溪洛渡水電站左岸谷肩堆積體邊坡治理和監(jiān)測

伍文鋒，稅思梅

(1.中國水利水電第八工程局有限公司科研設(shè)計(jì)院，湖南長沙 410128;2.中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 工程概況

溪洛渡水電站樞紐區(qū)河谷峽窄，谷坡陡峻，自然邊坡坡高達(dá)250～480m，開挖邊坡坡高最大近300m。邊坡主要由近水平的晚二迭系峨眉山玄武巖(P2β)組成，兩岸坡頂有順河呈帶狀分布的、厚度較大的第四系堆積物。

左岸谷肩堆積體位于左岸廠房進(jìn)水口、左岸泄洪隧洞進(jìn)水口和左岸纜機(jī)平臺(tái)上部14層玄武巖頂部。左岸谷肩上部平臺(tái)堆積著一套自中更新世以來先后形成的古滑坡體、冰水堆積、洪積和崩坡積。象鼻子溝和楊家溝兩條較大的沖溝橫切其間，將堆積體分割成白鐵壩、青杠堡和鎮(zhèn)龍灣－黃金坡三大塊，與工程建筑物密切相關(guān)的為白鐵壩堆積區(qū)。該堆積體上起興田溝，下至象鼻子溝下游分支附近，順河長1 400m，橫河寬600m，平面面積84萬m2，鉆孔揭示其厚度為59.64～166.9m，總方量約為8 200萬m3。

2 地質(zhì)條件

左岸谷肩堆積體由下至上，從老到新依次為古滑坡殘?bào)w、冰川冰水堆積體、坡洪積體，以冰川冰水堆積和坡洪積為主。削坡范圍位于白鐵壩區(qū)的前緣中部，順河長約530m，橫河寬60～130m，前緣高程740～780m，后緣高程820～830m，厚度40～95m，平面面積約5.3萬m2。

2.1 地形地貌

地形上呈現(xiàn)上部較緩下部相對較陡的趨勢。削坡區(qū)中后緣存在一大體呈帶狀延伸的緩坡平臺(tái)，地形坡度為15°～25°。從下游到上游分為Ⅰ～Ⅴ區(qū)(見圖1)。

圖1 左岸堆積體分區(qū)

2.2 物質(zhì)組成

左岸谷肩堆積體削坡范圍各區(qū)地層分布情況如下:

Ⅰ區(qū):位于泄洪洞進(jìn)口上方，坡面為坡洪積含碎礫石土，受附近無名溝長年流水的搬運(yùn)作用，細(xì)粒物質(zhì)較多，厚度較大。坡洪積層厚度約10m，內(nèi)部古滑坡殘?bào)w厚約10～35m。

Ⅱ區(qū):下部為古滑坡殘?bào)w，前緣厚度約42.2m，中后部厚約56.2～64.5m;中部為冰川、冰水堆積物，厚約6.3～20m;表部坡洪積物，含碎礫石土，厚約5.7～16.2m，中后緣厚度逐漸增大。

Ш區(qū):下部為古滑坡殘?bào)w，厚度約25.0m;中部為冰川、冰水堆積物，厚約12.0～17.0m;表部為坡洪積物，厚約5.7～10.0m，中后緣厚度逐漸增大。

Ⅳ區(qū):下部為古滑坡殘?bào)w，厚度8.1～33.8m，前緣厚約8.1m，中后緣厚約33.8m;中部為冰川冰水堆積物，厚約11.0m;表部為坡洪積物，厚3.9～8.3m。

Ⅴ區(qū):下部古滑坡殘?bào)w，厚度24.1m;中部為冰川、冰水堆積物，厚 4.0m;表部為坡洪積物，厚5.3m。

2.3 水文地質(zhì)條件

左岸谷肩堆積體地下水系統(tǒng)屬第四系孔隙水系統(tǒng)。第四系孔隙水主要接受大氣降水和削坡區(qū)后坡農(nóng)田灌溉水補(bǔ)給，隨著地表水的不斷緩慢下滲，最終以接觸下降泉的形式在削坡區(qū)前緣宣威組(P2X)粘土巖頂部出露。坡體內(nèi)部普遍干燥，地下水主要富集在宣威組頂面5～10m范圍內(nèi)。地下水位隨雨量變化明顯，夏季雨量大，地下水位升高;冬季降雨少，地下水位降低。

