瀑布溝電站庫區萬工管山造田塌岸預測與治理設計

蔡斌

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

瀑布溝電站庫區萬工管山造田塌岸預測與治理設計

蔡斌

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

瀑布溝水電站水庫蓄水運行后，出現了一系列塌岸、浸沒等庫岸再造工程問題，管山造田塌岸為瀑布溝庫區典型坍塌型庫岸再造，本文主要對塌岸變形破壞現象、岸坡地質特征及穩定性進行分析，并提出塌岸治理設計方案。

瀑布溝；岸坡穩定；塌岸；治理

1 概 述

萬工管山造田塌岸區位于漢源縣萬工管山鄉，距漢源縣城約15 km，交通方便。

瀑布溝水電站2009年10月開始蓄水。目前，水庫水位經歷了三次完整的上升和消落過程。在此期間，臺地前緣因受周期性水位抬升、消落及浪蝕作用，岸坡被淘刷、磨蝕、搬運，使管山造田處范圍內的兩條沖溝（管溝和小年溝）兩側陸續出現了一系列塌岸現象。

萬工管山造田為瀑布溝工程移民集中安置用地，約10 hm2。在庫水長期作用下，沖溝塌岸范圍將繼續變大，臨近溝谷邊緣農田將被破壞；且溝谷內緣距民房僅15～20 m，可能危及造田及臺地上部民房安全。目前塌岸破壞農田約0.17 hm2，因此，進行工程治理十分必要。

通過工程治理，確保人均耕地占有量極其少的移民安置土地。所涉及的范圍主要為管山造田2條沖溝范圍。治理工程包括固腳擋墻、護坡及地表截排水溝。

2 工程地質條件

2.1 基本地質條件

該塌岸位于大渡河左岸萬工鄉管山村造田平臺一帶，平臺高程851 m，平臺前緣為漿砌石護坡。管山造田處范圍內的兩條沖溝（管溝和小年溝）兩側陸續出現了一系列塌岸現象，主要表現為：沖溝兩側粉質粘土及砂卵礫石岸坡發生塌岸，現溝底寬已達20～30 m，垂直庫岸長約100～150 m，局部已破壞了造田平臺前緣的漿砌石護坡，并破壞臨近溝壁的農田（見照片1、2）。

該臺地從上到下依次為第四系上更新統沖洪積層（Q3

al＋pl），主要為粉質粘土，局部含碎礫石；第四系上更新統沖積堆積（Q3al）砂卵礫石層；下伏昔格達組（Q1

x）粉細砂巖。

（1）第四系沖洪積粉質粘土層（Q3al＋pl）。該層多呈褐紅色，稍濕－濕，可塑，部分地段可見白色豆狀鈣質結核，含量約1%～3%，分布極不均勻；一般含有砂巖角礫、碎石，砂巖角礫及碎石多數已強風化，粒徑一般20～60 mm，個別可達15cm，含量5%～15%。場區普遍分布，厚度：7.60～12.90 m，平均約9 m；層底標高：836.92～850.84 m，平均845 m。該層表層0.2～0.5 m為根植土。

（2）第四系沖積堆積砂卵礫石層（Q3al）。該層普遍分布于造田場地中部與前緣，埋深7.60～12.90 m，可見厚度4.62～13.68 m。褐灰色，稍濕，卵石成分以巖漿巖為主，沉積巖次之，次園狀，磨園度差，粒徑一般為2～7 cm，50%左右的卵石，40%左右礫砂及園礫，含10%的泥質。下游沖溝見厚約1～2 m砂層透鏡體。

（3）昔格達組（Q1x）粉細砂巖。該層以泥質粉細砂巖為主，產狀近于水平，具有一定的抗沖刷、掏蝕能力，為中軟巖，但在庫水長期浸泡和沖刷作用下，將會慢慢崩解。該層分布在砂卵礫石層之下。

場區為沖洪積臺地，場區及其周邊未見影響場區整體穩定性的滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象。

場地水文地質條件簡單，地下水主要接受大氣降水、灌慨水渠、農灌水補給，接受補給有限，向大渡河排泄。

根據現場調查分析，塌岸主要受兩方面因素的控制：

（1）溝側地形較陡，坡度一般65°～75°，岸坡穩定性較差；造田平臺為二元結構的階地，下部為砂卵礫石層，上部為灰～黃褐色粉質粘土，粉質粘土力學性質較差；以上是溝坡發生塌岸的內在地質原因。

（2）水庫蓄水后，一方面受水的浸泡作用，使溝側粉質粘土層浸潤軟化，力學強度降低；另一方面受庫水浪蝕，消落靜、動水壓力等作用，導致溝坡發生塌岸破壞；是發生塌岸破壞的主要外在原因。

2.2 塌岸預測

管山造田區位于大渡河左岸萬工鄉管山村造田平臺一帶，造田平臺為二元結構的階地，平臺前緣為局部段有漿砌石護坡，通過對該段岸坡出現的變形破壞現象分析，該區塌岸是由于局部岸坡地形地質條件差，在水庫蓄水浪蝕作用下引發的塌岸變形破壞，岸坡目前整體處于穩定狀態。

水庫蓄水后，兩條沖溝溝側地形較陡，坡度一般65°～75°，上部為灰～黃褐色粉質粘土，其力學性質較差，一方面受水的浸泡作用，使溝側粉質粘土層浸潤軟化，力學強度降低；另一方面受庫水浪蝕，消落靜、動水壓力等作用，導致溝坡發生塌岸破壞。

