，嚴重影響九環公路正常運營。本工程經過鉆探，現對路基蠕滑變形段的規模、特征、發生蠕滑變形的地質條件與成因進行了深入的分析，為工程治理提供科學的依據。

【關鍵詞】九環公路;蠕滑變形

【中圖分類號】U212.22【文獻標識碼】B【文章編號】1005-1074(2008)07-0256-02

Formation analysis and control Countermrasures ofcreep deformation in power station

inside the reservoir area of Baoling Pingwu

LU Dao-hong(College of Resource and Environment Engineering，SWST，Mianyang，Sicuan，China )

【Abstract】Because of the Power generation needs，the power station of Baoling Pingwu has taken the trial operation in the November 3，2006. It drained water in the 6th. It has been found that the roadbed of Central Highway 9 K227+380～456 inside the reservoir area deformed， seriously influencing the Central Highway9，s normal operation. After drilling ，This project deeply analyzed the size and the characteristics of creep deformation of the roadbed， also deeply analyzed Geological conditions and causes of creep deformation occurred， and offered Scientific basis for the Project management.

【Key words】Central Highway 9;creep deformation

1工區地質概況

1.1地形地貌 場地總體地勢西北高東南低，高低懸殊大，呈階梯狀下降。又由于涪江流經區內，河道曲折、深切于崇山峻嶺之中，山地經長期強烈風化剝蝕、侵蝕、沖刷，形成溝壑縱橫交錯的地貌。崩坡積物周邊輪廓平面上總體呈馬蹄形。蠕滑變形段公路穿越涪江右岸崩坡積物堆積體前緣，原路面高程為673.69～674.34m，拔河高在15m左右，由公路以上至后緣，高程逐漸增高，呈階梯狀槽形斜坡地形。坡面總體向涪江方向傾斜，后緣基巖形成峻坡地形，公路以下邊坡（臨江方）呈上陡下緩的斜坡地形，如圖1。

1.2地層巖性及地質構造場地出露地層主要為第四系人工填土（Q4ml）、崩坡積物（Q4col+dl）及沖洪積物（Q4al）；下伏巖層為志留系韓家店組（Sh）千枚狀砂板巖。工程區地質構造較簡單，巖層為緩傾斜巖層，無較大斷裂構造分布，巖體中裂隙發育隨構造部位而有所差異，裂隙延伸一般數米至十余米，順層裂隙一般延伸較長；受構造活動影響，巖石較破碎。

1.3自然地理條件場區屬四川盆地亞熱帶濕潤季風氣候

區，氣候基本特征為：上半年受偏北氣流控制，氣候干冷少雨，下半年受偏南氣流控制，氣候炎熱、多雨、潮濕。工程區屬涪江上游尾段，涪江河為流經工區之干流，主要接受大氣降水補給，其次為冰雪融水補給，流域面積5810km2。平武縣鐵籠堡至江油武都段自然落差300m左右，河床平均比降2.8‰，年平均逕流量155m3/s，最大洪水洪峰流量出現在1978年9月2日，實測達6230m3/s，枯水期最小流量35m3/s。

2蠕滑變形基本特征

該蠕滑變形體位于涪江右岸的第四系松散堆積物地帶，九環公路從該松散堆積體中下部通過，以115°為主蠕滑變形方向，長25m左右，后緣于九環公路左邊溝上呈現的寬度為76m。寶靈寺電站于6日提閘放水，其江水位數小時驟降5.16m（由實測江水位659.67m與試運行水位664.83m之差得出），當日下午17時發現K227+380～456段左側邊溝出現不同程度的蠕滑變形弧形張拉裂縫。后緣裂縫基本貫穿，裂縫寬度一般為0.5cm~2cm，局部可達3cm，裂縫向弧翼變小直至閉合；縱向上呈“V”字型，裂面上陡下緩，直至閉合，豎向位移最大可達0.5cm，但其規模均不夠大。變形體前緣變形極不明顯，砼路面完整無損（由于砼路面的雙層性，且其間為中密砂卵石填充，并具有一定的厚度，其整體性較好，剛度較大，因此在一定程度上制約了蠕滑張拉裂縫向路表發展）。其中K227+400～420右側臨河段因護岸（路堤）施工開挖，造成右側底層砼板下塌空1m～1.2m，由底板砼順其觀察發現路基脫離砼（豎向位移）3cm～5cm，直至閉合，目前發展緩慢或處于臨界平衡狀態。變形剪出口跡象不明顯，據鉆探土體結構中最不利組合分析確定為位于松散堆積層內的軟硬接觸界面或碎石土及卵石層頂界面為潛在的滑移面。