3 綜合治理

白鐵壩堆積區(qū)邊坡的穩(wěn)定與主體工程密切相關(guān)，如果白鐵壩堆積體出現(xiàn)進(jìn)一步失穩(wěn)，將會(huì)嚴(yán)重影響到左岸電站進(jìn)水口、泄洪洞進(jìn)口及纜機(jī)平臺(tái)的安危。2005年5月完成第一次削坡后，未及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，且經(jīng)過雨季，至2005年9月底，1號(hào)無名溝附近的洪積層在開挖坡頂已發(fā)生變形。為防止堆積體產(chǎn)生進(jìn)一步變形破壞，根據(jù)邊坡失穩(wěn)的不同情況，采取各類工程措施進(jìn)行治理，包括削坡減載、排水降壓、支擋結(jié)合、地表防滲等。此外還對重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測以便及時(shí)了解堆積體的實(shí)際狀況。

3.1 分區(qū)削坡減載

Ⅰ區(qū):將邊坡按1∶1.25坡比削至平順，清除殘余的覆蓋層，并分別在815m、790m和765m高程設(shè)置馬道。

Ⅲ區(qū):開挖坡比為1∶1.25，使坡面平順過渡至上游1號(hào)無名溝沖溝邊，并在815.0m、790.0m和765.0m高程設(shè)置馬道，清除虛土。

Ⅳ區(qū):從上游按開口線由高高程向低高程削坡;沿14層上部較完整的宣武組砂巖基巖面向內(nèi)留4m寬道路，馬道按等高線逐漸抬高，內(nèi)側(cè)坡比按1∶1.5～1∶1.20控制;馬道設(shè)小排水溝;坡面平整，清除孤石，與周圍地形平順連接。

Ⅴ區(qū):清除開口線以外的孤石，按1∶1.25坡比使坡面平順，不設(shè)置馬道。

3.2 坡頂鋼管樁及混凝土護(hù)坡

(1)在1號(hào)無名溝上游樁號(hào)Ⅳ－030.0～Ⅳ+070.0m范圍，沿坡頂施工便道上并靠上部天然坡面坡腳處設(shè)置鋼管樁。鋼管直徑140mm，共布置三排，樁距1.5m，排距1m，交錯(cuò)布置，深度為15m。

(2)在1號(hào)無名溝下游側(cè)Ⅲ區(qū)二次削坡坡頂開口線以外3m處設(shè)置鋼管樁，鋼管直徑140mm，共布置兩排，樁距1.5m，排距1m，交錯(cuò)布置，深度為15m，孔向?yàn)殂U直向，鋼管內(nèi)澆注C25礫石混凝土。

(3)對施工便道內(nèi)側(cè)所有開挖坡進(jìn)行混凝土護(hù)坡處理。

(4)對Ⅴ區(qū)高程794.41～930.17m，樁號(hào)K0－003.87～K0+097.38m范圍內(nèi)邊坡，采用掛網(wǎng)噴混凝土(或植被混凝土)φ6.5@150，混凝土厚15cm，φ32插筋間排距 4m ×4m，L=1.5m，外露 10～20cm，梅花形布置。

3.3 土錨桿和錨索加固

(1)土錨桿直徑為φ48鋼管，長度均為6m。鋼管下部3m，每間隔10cm鉆設(shè)孔徑為8～10mm的小孔用于灌漿，采用梅花形布置。土錨桿垂直于坡面。

(2)對坡面已實(shí)施框格梁的部位，土錨桿設(shè)置在種草坡面。

(3)對坡面尚未實(shí)施框格梁的部位，土錨桿設(shè)置在框格梁和種草坡面上。

(4)對Ⅲ、Ⅳ區(qū)樁號(hào)Ⅳ0－20～Ⅳ0+150m范圍外的區(qū)域，在6m長的貼坡混凝土上設(shè)置1排1 500 kN錨索。造孔穿過覆蓋層時(shí)加大孔徑，根據(jù)鉆孔巖芯，加長錨固段長度并相應(yīng)加長錨索長度。

