長河壩水電站土料場邊坡變形及采取的應急處理措施

2016-03-17 02:49:26曹建平，彭仕良

四川水力發電 2016年1期

曹建平，　彭仕良

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都　610072)

曹建平，彭仕良

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都610072)

摘要：針對長河壩水電站土料場施工期后邊坡變形與工期緊迫的矛盾，在掌握料場基本地質條件的基礎上，對邊坡變形進行了分析和穩定性評價，采取設置截排水溝、削坡減載、鋼管樁加固、加強變形監測等應急處理措施，確保了料場開采安全和施工進度不受影響。

關鍵詞：邊坡變形；截排水溝；削坡減載；鋼管樁；長河壩水電站；土料場

1工程概述

長河壩水電站土料場是電站心墻防滲料的主料場，面積約72萬m2，開采坡高約520 m，共需開采礫石土壓實方約430萬m3。規劃開采坡比為1∶1，10 m坡高留一級馬道，實際開采臨時坡比為1∶0.5～1∶1，坡高15～30 m留有馬道。鄰近料場坡腳有村莊和集鎮。在開采過程中，由于開采順序不合理、邊坡支護不及時、坡度較陡，后邊坡出現了蠕滑變形，危及施工安全及周邊村民安全，在大壩填筑進度的重壓下，必須采取應急支護措施以確保大壩填筑不受影響。

2料場基本地質條件

料場天然坡度總體為20°～30°，前緣高程2 200～2 450 m間地形坡度為27°～35°，高程 2 450 m以上坡度為40°～55°，坡面植被繁茂。

料場內地層：基巖為泥盆系灰巖、板巖，覆蓋層為冰磧、冰水堆積、崩坡積和殘積塊碎石土及碎礫石土。基巖產狀為N10°～40°E/SE∠60°～80°或N20°～50°W/NE∠30°～50°，傾坡內，全強風化巖體厚度為10～15 m，其中表部5～10 m為全風化基巖。覆蓋層厚一般為10～20 m，最厚達33 m以上，主要為含塊碎礫石土，表層為厚約0.5～1.3 m的耕植土。

據勘探及開挖揭示，料場內無穩定地下水位，上部為第四系孔隙潛水及局部上層滯水，下部為基巖裂隙水，具二元水文地質結構特征。地下水補給源主要為降雨、雪，排泄方式以滲水為主，在開挖過程中局部有滲水點。

長河壩水電站料場地處高山峽谷區，內外動力地質作用強烈，物理地質現象主要表現為巖體風化、卸荷及傾倒變形和土體蠕滑等。

3變形分析及穩定性評價

長河壩水電站料場后緣開口邊坡形成于2013年9月前后，由于開挖坡度較陡(最陡達1∶0.5)，馬道間的坡高太大且無支護措施，加之其下部持續開采出料的切腳影響，2014年2月24日在后緣高程2 235～2 267 m范圍首次發現局部坡體變形拉裂、坍塌。2014年3月上旬，料場后邊坡變形進一步擴展，后緣裂縫變形加大，拉裂張開最寬達50 cm，座落40 cm，前緣2 210 m高程出現裂縫并逐漸形成剪出口，上下游側也出現性狀、規模不等的裂縫。2014年3月中旬，在高程 2 381 m處發現一條弧形裂縫(即1#裂縫)，其與之前的變形區域基本連通，裂縫寬度一般為10～40 cm，深度一般為80～150 cm，最深可達290 cm(圖1)，兩側出現明顯的錯臺現象，錯臺高度一般為10～40 cm。2014年3月下旬，高程2 210 m處的剪出口朝臨空方向最大位移達20 cm，擦痕明顯，可見礫石定向及階步現象(圖1)。低高程2 118～2 120 m出現新的剪出口，擦痕清晰可見，局部可見階步和礫石定向現象，至此，該區域變形邊界基本清晰且基本貫通，僅局部平臺處羽狀裂縫未錯斷，蠕滑變形體基本形成(圖2)。

進入4月后，蠕滑體內部變形加劇，裂縫數量增加，羽狀裂縫錯斷，前緣伴隨鼓脹、隆起、剪出口及變形體外移、縱向縫迅速增多等現象，據監測資料，局部變形已達37 mm/d(圖3)，表明已進入初滑階段，該蠕滑變形體處于臨界穩定狀態，危及下方施工人員、設備甚至對岸居民和小電站廠房安全，影響到土料開采及大壩填筑，同時也危及上部輸電線路之兩座鐵塔基礎的安全。

圖1　后緣拉裂縫及前緣高程2 210 m剪出口照片

圖2　蠕滑變形體輪廓線圖

4最終采取的應急處理措施

為保障邊坡下方施工人員、設備的安全，確保主體工程進度不受影響、保障周邊建筑物的安全，最終對該蠕滑變形體采取了以下應急處理措施：

圖3　變形區外部變形監測點位移曲線圖

(1)加強監測。為了及時掌握變形的發展情況，在原有監測點的基礎上增加了監測點數量，由原來的13個增加至28個(圖4)。加密觀測頻次，由原來的每天觀測一次增加為每天觀測兩次并發布監測日報。只有在監測到最大位移小于1 mm/h的情況下，方可在影響較小地段謹慎施工，變形區域內道路宜觀察通行。(2)設置截排水溝。地表水滲入變形體內，既增加土體的重量，又降低土的抗剪強度，從而使變形加劇甚至滑動。依據“治坡先治水”的原則，在變形體后緣設置截水溝，坡面縱向及橫向設置排水溝，對已有裂縫進行封閉，同時盡量使坡面平整、密實，減少地表水下滲。

(3)鋼管樁加固。鋼管樁具有承載能力大，結構簡單，施工便捷等特點，在邊坡臨時支護中得到了廣泛應用。為了減小該變形體對主體工程進度的影響，選擇了鋼管樁臨時加固鎖口措施。

在后緣高程2 405 m變形范圍內設置了兩排鋼管樁，梅花形布置，樁徑30 cm，樁深以樁端口入基巖為準，樁間距1.5 m，鋼管內灌滿素混凝土(圖5、6)。