3蠕滑變形體成因機制分析

3.1土體的物理性質差是蠕滑變形的內因勘察表明，變形段正常蓄水位671.5m以下，路基土多為亞粘土夾碎石，一般呈硬塑狀，局部粉質含量相對較重，含零星滾石或孤石，具架空結構現象，遇水崩解易飽和，土的不均勻性，土的滲透性縱橫向上差異較大。受電站蓄水水位的影響，江水逐漸雍高，江水反滲，地下水雍高及毛細現象對路基土的影響，產生不均勻沉降，是引起路基開裂、沉降變形、滑移的內在原因。長期地下水、地表水的綜合作用，使泥質集中區域產生泥化、軟化，C、φ值降低，隨時間推移進一步發展，漸讓不連通潛在滑移面蠕滑變形向貫連發展，使其后緣形成張拉裂縫，在觸發因素（暴雨、地震、庫水位反復驟降）的影響下形成滑坡。

3.2水位驟降是變形拉裂的外因路堤竣工后，存在15m左右的天然臨空面，將導致應力重分布，其結果是產生平行于外坡的裂隙且堤腳處拉應力集中，而拉應力集中處正值長期處于飽水狀態的地基土，其承載力、C、φ值主要物理力學指標值降低，并且上覆于順坡向緩傾硬層上。再則毛細現象對路基的影響，對具有一定“架空”結構的填土或松散堆積層也有較大的影響，在其上覆荷載的作用下向臨空方向發生剪切蠕變。當水位驟降時土體中的孔隙水隨之向坡外緩慢滲出，過程上呈現明顯滯后效應，這樣土體中的地下水對土體就產生一個動水壓力，水位降落越快、降幅越大，其動水壓力就越大。江水對水位以下的岸坡土體有一個側向推力，這個推力對岸坡的穩定起有利作用，但當江水位驟降后，降落段的側向推力也就隨之立即消失。

3.3河流沖刷凹岸是加速路基蠕滑變形的又一誘發因素該段地處河流沖刷凹岸，隨蓄水位的逐漸升高，對路基浪（掏）蝕作用逐漸加劇，造成路基右堤變形塌滑（邊岸再造，其坍塌波及寬度為13.5m），浮托力的增大，前緣抗力體抗力減小。K227+400～420段右側開挖，在一定程度上加劇了蠕滑變形體的發展。

綜述，蠕滑使后緣產生拉應力，亦即使閉合裂縫拉開；水位驟降時滲透水運移于裂縫中產生動水壓力，加速其裂縫發展貫連，進而加劇蠕滑剪切變形。而張開裂縫又在動水壓力等因素作用下加速向涪江河流方向蠕滑，使其裂縫向深度擴展，這兩個過程共同作用，隨著時間的推移，潛在的滑移面一旦貫通就導致路堤滑坡，其成因機制為蠕滑——拉裂型。

4蠕滑變形體的穩定性計算與評價

4.1剖面的選擇根據蠕滑變形產生的內、外因素及變形體的周邊條件及鉆探資料綜合分析，基本查清了主蠕滑段滑移面或潛在滑移面為松散堆積層中的軟硬接觸面；得出工區內蠕滑變形體中的最不利結構面（潛在的滑移面）形態以圓弧線為主(圖2)。宜采用條分法計算邊坡穩定性及下滑力，現取最不利的剖面（潛在的滑移面最陡）進行驗算。擬定邊坡可能的滑移面和剪出口計算出穩定系數，其中最小穩定系數為邊坡的穩定系數。結合當地工程經驗采用工程地質類比法并綜合邊界條件（測量河水位、試運行水位）經反算擬定參數φ=14.3，c=16.8kPa選擇最不利結構面進行穩定性驗算。