(5)對Ⅲ、Ⅳ區(qū)樁號(hào)Ⅳ0－20～Ⅳ0+150m范圍，設(shè)置2排1 500kN錨索，長度40m、50m，交錯(cuò)布置。

3.4 排水減壓

(1)在混凝土護(hù)坡坡腳、有剪出滑移現(xiàn)象部位附近和各層馬道的內(nèi)側(cè)坡腳等部位設(shè)置排水花管，間排距2m，梅花形布置;其余部位間排距4m，梅花形布置。排水孔入土深度均為12m。

(2)為便于排水降壓，在排水洞設(shè)置排水花管，間排距3m，梅花形布置。排水孔伸入覆蓋層3m左右。排水管采用直徑為110mm的鋼管。鋼管管壁間隔10cm鉆設(shè)孔徑為8～10mm的小孔，采用梅花形布置。

(3)針對Ⅴ區(qū)坡面土黃色洪積物與紫紅色古滑坡堆積物界面附近的滲水，在樁號(hào)IV－09～I(xiàn)V－050m間坡面紫紅色連續(xù)出水帶及其上部2m增設(shè)2排排水孔。

(4)針對框格梁中有水流溢出的排水管，采用橡膠軟管將出水引流至框格梁坡腳排水溝內(nèi)或跌坎排水溝內(nèi)。

3.5 坡腳混凝土貼坡?lián)鯄?/h3>

(1)在未設(shè)置鋼筋石籠壓坡部位，澆筑貼坡混凝土。混凝土基礎(chǔ)置于基巖上，澆筑前清除松動(dòng)巖體。

(2)在已設(shè)置鋼筋石籠壓坡部位，石籠外側(cè)設(shè)置頂寬1m的混凝土擋墻，擋墻高度與石籠齊平。當(dāng)擋墻混凝土達(dá)到齡期后，再進(jìn)行灌漿。

3.6 地表排水溝

(1)在Ⅴ區(qū)上游側(cè)重新修筑一條排水溝，溝水匯入無名溝溝內(nèi)。排水溝修筑在緊靠鋼筋樁混凝土外側(cè)，若鋼筋樁混凝土坡度合適也可直接設(shè)在混凝土上。

(2)在無名溝溝內(nèi)設(shè)置地表排水溝，排水溝順坡向設(shè)置跌坎。

(3)凡在開挖坡面有“凹”形處，在兩混凝土框格梁間預(yù)留寬0.5m的坡面，先在底部回填碎石并壓實(shí)后，鋪設(shè)φ6.5@150×150鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與兩側(cè)混凝土框格梁鋼筋綁結(jié)，并采用水泥砂漿抹面。

4 監(jiān)測成果分析

4.1 監(jiān)測儀器布置

左岸堆積體的5個(gè)區(qū)布設(shè)4個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測斷面，包括18座變形監(jiān)測點(diǎn)、9根鉆孔測斜管，9臺(tái)錨索測力計(jì)，1支滲壓計(jì)，1個(gè)量水堰，1孔測壓管，2套單點(diǎn)位移計(jì)。監(jiān)測儀器布置見圖2，典型斷面見圖3。

圖2 左岸谷肩堆積體安全監(jiān)測儀器布置示意

圖3 左岸谷肩堆積監(jiān)測斷面示意

4.2 監(jiān)測成果分析

(1)表面變形。左岸堆積體五個(gè)區(qū)的平面位移主要表現(xiàn)為向河谷中心和下游方向位移，垂直位移主要表現(xiàn)為下沉。順流方向累計(jì)變形－4～73mm，河谷方向累計(jì)變形22～145mm，垂直方向累計(jì)變形－7～41mm。2008年以后，位移增長趨勢逐漸減緩，2010年位移增長速率明顯減小。變形測點(diǎn)合位移見表1，Ⅳ區(qū)變形測點(diǎn)合位移過程線見圖4。

