蒙江冗各水電站邊坡失穩原因分析及防治措施

王 力

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

蒙江冗各水電站邊坡失穩原因分析及防治措施

王 力

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

隨著我國經濟的發展和社會的進步，水利工程建設越來越多。我國是一個多山的國家，一系列國家大型水利工程的建設，導致邊坡問題逐漸增多，邊坡問題的出現嚴重阻礙了水利工程的發展和進步，為了避免這種現象的發生，必須要對邊坡失穩工程進行研究，挖掘邊坡失穩的原因，并找出相應的治理措施，這對于水利工程的發展和國民經濟的進步都有著非常重要的意義。文章以蒙江冗各水電站為例分析了邊坡失穩原因及提出了防治措施。

蒙江冗各水電站;邊坡失穩;原因;防治措施

1 工程概況

蒙江冗各水電站位于貴州南部羅甸縣境內，壩段河床高程443～448 m，多年平均流量101 m3/s，擬建水庫雍水高53 m，正常蓄水位495 m，壩型為碾壓混凝土重力壩，最大壩高70 m，壩址以上流域面積5 158 km2，正常蓄水位以下庫容3 290萬 m3，有效庫容1 140萬m3。裝機容量90 MW，左岸布置發電引水系統、地下廠房，右岸布置導流系統。

壩址右岸邊坡為順向坡，坡腳受蒙江切割，形成臨空面。

邊坡巖體內卸荷裂隙、層間軟弱泥化夾層發育。

在壩址右岸邊坡形成了以泥化夾層為底滑面，卸荷裂隙為后緣拉裂面及側滑面的潛在不穩定體。

由于邊坡距離大壩及其他水工構筑物較近，施工中及水庫蓄水后對水工建筑物安全構成嚴重威脅，須進行工程處理［1］。

表1 永久性擋水及泄水建筑物的洪水設計標準表

2 蒙江冗各右岸邊坡失穩原因分析

2.1 邊坡地質

邊坡結構為順向坡，詳見圖1。邊坡巖溶較發育，形態主要有溶溝溶槽、溶蝕破碎帶及溶蝕裂隙等。

邊坡地層屬碳酸鹽巖含水層，水力坡降約為2%～3%，以后水力比降增至8% ～9%。物理地質現象主要表現為風化與卸荷作用。巖體強風化水平深11～24 m。

2.2 風化卸荷裂隙及軟弱泥化夾層發育情況

2.2.1 風化卸荷裂隙發育情況

據右岸平硐 PDc-2、PDc-4、PDc-5、PDc-13及PDkb-右揭露，右岸風化卸荷裂隙發育主要有5組:

2.2.2 軟弱泥化夾層發育情況

根據工程之前的調查發現，層間泥化夾層連續性好，因層間錯動及溶蝕風化作用而形成。軟弱夾層厚度0～35 cm，由淺至深隨巖體風化程度減弱泥化現象減弱，由夾泥型、泥夾巖屑型漸變為巖屑夾泥型，泥化夾層發育詳情見表2。

圖1 壩址右岸邊坡工程地質圖

表2 右岸泥化夾層統計表

3 蒙江冗各邊坡失穩處理措施

3.1 前期處理方案研究

右壩段經考慮最不利情況，沿層面的泥化夾層滑出，后緣裂隙全部張開，單面滑動，安全系數不滿足要求，原設計對右壩段基礎進行錨固處理，采用100t級預應力錨索13根。壩下游右岸邊坡，即消力池上部邊坡，經計算整體安全系數達到1.15，需要外加263 218 kN阻滑力。預可階段設計對右岸邊坡采取錨索+抗滑樁，即93根300 t級預應力錨索+13根2×3 m抗滑樁。

可研階段，根據咨詢意見，抗滑樁施工難度大，改為全預應力錨索方案:以300 t級預應力錨索，共計341根(考慮1.05系數)。錨索間排距4 m，上部一直處理到泥化夾層頂部，錨索向下傾20°錨索長26～43 m不等。邊坡設計見圖2。設計中考慮部分隨機錨桿和掛網噴護工程量。

為保證工程區公路施工的安全，結合料場的開采，需對上壩公路以上的邊坡減載(該部位為原初設料場)。

減載方量約20萬m3，滿足壩體石料要求。對公路下方的邊坡及消力池上部邊坡進行錨固。右壩段基礎經復核計算，K值由原設計的1.1，提高到1.15，需采用200t級預應力錨索9根。

3.1.1 最優錨固角選擇

在邊坡錨固設計中，最優角度的選擇是難點，由于邊坡錨固會受到多方面因素的影響和限制，因此，很難找到最優角度，只有通過不斷的計算和優化才能夠達到預期的目的［2］。經計算最優錨固角為20°(與水平面夾角)。

圖2 邊坡設計

3.1.2 錨固力計算

錨索錨固力計算公式:

式中:F為滑坡體剩余下滑力，kN;Pt為設計錨固力，kN;φ為滑動面內摩擦角，°;α為錨索與滑動面相交處滑動面傾角，°;β為錨索與水平面的夾角;式中錨索下傾時取“-”，上仰時取“+”。

3.1.3 鋼絞線計算

每孔錨索鋼絞線的根數n:

式中:Fs1為安全系數，取1.7～2.0;Pu為錨索鋼絞線極限張拉強度，kN;n為每孔錨索鋼絞線的根數;本設計中選取(7φ5)的鋼絞線13根，其設計應力1 570 N/mm2，則鋼絞線極限張拉強度 Pu=277.8kN。

3.1.4 錨固段計算

錨固段長度計算公式為:

式中:la為錨固段長度，m;dh為錨固體(鉆孔)直徑，m;Fs2為安全系數，取2.5～3.0;τ為錨孔壁對砂漿的極限剪應力，kPa;經計算錨固段長度為9 m。

3.2 坡面排水及裂隙處理

右岸邊坡處于消能防沖區，經水工模型試驗，大壩泄洪時，消能霧化嚴重，因此需加強坡面防護措施。

目的在于防止坡面沖刷，控制和減少雨水下滲。在邊坡處理范圍內的裂隙，進行C10混凝土回填處理，并做好坡面有組織的排水，開挖邊坡外側布置截水溝(0.4 m×0.6 m)，邊坡馬道布置矩形斷面排水溝(0.4 m ×0.4 m)。

靠近馬道位置的排水孔孔徑0.1 m，孔深10 m，其余排水孔孔徑0.08 m，孔深3.0 m。排水孔坡度i=0.1。上壩公路的路面均需澆筑0.2 m厚的C20混凝土，馬道排水溝 C20混凝土邊墻高0.4 m，厚0.3 m。導流洞封堵后，在封堵后段打排水孔，以排除滲水和降低地下水位，利于山體穩定。

4 結語

綜上所述，影響邊坡失穩的主要原因有地質條件以及自然條件的作用，在水電站施工過程中要根據實際情況找到解決邊坡失穩的措施。只有這樣才能夠保證工程的順利完工，保證水電站的安全運行。鑒于邊坡穩定對于水電站建設和水利事業發展的重要性，因此，本文研究這個課題具有非常重要的現實意義。

［1］楊慧敏，戴興國.塊體理論在邊坡穩定分析中的應用［J］.湖南工業大學學報，2009(04):20-23.

［2］張衛民，周敏.某高邊坡滑坡治理的效果分析［J］.華東交通大學學報，2006(01):43-45，49.

TV223

B

1007-7596(2014)06-0211-03

2013-11-20

王力(1987-)，男，貴州遵義人，助理工程師，從事水工設計工作。