龍江水電站樞紐工程高邊坡安全監測設計

韓 琳，任建欽，徐 巖

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130061）

1 工程概況

龍江水電站樞紐工程位于云南省德宏傣族景頗族自治州潞西縣境內的龍江干流上。樞紐由混凝土雙曲拱壩、左岸引水系統及地面式廠房組成，為大（1）型Ⅰ等工程。壩頂高程875.00 m，最大壩高110 m，壩頂中心線弧長（包括溢流、重力墩壩段）472.00 m。泄水壩段下游采用消能塘消能，消能塘長149.68 m，底寬37.20 m。引水系統布置在左岸山體內，由進水口和引水隧洞組成，采用一洞三機的布置方式。地面式廠房位于大壩下游左岸，距壩軸線約170 m。廠前區下游布置3臺120 MVA變壓器及GIS開關站。

該工程樞紐區的基巖為片麻巖，巖石風化較深。兩岸覆蓋層厚2～7 m。壩址區一般山脊部位風化較深，溝谷部位風化較淺；岸坡上部風化較深，下部風化變淺；河床部位很少有全、強風化層。根據實際開挖部位情況，左岸壩肩全風化帶厚度達36 m，右岸壩肩全風化帶厚度達55 m。樞紐區巖石全風化帶較深，建筑物基礎開挖的全風化巖邊坡較高，永久邊坡穩定問題較重要。樞紐區高邊坡的部位主要為大壩邊坡為1級，消能塘、廠房及纜機邊坡級別為2級。

2 邊坡安全監測的目的與原則

2.1 邊坡安全監測的目的

1）了解邊坡的變形情況，可能導致滑坡的內、外部因素的變化，以及滑坡發生前可能會出現的征兆，及時掌握這些情況，將有助于預測滑坡發生的時間和滑坡規模，為有關部門作出決策采取避險行動提供依據。

2）為施工期安全施工提供保障，同時反饋指導工程方案。

3）為高邊坡的支護和加固處理提供設計依據，使加固處理措施具有合理性。

4）掌握開挖后的變形規律，為邊坡投入使用以后運行作安全預報。

2.2 邊坡安全監測的原則

1）監測設備的選用及布置應能滿足觀測要求，同一區域儀器的布置應能相互校驗。

2）方便施工，盡量減少對土建施工的干擾。3）實用、高精度、高可靠性，實現自動監測，滿足實時要求。

4）使用維護方便，臨時觀測與長期觀測相結合。5）經濟合理，適當保持技術的先進性。

2.3 監測項目的選取

監測設計是安全監測系統工程中必要的一環,邊坡的監測項目有以下幾種。

1）變形監測。邊坡通常都是以其發生較大變形為表現形式,因此,大多數邊坡的監測系統都會以變形為主要監測對象。變形監測又分為外部變形監測和內部變形監測兩種。

2）地下水位監測。地下水對滑坡的作用機制是：一方面增加了失穩荷載,另一方面降低了巖體（尤其是弱面）的強度。監測的項目主要包括地下水位的變化,排水設施的排水量等。

3）錨桿、錨索應力監測。

4）監測自動化系統。

3 大壩邊坡

左岸壩頭最高開挖高程為923.00 m，右岸壩頭最高開挖高程為977.00 m。右岸壩頭全風化巖厚約55 m，邊坡高度約100 m左右，土質全風化邊坡，開挖坡比 1∶1.2，高程每 15～20 m 設一級 2～3 m寬馬道。左岸下游邊坡因巖石邊坡開挖坡比較緩，不存在深層穩定問題。監測重點在右岸壩頭高邊坡。

3.1右岸壩頭高邊坡安全監測設計

1）邊坡外部變形監測設計。根據右岸壩頭高邊坡的地質情況，選擇2個監測斷面，邊坡最大剖面作為安全監測的主要觀測剖面，另一剖面作為輔助觀測剖面。對右岸壩頭高邊坡進行內、外部變形監測。

在選擇的2個觀測剖面上選擇5個不同高程的馬道共布設9個表面監測墩，高程分別為：965.20，950.20，935.20，920.20 m 和 890.20 m。觀測時利用龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測外部變形觀測設計的三角網中的基準點作為右岸壩頭高邊坡外部變形觀測的基準點，用全站儀采用大地測量的方法對邊坡水平位移進行監測。