圖4 Ⅳ區(qū)變形測點(diǎn)平面合位移過程線

(2)深層位移監(jiān)測。左岸谷肩堆積體的5個(gè)區(qū)中共有9根測斜管，其中1根測斜管沒有明顯的滑移面，其余8根測斜管均存在滑移面。孔口合位移和滑移面位錯(cuò)量見表2、圖5和圖6。

左岸堆積體表面繼2006年、2007年的滑動(dòng)后，2008～2010年測斜管孔口位移仍呈增長趨勢，但增長速率逐漸減小。目前孔口合位移在18～147mm之間，與附近變形測點(diǎn)位移基本一致。

左岸堆積體測斜管滑移面位錯(cuò)量持續(xù)增長，位錯(cuò)量在7～81mm之間。2009年后，位移增長速率逐漸減小并趨于平緩，變化趨勢與孔口位移基本一致。監(jiān)測成果顯示堆積體內(nèi)存在上下兩個(gè)滑移面，上部大致對應(yīng)于洪積物滑坡堆積體分界線或洪積物層內(nèi)部，下部大致在基巖與覆蓋層分界面附近。其中變化最大的是Ⅳ區(qū)的測斜管IN03－JDL，滑移面合位移為80.19mm，滑移面發(fā)生在宣威組頂部。

表2 測斜管孔口合位移和滑移面位錯(cuò)量 mm

圖5 測斜管孔口平面合位移變化過程線

圖6 測斜管滑移面平面合位移變化過程線

(3)錨索荷載監(jiān)測。錨索監(jiān)測荷載在1 096～1 202kN之間;目前荷載均呈增長狀態(tài)，鎖定后荷載增長率在5.55%～17.78%之間。荷載增長與附近位移對應(yīng)較好，錨索錨固效果良好。

(4)滲流滲壓監(jiān)測。水位長觀孔水位在775m;排水洞洞口量水堰2011年1月的滲流量為57.93m3/d(見圖7)。2009年前，滲流量隨時(shí)間變化幅度較大，之后滲流量基本平穩(wěn)，說明綜合治理后，排水系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。

圖7 左岸堆積體量水堰WE01－JDL流量變化過程線

5 結(jié) 論

(1)溪洛渡水電站左岸堆積體邊坡采取削坡減載、排水降壓、支擋結(jié)合、地表防滲等綜合處理措施，有效的抑制了邊坡變形，確保了邊坡的穩(wěn)定。

(2)監(jiān)測設(shè)計(jì)基本涵蓋了堆積體邊坡變形的全部區(qū)域，有效的監(jiān)測和反映了堆積體的變形趨勢，為保證工程安全監(jiān)控發(fā)揮了積極的作用。

(3)左岸堆積體外觀測點(diǎn)監(jiān)測位移與鉆孔測斜儀監(jiān)測的變形量基本一致，坡體趨向下游并發(fā)生沉降變形。繼2006年的滑動(dòng)后，隨著支護(hù)工程措施的跟進(jìn)，變形速度逐漸減緩，至2010年滑動(dòng)趨勢已明顯減小，平面位移量小于15mm/年，下沉位移量小于2mm/年。

(4)各區(qū)測斜孔均監(jiān)測到堆積體存在滑移面。二次削坡范圍的表面變形和錯(cuò)動(dòng)變形較為明顯，上部滑移面大致對應(yīng)于洪積物滑坡堆積體分界線或洪積物層內(nèi)部，下部滑移面大致在基巖與覆蓋層分界面附近。

(5)左岸谷肩堆積體經(jīng)過綜合治理后，堆積體表面變形、滑移面位錯(cuò)年變化速率逐漸減小并趨于平緩，邊坡排水系統(tǒng)的運(yùn)行及錨索錨固效果良好，堆積體邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。