大崗山水電站霧化區環境邊坡綜合治理

向柏宇，李建會，邵敬東，姜清輝，王 豐

(1.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都610072；2.武漢大學土木建筑工程學院，湖北武漢430072)

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大崗山水電站霧化區環境邊坡綜合治理

向柏宇1，李建會1，邵敬東1，姜清輝2，王 豐1

(1.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都610072；2.武漢大學土木建筑工程學院，湖北武漢430072)

根據大崗山水電站霧化區左、右岸環境邊坡的地質條件，采用定性宏觀評價與半定量評價(CSMR)相結合的方法，確定了霧化區左、右岸環境邊坡危巖體各區域穩定性綜合評價指標，據此提出了霧化區環境邊坡的治理原則，并對各個分區采取了有針對性的防護治理措施。工程實際表明，霧化區邊坡未發生任何影響電站正常運行和安全的破壞，證明了環境邊坡防治設計體系的合理性。

環境邊坡；治理；危巖體；霧化區；大崗山水電站

0 引 言

我國西南地區水量豐富，但多高山峽谷，水電開發過程中不可避免地要面臨高陡邊坡問題。危巖體崩塌是山區高陡邊坡的主要地質災害之一，成為威脅水電工程正常施工和運營的主要因素之一。20世紀80年代，危巖體崩塌災害開始在水電行業受到重視，三峽工程鏈子崖危巖體治理成為危巖體防治治理的典范[1]。其后，針對清江隔河巖水庫[2]、江口水電站[3]、索風營水電站[4]、錦屏一級水電站[5]、深溪溝水電站[6]、洪家渡水電站[7]、古瓦水電站[8]、溪洛渡水電站[9]、坪頭水電站[10]等工程各自環境邊坡危巖體特點，做了大量的特殊條件下的地質勘察、室內和現場試驗、數值模擬及防治技術方面的研究工作，均取得了豐碩的成果，研究了多種分類方式[11]。目前，國內外可供采用的邊坡危巖體治理措施很多，歸納起來主要措施有：①清坡減載；②錨固；③混凝土抗剪封填；④灌漿加固；⑤支撐、支擋；⑥護坡、壓坡；⑦柔性防護網攔截、防護；⑧排水與截水等[12- 15]。

本文根據大崗山水電站霧化區左、右岸環境邊坡的地質條件，采用定性宏觀評價與半定量評價(CSMR)相結合的方法，確定了霧化區左、右岸環境邊坡危巖體各區域穩定性綜合評價指標，據此提出了霧化區環境邊坡的治理原則，并對各個分區采取了有針對性的防護治理措施。

1 工程概況

大崗山水電站位于四川省大渡河中游石棉縣境內，是大渡河干流規劃的22個梯級中的第14級水電站。電站正常蓄水位1 130 m，總庫容7.42億m3，裝機容量2 600 MW，混凝土雙曲拱壩最大壩高210 m。壩址區兩岸山體陡峻，地應力較高，巖體卸荷風化強烈，自然坡度一般40°～65°，相對高差在600 m以上。基巖主要為花崗巖，巖脈、擠壓破碎帶、斷層和節理裂隙密集發育。

表1 環境邊坡危險源分區特征

危巖分區區域危險源特征左岸Z1區全風化強卸荷花崗巖，為危巖集中區，易產生滑移?拉裂及崩塌破壞；下游側工程擾動較小，植被覆蓋較好Z2區強風化、強卸荷花崗巖，穩定性差，易沿第⑥組裂隙產生滑移?拉裂及崩塌破壞Z3區崩坡積物塊碎石土，松散堆積，在暴雨和地震作用下極易發生滑坡Z4區強風化、強卸荷花崗巖，彎曲?拉裂破壞及蠕滑?拉裂破壞模式右岸Y1區強風化、強卸荷花崗巖，穩定性差，易產生滑移?拉裂及崩塌破壞Y2區弱風化上段，強卸荷花崗巖，穩定性差，易于產生滑移?拉裂及崩塌破壞Y3區弱風化上段，強卸荷花崗巖，穩定性差，易于產生滑移?拉裂及崩塌破壞Y4區崩坡積物和施工棄渣，松散堆積