為預測兩溝附近側塌岸范圍及規模，根據有關規范及經驗數據，并結合漢源附近相關工程以及《漢源縣萬工鄉管山安置點移民安置工程巖土工程詳細勘察報告》，對兩條沖溝岸坡進行剖面分析，確定岸坡塌岸最終寬度。該處塌岸預測的主要土體穩定坡角建議值見表1。塌岸預測采用兩段法進行塌岸預測。按圖解法進行預測（見圖1），管溝兩側預測塌岸寬度10～40 m，面積1.0萬m2；小年溝上游側塌岸寬度12～29 m，面積0.34萬m2。

2.3 巖土體物理力學特性

根據試驗成果和工程類比確定巖土體物理力學性指標建議值見表2。

圖1 預測塌岸范圍示意

表1 塌岸預測穩定坡角建議值

表2 巖土體物理力學指標地質建議值

3 工程治理設計

3.1 設計原則及方案擬定

管山造田系利用Ⅲ級階地緩坡地形進行回填，在851 m形成造地平臺，臨庫岸坡采用漿砌石護坡處理，管溝、小年溝兩沖溝側岸坡未進行防護處理。根據地質對該段岸坡穩定性分析，造地平臺臨庫岸坡整體穩定，前緣因水庫蓄水后在庫水升降浪蝕作用下導致造地外側岸坡產生塌岸破壞。為確保造地平臺安全，確定以下治理原則：

（1）岸坡采用固腳護坡處理，對已產生塌岸的地段進行必要的清挖順坡，坡腳宜采用擋墻加固，坡面采用漿砌石或混凝土面板護坡，以控制塌岸的進一步擴展危及造地平臺安全。

（2）管溝、小年溝兩沖溝順坡塌岸較嚴重，采用擋墻護坡方案受地形條件制約，擋墻布置比較困難、投資較大，且效果較差，宜采用回填造地，引排溝水的方式進行，可增加適量耕地。

（3）坡面排水，設置排水孔，地下水及時排出，減少地下水對邊坡破壞。

（4）造地排水和管溝、小年溝溝水處理，造地外緣設置排水溝，兩沖溝設置排水渠，減少地表水下滲對邊坡的破壞。

據以上原則，設計時主要考慮減少開挖，降低擋墻高度，沖溝護坡處理思路進行設計。

最終方案確定為：固腳擋墻＋護坡＋沖溝護坡。

3.2 治理工程設計

3.2.1 工程等級及設計標準

本區域治理主要針對鄉鎮農田，按照《防洪標準》（GB50201－94）第3.0.1條規定：防護人口小于20萬，防護耕地小于2萬hm2，防護等級為四級，防洪標準20～10年一遇。堤防工程防洪建筑物級別為5級。防洪標準（洪水重現期）取20年。按照《堤防工程設計規范》（GB50286－98）岸坡及擋墻穩定安全系數允許值見表3。

表3 擋墻及岸坡穩定安全系數允許值

3.2.2 方案設計

塌岸治理設計采用“固腳擋墻＋護坡＋沖溝護坡”。即下部采用衡重式擋墻加固坡腳，基礎置于砂卵礫石層上，擋墻高4～6 m；擋墻頂部以上至851 m高程進行厚30 cm混凝土1∶1.75坡比護坡，坡體內進行卵礫石回填；在管溝和小年溝順溝向各設置一條C15混凝土排水渠，底板寬3.0 m，厚1.0 m，排水渠護坡采取1∶1.5坡比，厚度0.5m，排水渠上部邊坡采取1∶2混凝土護坡，排水渠縱向順溝布置。典型設計剖面見圖2，平面布置見圖3。

3.2.3 岸坡穩定性計算

塌岸區覆蓋層的計算參數取地質建議指標，填筑料計算參數根據工程經驗類比確定。

坡體穩定計算工況：①施工完建；②正常蓄水位；③水位驟降；④正常蓄水位＋地震。

穩定計算對每種工況進行了全斷面最危險滑弧進行搜索，求最小安全系數。岸坡典型剖面4－4計算結果見表4，穩定計算剖面示意見圖4，從計算結果可見，典型剖面的安全系數滿足規范要求。

3.2.4 擋墻穩定性計算

擋墻穩定性計算的荷載組合見表5，擋墻穩定性計算成果見表6。在各種工況下擋墻抗滑穩定、抗傾覆穩定、基底應力最大值與最小值之比均滿足規范要求。

圖2 治理設計典型斷面示意

圖3 治理設計平面布置示意

表4 處理后岸坡4－4剖面穩定計算安全系數

圖4 穩定計算剖面示意

表5 荷載組合

表6 擋墻穩定性計算成果

4 結 語

本工程防治目標為通過對管山造田塌岸區進行工程治理，確保庫岸穩定，保護農田，并盡量不減少農田。治理方案從技術、施工難度、費用和社會影響等方面綜合分析比較，采用“固腳擋墻＋護坡＋沖溝護坡”處理方案，此方案采取清挖順坡，護坡處理，可減少開挖，降低擋墻高度，技術、經濟可行。

P642.21

B

1003－9805（2015）02－0039－05

2013－10－08

蔡 斌（1980－），男，四川巴中人，碩士，高級工程師，從事工程地質勘察工作。