黃田水庫主壩粘土斜墻滑坡原因與處理

□馬鑫平（平遠縣水利水電工程質(zhì)量安全監(jiān)督站）

1.概述

黃田水庫位于廣東省平遠縣，建成于1972年12月，總庫容5230萬m3，是一座以防洪為主，兼有灌溉、發(fā)電、供水綜合利用的中型水庫。工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級。工程樞紐由主壩、副壩（條形山）、溢洪道及發(fā)電輸水涵管等組成。主壩為均質(zhì)土壩、壩頂高程260.2m，最大壩高46.0m，壩頂長400.0m，寬5.0m，主副壩段壩軸線為折線布置，兩軸線夾角155°。根據(jù)安全鑒定結(jié)果，校核水位工況及水位驟降工況上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，由于壩下游已建發(fā)電廠房等較多建筑物，因此本次除險加固對上游坡進行培厚，考慮到壩體防滲，采用粘土斜墻方案，壩基防滲采用粘土截水槽的方式，粘土截水槽底部開挖至相對不透水層。施工圖階段大壩加固設計見圖1。2010年3月20日，在壩體填筑至237.6m高程時，主壩段粘土斜墻發(fā)生大面積滑坡事故。

圖1 主壩0+135.0斷面圖

2.壩前坡滑坡過程

施工圍堰于2009年10月27日合攏并開始主體工程施工，由于工期急，加快了水庫放空速度及基坑抽排水進度。由于水位下降較快，原壩體飽和水無法及時排出，加上原壩體填筑質(zhì)量較差（平均壓實度僅為89%），11月5日，原壩坡在基坑排水過程中發(fā)生階梯式表層滑坡，范圍在樁號0+090～0+215之間，高程在235m以下，滑坡體呈中間厚兩邊薄，中間最大厚度約6m。

大壩前坡粘土斜墻于2010年1月9日開始填筑施工，3月20日23時，在填筑至237.6m高程時，左壩段樁號0+095～0+255發(fā)生大面積滑坡，總長160m，滑坡體頂部從新填土倉面237.6m高程、下至粘土斜墻前坡坡腳，滑坡體頂寬約10m，下滑高度2～3m，填土倉面出現(xiàn)數(shù)條較大的縱向裂縫，已完成的混凝土護坡也整體下滑，局部開裂，混凝土護坡底部及基坑槽內(nèi)填土明顯隆起，輸水涵管進水口發(fā)生位移20～26cm。為滑坡原因分析及處理措施提供依據(jù)，參建單位對滑坡體進行了專門性勘察。

3.滑坡原因分析

3.1 舊滑坡體松動圈未清除干凈

滑坡發(fā)生后在樁號0+095、0+135、0+175和0+215斷面不同高程布置勘察鉆孔，根據(jù)勘察顯示在新填筑粘土斜墻以下、舊壩體上部有一個厚度0.9～5.5m的滑動帶，滑動帶內(nèi)土的力學指標明顯比舊壩體和新填土差，天然含水量高、干密度小、壓縮系數(shù)高、抗剪強度低。根據(jù)早期滑坡資料和本次勘察成果分析，舊滑坡體呈中間厚兩邊薄的情況，而施工中采用邊清邊填的施工工序未能把厚度5～6m的滑坡體所產(chǎn)生的松動圈完全清除，舊壩體上的松動圈由于滑坡產(chǎn)生了擾動，其力學性質(zhì)較差，可視為軟弱帶，由于施工期降雨多造成滑坡體松動圈及舊壩體含水量較高，使新填粘土與舊壩體間形成一個飽水的軟弱帶，與舊壩體未清干凈的滑動面組合成一個新的軟弱滑動面，當新填斜墻達到一定高度（荷載）后沿著這個軟弱滑動面產(chǎn)生二次滑動。

3.2 舊壩體飽水力學性質(zhì)差

在施工期間雨水較多，從2010年1月9日開始填筑至3月20日，其中雨天34d，雨水多使得新填筑土料含水量偏高，雨水沿舊滑坡體裂縫大量滲入老壩體，舊壩體表層含水量升高，勘察235m高程布置的ZKB5、ZKB6、ZKB7三個鉆孔所測得的地下水位高程在230.6～231.8m，高于舊壩坡面5.1～5.2m，說明壩體地下水位較高。根據(jù)安全鑒定階段擊實試驗成果，舊壩體填土干密度為1.26～1.60g/cm3，平均干密度1.47g/cm3，填土壓實度范圍值為76.8%～97.6%，平均為89.6%＜96%，壓實度低，未能滿足《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）要求，舊壩體填土質(zhì)量差，在施工期間雨水過多導致舊壩體含水量高、地下水位較高，在高水位時呈飽和或接近飽和狀，力學性質(zhì)差。

3.3 新填粘土斜墻填筑速度過快

大壩粘土斜墻從基礎高程216.5m填筑至237.6m高程，實際有效填筑時間僅為26d，粘土斜墻加高了21.1m，平均每天以1m的速度加高，造成新舊壩體未能完全結(jié)合，且施工期經(jīng)常下雨，新舊壩體中的水無法排出，使得舊壩體地下水位增高，新填土含水量高，根據(jù)現(xiàn)場注水試驗成果，舊壩體填土屬中等透水，新填土為弱透水（可視為相對不透水層），地下水位高在舊壩體中形成一個弱承壓水帶，增大了滲透壓力，這也是滑動因素之一。

4.滑坡加固處理對策

4.1 應急度汛處理措施

由于即將進入汛期，通過對滑坡體進行綜合分析，采用上部開挖卸載，下部壓重抗滑的應急度汛處理措施。

壩腳建反壓平臺。左壩段樁號0+095～0+255分2級建反壓平臺，第一級由基礎高程216.5m填筑至226.0m高程，頂寬34.0m，采用全強風化料回填；第二級由224.0m高程填筑至230.0m高程，頂寬9.0m，回填滑坡體頂部開挖棄渣。右壩段樁號0+255～0+417反壓平臺分1級，填筑至225.0m高程。反壓平臺應分層壓實，嚴格按碾壓試驗參數(shù)進行控制。

頂部擾動土體開挖。挖除滑坡體頂部擾動土體，按照勘察成果，底高程確定為230m。高程230m以下已填筑部分，采用深挖或槽挖等措施，盡量清除新老壩體結(jié)合部位的薄弱面。

4.2 永久加固處理方案

永久加固處理方案的基本原則是與應急處理措施相結(jié)合，盡量減少工程再投資。根據(jù)補充勘探、試驗成果，經(jīng)過詳細的計算分析，永久加固處理方案擬定如下：加寬舊壩階梯開挖寬度，提前修筑馬道，改壩前坡原設計一級馬道為兩級馬道，分別設置于235m高程及245m高程，馬道寬為2.0m；245m高程以下上游坡仍維持1：2.75，245m高程以上更改為1：2.6，以減少填土上部荷載。滑坡加固處理方案詳見圖2。

圖2 大壩粘土斜墻加固方案示意圖

壩前坡滑坡應急度汛措施工程于2010年3月30日完工，汛期投入運行，后續(xù)加固工程于2011年1月底全面完工，經(jīng)過近2個汛期的洪水考驗，目前運行良好。

[1]廣東省水利水電勘測設計研究院.平遠縣黃田水庫除險加固工程大壩滑坡專門性地質(zhì)勘察報告[R].廣州：廣東省水利水電勘測設計研究院，2010.

[2]華東水利學院.水工設計手冊-土石壩[M].北京：水利電力出版社，1984.