2）邊坡內部變形監測。為監測邊坡巖體不同深度的變形情況，在選擇的1個主觀測剖面上高程920.20 m布置1套多點位移計（4點），同時布設1個測斜孔，測斜孔采用活動測斜儀進行監測。

3）邊坡內部巖體應力監測。右岸壩頭高邊坡的為監測邊坡內部巖體的受力情況以及錨桿等支護措施的加固效果，在深入巖石4.5 m和8 m的錨桿中選擇10根錨桿布置10支錨桿應力計，觀測支護效果。

4）地下水位監測。在測斜孔底布置1支滲壓計，觀測地下水位的變化情況。大壩邊坡的地下水位監測結合繞壩滲流監測孔的布置，統籌合理布設，在左、右岸各布設9個繞壩滲流監測孔，進行地下水長期、重點監測。

4 消能塘邊坡

消能塘兩岸邊坡基巖為寒武系片麻巖，左岸主要發育二組節理：一組走向N50°～70°W，傾向NE（山里），傾角 65°～75°，延伸很長，節理發育。另一組節理走向 N40°～60°E，傾向 NW，傾角 60°～80°（橫河向），延伸較長，節理較發育。緩傾角節理不發育。EL875～EL840 m兩級邊坡，出露的巖石呈全風化狀態，巖質軟弱，呈土狀。EL840 m以下邊坡為弱～微風化巖體，邊坡整體穩定。

右岸主要發育二組節理：一組走向N60°W，以傾向NE為主，傾角68°～80°，該組節理在801 m高程以下較發育，與邊坡交角較小，傾向河床，傾角與邊坡開挖坡坡角接近。另一組節理沿片麻理方向（橫河向）發育。緩傾角節理不發育，隨機散布。右岸順坡節理不產生深層不利組合。右岸樁號消0+110.00～0+145.00區段801.0 m以上邊坡較高且覆蓋層較厚，對邊坡穩定不利。

4.1消能塘邊坡安全監測設計

1）邊坡外部變形監測設計。根據消能塘邊坡的地質情況，在左、右岸分別選擇2個監測斷面，邊坡最大剖面作為安全監測的主要觀測剖面，另一剖面作為輔助觀測剖面。

在左岸選擇4個不同高程的馬道布設6個表面監測墩，外部變形測點高程分別為：817.00，840.00，860.00，875.00 m；在右岸選擇3個不同高程的馬道布設6個表面監測墩，外部變形測點高程分別為：820.00，845.00，875.00 m；共計 12個外部水平位移測點。觀測時利用龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測外部變形觀測設計的三角網中的基準點作為消能塘邊坡外部變形觀測的基準點，用全站儀采用大地測量的方法對邊坡水平位移進行監測。

2）邊坡內部巖體應力監測。為監測邊坡內部巖體的受力情況，在消能塘邊坡錨索中選擇7個錨索布設7套（6弦）錨索測力計。

3）地下水位監測。大壩邊坡的地下水位監測結合繞壩滲流監測孔的布置，統籌合理布設，在左、右岸各布設9個繞壩滲流監測孔，進行地下水長期、重點監測。

4）監測自動化系統。消能塘邊坡布設的監測儀器為實現自動觀測可設置2臺DAU，納入龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測自動化系統中。

5 廠房邊坡

廠房后山坡覆蓋層主要為低液限粘土，厚0.5～2 m；基巖為寒武系片麻巖，EL860 m以上基本上為全風化片麻巖，EL875 m以下全風化呈塊狀；廠房已開挖邊坡主要發育斷層6條斷層，為F1斷層、F40斷層、F41斷層、F47斷層、F48斷層、F49斷層。安裝間后山坡845.00 m馬道附近出露有F41 斷層，走向 N70°～85°E，出露可見約 65～70 m長，傾向 SE，傾角 24°～35°，斷層波狀起伏，局部產狀變化較大，寬度0.1～0.3 m，主要由碎裂巖及灰黃色斷層泥組成，斷層泥厚3～5 cm，斷層泥分布連續。這兩個部位的邊坡為廠房邊坡的控制部位。