霧化區環境邊坡特指拱肩槽下游邊坡開口線至壩縱0+350樁號、970 m高程以上，影響水墊塘、二道壩施工及運營的左、右岸自然斜坡。由于環境邊坡受降雨、物理及化學風化作用、卸荷作用、工程開挖、拱肩槽開挖爆破振動等因素的影響，易發生滑坡。為保障下部水墊塘、二道壩建筑物及人員、設備的安全，保障工程的順利施工和長期運營，環境邊坡危巖體防治極為重要。霧化區環境邊坡全貌見圖1。

圖1 霧化區環境邊坡全貌

2 危巖體穩定評價

2.1 分區及結構特征

左岸霧化區環境邊坡危巖體主要集中在下游邊坡開口線外至1號沖溝范圍，第一部分為開口線外至1號沖溝范圍內危巖體。受第③組(β21、β24)、第④組陡傾角和第⑥組緩傾角裂隙切割，形成不規則塊體，風化卸荷，穩定性相對較差。不利結構面組合見圖2。第二部分為1 275～1 240 m高程段坡面的崩坡積物和浮渣，極易發生滑坡。危巖體分為Z1～Z4共4個區。

圖2 不利結構面組合

右岸霧化區環境邊坡危巖體主要分布于1 225 m高程以下坡面，拱肩槽下游坡開口線下游側200 m范圍內。第一部分為受第④、⑤、⑥組裂隙切割，風化剝蝕作用強烈，易發生滑移-拉裂式破壞。不利結構面組合見圖3。第二部分為1 100～1 000 m高程段坡面上的崩坡積物和浮渣，松散堆積極易發生滑坡。危巖體分為Y1～Y4共4個區。

圖3 不利結構面組合

左、右岸霧化區環境邊坡危巖體分區示意見圖4。危險源分區特征見表1。

圖4 霧化區左、右岸環境邊坡危巖體分區示意

2.2 分類

在總結危巖體分類方法的基礎上，結合工程實際，從可能失穩巖(土)體的形態、規模等方面對危巖體進行了分類，主要分4種類型：危巖體；危石、孤石；坡殘積物、崩坡積物；人工棄渣。危巖體形態見圖5。

圖5 危巖體形態

2.3 評價方法

根據邊坡危巖體的工程地質條件及可能的失穩模式，對危巖體穩定性評價采用以現場宏觀定性評價為主，并輔以半定量評價方法(CSMR)。

2.3.1 現場宏觀定性評價

根據地形坡度、植被發育狀況、結構面及巖體特征和危巖體類型，大崗山水電站霧化區環境邊坡穩定性評價標準分為穩定性極差、穩定性差、穩定性較差等3類，見表2。

2.3.2 半定量評價方法(CSMR)

CSMR分類體系是在巖體地質力學-邊坡巖體分類(RMR-SMR)體系的基礎上，引入高度修正系數和結構面條件修正系數，提出的一種既可用于邊坡巖體質量評價，還可進行穩定性評價的方法。本文運用CSMR法，對大崗山水電站霧化區環境邊坡危巖體進行分級評價。評價標準見表3

2.4 綜合評價

結合現場宏觀定性評價和半定量評價方法(CSMR)，大崗山水電站霧化區左、右岸環境邊坡危巖體各區域穩定性綜合評價成果見表4。

3 霧化區環境邊坡治理措施

大崗山水電站霧化區環境邊坡危巖體主要由裂隙切割形成，風化卸荷強烈。雖然危巖體規模較小，但分布范圍大，對下部水墊塘、二道壩施工及運營

表2 危巖體穩定性定性評價

評價標準地形坡度結構面組合狀況巖體結構特征危險源邊界類型穩定性極差>40°不利結構面陡傾坡外(>40°) 結構面普遍張開，巖體松動，不利結構面組合完備 多為確定性危石、危巖體，部分為半確定性危石或孤石穩定性差35°～40°不利結構面陡傾坡外35°～40° 結構面張開，不利組合完備 多為半確定性危石、危巖體，部分為確定性危石或孤石穩定性較差30°～35°— 結構面部分張開，不利組合較完備 多為不確定性危石、危巖體，部分為(半)確定性危石或孤石