圖3蠕滑變形剖面圖

4.2計算方法及結果

①穩定系數計算：

K＝∑R1∑T1=∑(Gicosθitanφ1)∑(Gicosθi

K——邊坡穩定性系數；Gi——第i計算條塊單位寬度巖土體自重（kN/m）

θi——第i計算條塊底面傾角（o）φi——第i計算條塊滑動面上巖土體的內摩擦角（o）

Ci——第i計算條塊滑動面上巖土體的粘聚力（Kpa）Li——第i計算條塊滑動面長度（m）

②計算結果：見表1。

表1

計算結果

水位線正常蓄水位671.5m由671.5m降至659.6m穩定系數K1.0040.605

③剩余下滑力計算：F=∑kwisinθi-∑(Wicosθitanφ1+cili)（取K=1.25）。

計算結果：當蓄水至671.5m時，其剩余下滑推力為F=242.09KN/m；當水位驟降至659.6m時，其剩余下滑推力為F=1055.86KN/m。

4.3穩定性評價當正常蓄水位為671.5m時，K=1.004，F=242.09KN/m。當由671.5m降至659.6m時，K=0.605，F=1055.86KN/m。即水位在659.6m時已經完全不穩定了。

5蠕滑變形體整治方案及建議

經穩定性計算與分析，變形體仍處于不穩定狀態，為確保九環公路的正常營運，應對該路基蠕滑變形體進行整治，其整治范圍及方案建議如下：①方案一（擋土墻方案）：將路線向坡腳方向移動，并按最危險組合驗算后進行削坡減載，并采用重力式擋土墻壓腳，其基礎型式采用樁基與條基的復合基礎，樁基進入含漂石卵石土5～8m。其設置部位在施測河水位（659.67m）處（適當作圍堰），其樁上條基必埋置一定的深度(1～2m)，在其條基之上實施擋墻，其墻高為5m，擋墻之上按1：1.5的坡比實施護岸（路堤）處理，墻及護坡(砼面板)后應設置反濾層。優點：從路基穩定性、長遠性考慮，為最安全措施；缺點：施工難度相對較大，耗時長，施工受寶靈寺電站下閘蓄水的影響較大。②方案二（移線方案）：將路線向坡腳方向移動，并按最危險組合驗算后進行削坡減載，因該段正值河床沖刷凹岸又受坍塌范圍的影響，為確保路基的穩定性，必沿九環公路樁號K227+380～456段上行幅采用沖孔灌注樁進行抗滑加固處理，樁端進入含漂石卵石層中4～6m。樁間及樁后均采用較為適宜的高壓噴射注漿法和深層攪拌法進行加固處理（形成樁墻式擋防結構），樁端均置于碎石土或含漂石卵石層上，以達護岸（路堤）及抗沖刷浪蝕之功效；并能抑制涪江水位變化帶來地基土的滲透變形而使土質路基邊坡變形失穩。其施工順序由變形體上下游向變形劇烈處合攏，以確保施工中不至產生路基塌方。優點：易施工、施工速度較快、耗時較省，施工不受下閘蓄水的影響。缺點：樁多且必須設置較深，費用高。③方案三（橋跨方案）：為確保橋的最短長度，同樣雖將路線向坡腳方向移動，采用梁橋跨越其變形體后緣及崩坡積堆積體中下部（邊岸再造段）。優點：易施工、施工速度較快、耗時較省，施工不受下閘蓄水的影響；缺點：必據橋之墩（臺）位作相應的專門工程地質勘察，以進一步查明其墩（臺）土體結構，同樣需布設典型斷面以作相應的驗算之用，以服務于設計及施工，費用也高。

6總結

該段正值河流沖刷凹岸，又受寶靈寺電站下閘蓄水的影響，在綜合考慮移線（剝坡減載）、坍塌范圍及保證交通暢通的前提下，對上述方案從經濟上、施工難度上、時間上等方面進行比較。本工程建議：先采用拋石壓腳，然后再采用方案二，沖孔灌注及打樁處理。整治時應對變形體后緣張拉裂縫用粘土及粉煤灰進行填縫處理，為防止降水入滲對變形體產生不利影響。墻后回填土均應嚴格按相關施工規范控制回填壓實；并設置泄水孔，墻背回填最好采用透水材料（或設反濾層），在墻頂采用典型粘土回填壓實以作封水處理，進而確保工程的安全運行。

7參考文獻

1陳永波.張家界唐家坡滑坡形成機制及成因分析[J].山地學報，2006，12（20）：111-113

2吳漢輝.重慶市雞冠石污水處理廠滑坡成因分析及治理對策[J].中國地質災害與防止學報，2006，09（17）:40-43

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