5.1廠房高邊坡安全監測設計

1）邊坡外部變形監測設計。根據廠房邊坡的地質情況，選擇2個監測斷面，邊坡最大剖面作為安全監測的主要觀測剖面，另一剖面作為輔助觀測剖面。

在選擇的2個觀測剖面上選擇5個不同高程的馬道布設8個表面監測墩，高程分別為：845.00，860.00，875.00，890.00，905.00 m。觀測時利用龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測外部變形觀測設計的三角網中的基準點作為廠房高邊坡外部變形觀測的基準點，用全站儀采用大地測量的方法對邊坡水平位移進行監測。

2）邊坡內部變形監測。為監測邊坡巖體不同深度的變形情況，在選擇的2個觀測剖面上，選擇不同高程的馬道分別布置4套多點位移計（5點和4點），高程分別為：830.00，845.00，860.00 m 和 875.00 m；同時在高程830.00 m和875.00 m的馬道上布設2個測斜孔，測斜孔活動測斜儀進行監測。

3）邊坡內部巖體應力監測。為監測邊坡內部巖體的受力情況，在3個不同高程支護系統中布置錨索測力計6套（6弦）。在深入巖石4.5 m的錨桿中選擇10根錨桿布置10支錨桿應力計，觀測支護效果。

4）地下水位監測孔。廠房高邊坡布置3個地下水位孔，同時結合繞壩滲流監測孔的布置，統籌合理布設，進行地下水長期、重點監測。

5）監測自動化系統。廠房邊坡布設的監測儀器為實現自動觀測設置4臺DAU，納入龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測自動化系統中。

6 左岸纜機移動端邊坡

纜機移動端邊坡位于拱壩左岸上游，高程930～1 118 m，地形坡度一般為 30°～38°，局部為陡崖坡度60°左右。覆蓋層厚度一般為1.5～3 m，主要為含碎石低液限粘土等組成，基巖為寒武系片麻巖，巖石風化較強烈，且不均一，風化厚度變化較大，局部呈條帶狀。片麻巖中云母含量較高，部分集中部位，已形成軟巖帶。

6.1左岸纜機高邊坡安全監測設計

根據左岸纜機平臺后邊坡的地質情況，選擇2個監測斷面，邊坡最大剖面作為安全監測的主要觀測剖面，另一剖面作為輔助觀測剖面。對纜機平臺后邊坡進行內、外部變形監測。

1）邊坡外部變形監測設計。在選擇的2個觀測剖面上選擇6個不同高程的馬道分別布設6個表面監測墩，高程分別為：960.00，990.00，1 005.00，1 095.00 m，共計18個外部水平位移測點。觀測時利用龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測外部變形觀測設計的三角網中的基準點作為左岸纜機平臺后邊坡外部變形觀測的基準點，用全站儀采用大地測量的方法對邊坡水平位移進行監測。

2）邊坡內部變形監測。為監測邊坡巖體不同深度的變形情況，在選擇的2個觀測剖面上，選擇2個不同高程的馬道分別布置2套多點位移計（4點），高程分別為：960.00 m和1 005.00 m；同時在高程960.00 m和1 005.00 m的馬道上布設2個測斜孔，測斜孔采用活動測斜儀進行監測。

3）邊坡內部巖體應力監測。為監測邊坡內部巖體的受力情況，在2個觀測剖面的3個不同高程支護系統中布置錨索測力計3套（3弦）和錨桿應力計3套（1點）,錨索測力計高程分別為：957.00，982.00 m和987.00 m；錨桿應力計高程分別為：940.00，970.00 m 和 975.00 m。

4）地下水位監測。為監測邊坡地下水位的變化情況及地下水位對邊坡的影響，選擇1個監測斷面布設4個地下水位監測孔，高程分別為990.00，1 005.00，1 035.00 m 和 1 065.00 m。

5）監測自動化系統。左岸纜機平臺后邊坡布設的監測儀器為實現自動觀測設置2臺DAU，納入龍江水電站樞紐工程水工建筑物安全監測自動化系統中。

7 結語

龍江水電站樞紐工程高邊坡的數量多、高差大，壩后廠房邊坡坡度較陡，其穩定直接影響到電站廠房的工程安全，因此應繼續加強壩后廠房邊坡相關儀器的監測工作。通過龍江水電站樞紐工程施工期對邊坡進行的監測，監測設計合理，基本滿足邊坡監測的需要，運行期應加強的邊坡的監測，密切關注邊坡的各項監測指標的變化，確保工程安全。