表3 危巖體CSMR分級標準

CSMR值穩定性狀況破壞方式破壞概率0～20極差大型平面0921～40差平面或大楔體0641～60較差平面或許多楔體0461～80穩定一些楔體02

表4 危巖體穩定性評價

危巖分區類型現場判定CSMR值穩定性綜合評價左岸Z1區危巖體較差412較差Z2區危巖體差254差Z3區崩坡積物較差459較差Z4區危巖體WZ1、WZ2較差297～410較差危石WZ3、WZ5較差386～410較差危石WZ4、WZ6差211～238差右岸Y1區危巖體WY1差219差Y2區危巖體WY2差212差Y3區危巖體WY3較差285較差Y4區崩坡積物及人工棄渣極差—極差

期的危害不容忽視，必須對其進行有針對性的防護治理。

對相鄰建筑物的影響程度的大小是控制建筑物安全措施與投資經濟之間平衡的關鍵。本文從霧化區環境邊坡與水墊塘、二道壩、拱間槽下游側邊坡、抗力體的穩定、抗力體排水洞、泄洪霧化影響的相互關系出發，對環境邊坡危巖體進行了分區治理：

(1)首先對左、右岸霧化區環境邊坡所有危巖區域進行危險源清理，再進行防護，防護的程度要考慮對其他建筑物的影響。

(2)壩體泄洪霧化區局部雨強較大，松散堆積物和人工棄渣極易失穩，形成小型泥石流或水石流。因此，需對低高程(1 135 m以下，特別是1 025 m以下)覆蓋層(Y4區)和人工棄渣(Y4區)進行徹底清理；環境邊坡裂隙多張開，為避免霧化雨入滲，需對低高程以下區域(Z4 、Y4 、Y3局部)進行封閉，并在坡面布設排水孔；若對霧化影響范圍以外的高高程危巖區域(Z1 、Z2、Y1、Y2、Y3局部)也進行封閉，排架施工困難，經濟投資也不合理，故采用施工方便、投資經濟、節省工期的柔性防護網防護施工。

(3)拱間槽下游側邊坡排水集中在1 070、1 040 m和1 010 m高程馬道，向下游側環境邊坡排引。在右岸環境邊坡部位相應高程布置3層馬道，與拱間槽馬道相銜接；左岸環境邊坡陡峻，無法形成馬道，故本文采用引管將水引向低高程排水溝。

(4)抗力體排水洞的水不能順坡漫流，設計采用了小型排水溝向附近截排水溝排引的方式處理。

4 結 論

本文在現場地質調查的基礎上，通過定性評價和半定量評價，對大崗山水電站霧化區左、右岸環境邊坡危巖體進行了穩定狀態評價和失穩模式的劃分，并根據危巖體的分布特點、工程影響大小、施工難度、施工干擾等影響因素，結合類似工程經驗，提出了危巖體治理的設計方案。2015年5月，大崗山水電站工程蓄水，9月投入發電，至今運行1年有余，霧化區邊坡經歷了壩身泄洪、雨季、風季等多種運行工況及自然條件的挑戰，邊坡未發生任何影響電站正常運行和安全的破壞，證明了環境邊坡防治設計體系的合理性，為環境邊坡危巖體處理提供了有益經驗和借鑒。

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(責任編輯 楊 健)

Reinforcement Treatment of Environmental Slope at the Atomization Area of Dagangshan Hydropower Station

XIANG Baiyu1, LI Jianhui1, SHAO Jindong1, JIANG Qinghui2, WANG Feng1

(1. PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China; 2. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China)

According to the geological conditions of left and right bank environmental slopes at the atomization zone of Dagangshan Hydropower Station, the macro-qualitative assessment method and semi-quantitative evaluation method (CSMR) are combined to evaluate the stability of risky rock masses in different zones of left and right bank environmental slopes. Based on the results of stability evaluation, the treatment principles and reinforcement measurements for risky rock masses are proposed and different control and treatment measures are implemented for each zone. The actual practice shows that the slopes at atomization zone do not occur any destruction which impacting the normal and safe operation of power station. The treatment design of environmental slope is reasonable．

environmental slope; treatment; risky rock mass; atomization area; Dagangshan Hydropower Station

2016- 03- 15

國家重點基礎研究發展計劃(“973”計劃)項目(2011CB013506)

向柏宇(1979—)，男，四川達州人，高級工程師，主要從事水利水電工程設計及技術管理工作；姜清輝(通訊作者).

TU457(271)

A

0559- 9342(2016)09- 0037- 04