清江水庫庫內松散體處理方式研究

付躍明

（永州市水利水電勘測設計院，湖北 永州 425100）

清江水庫庫內松散體處理方式研究

付躍明

（永州市水利水電勘測設計院，湖北 永州 425100）

針對清江水庫庫內松散體，結合水庫基本情況、地質條件與松散體概況，采用“削坡+壓腳體”方法對松散體進行處理，經計算分析得出此處理方法切實可行，能使邊坡前緣最小抗滑穩定安全系數達到規范標準的結論。

清江水庫；庫內松散體；處理方式

清江水庫位于瀟水水系，開發方式為：在瀟水三級支流（萌渚水二級支流、洪河一級支流）清江河中上游的源口村修建水庫，為大石橋鄉和白芒營鎮兩個鄉鎮的1506.7hm2耕地提供灌溉用水，同時為大石橋鄉及附近居民日供水500 t，是一座以灌溉為主，結合鄉村供水等綜合利用的小（一）型水利工程。現針對本水庫庫內松散體，探討有效處理方式。

1 水庫概況

清江水庫位于清江河中上游的源口村境內，距江華縣縣城42km，壩址以上控制流域面積17.38km2，水庫正常蓄水位428.40m，正常庫容424.3萬m3，30年一遇設計洪水位429.74m，相應庫容 457.7萬 m3，300年一遇校核洪水位為430.11m，水庫總庫容 467.1萬 m3，最大壩高58.80m。工程等級為Ⅳ等小（一）型工程，主要建筑物為混凝土砌石非溢流壩、溢流壩和灌溉、沖砂用塔式進水口，按4級建筑物設計。

2 地質條件

根據鉆孔勘探揭露，形成松散體主要原因是坡崩積堆積，巖性由上至下依次為含碎石粉質粘土和含粘土碎塊石，巖性特點見表1。松散體的厚度最大值為24m，鉆孔位置松散體厚23m，總體積106.5 ×104m3。

從結構上看，上部有大量粘粒，碎塊石含量相對較低，中部與下部的碎塊石含量不斷變大，底部達到最大，為60% ～65%。結合地表調查結果，塊石直徑最大為1.0m，大部分保持在5.0～30cm范圍內，局部可見架空。庫內松散體和基巖面之間的接觸帶，其巖性主要是含碎石粘土，所含碎石的粒徑大多較小，含量為10%～20%。

表1 巖性特點

庫岸基巖主要有石英砂巖、砂巖、粉砂巖夾頁巖等，據勘探巖性為軟硬相間，巖層為單斜構造，產狀在 N30°～45°E.NW∠18°～26°范圍內， 巖層主要傾向于下游的右岸，產狀不屬于順層，但岸坡上地形較為陡峭，邊坡體為松散結構，而且沖溝上還可見產狀為 N35°E.SE∠65°的 F6斷層，屬規模一般的正斷層。現階段此邊坡尚且穩定，但蓄水后有發生失穩的可能。

3 松散體處理

3.1 松散體概況

庫內松散體（雞公祖松散巖體邊坡）主要處于水庫的右岸，松散體前緣和壩線間距為280m，順河寬100m，松散體前端已經進入河床387m高程以下，松散體后緣的高程為500m，中部460m范圍內地形較為平緩，前緣與后緣之間有213m高差，縱向長度為370m，坡度均值為19°，呈中間厚兩端薄，下游還可見切割深度為20～25m的沖溝，方向為213°，邊坡表面植被良好。通過調查可知，現階段松散體附近與周邊未見變形跡象，邊坡后緣無開裂表現，樹木挺拔直立，說明雞公祖松散體邊坡暫且穩定。

結合鉆孔勘探及地表測繪，庫內松散體由含粘土碎塊石構成，其最大直徑可以達到1.0m，局部為架空狀態，庫岸基巖主要有石英砂巖、砂巖、粉砂巖夾頁巖等。經調查，現階段雞公祖松散巖體邊坡穩定，并且擁有一定安全余度，但其前緣的穩定性相對較差，在水庫蓄水后，隨水位不斷抬高，松散體前緣有可能出現崩塌解體和滑坡現象。由于大壩與松散體距離較近，如果出現滑坡現象，則會危及大壩安全。

3.2 加固措施

3.2.1 削坡設計

對松散體邊坡前緣進行削坡減載處理，削坡范圍從邊坡前緣420.00m高程向上，按1∶2的邊坡進行削坡，每10m高差設一2m寬減載平臺，共分為3級邊坡、2級平臺。減載平臺的內側設有0.3m×0.4m排水溝，采用漿砌紅磚砌筑，用于及時排除坡面匯水。邊坡的兩側和底部均設置排洪溝，采用0.5m×0.6m混凝土梯形斷面，現澆20cm厚C20混凝土。為防止雨水對坡面的沖刷及庫水位升降對坡面的掏刷破壞，對430.00m平臺以下坡面采用混凝土預制六角塊進行護坡處理，混凝土六角塊厚為10cm，邊長為25cm，混凝土塊下設一層15cm厚的中砂墊層，護坡混凝土塊每隔2.5m設一排水孔，排水孔呈梅花型布置，同時加設反濾層。430.00m高程以上削坡減載坡面使用草皮護坡。

3.2.2 壓腳體設計

方案一：抗滑樁。沿明渠內外部距離明渠2～3m的范圍內設置φ1400抗滑樁，樁深為15～20m，澆筑C25混凝土，基巖內深度在樁長1/3以上，同排抗滑樁在樁頂部位設置40 cm×80cm縱連系梁。

方案二：壓腳體。壓腳體布置在松散體突出前緣的正下方，頂寬15m，頂部高程 405.00m，高18.6m，上、下游邊坡坡比均為1∶2，上、下游邊坡各設有一2m寬平臺，上游側平臺高程為396.00m，下游側平臺高程為395.00m。壓腳體全部利用壩基開挖的石料進行回填，回填壓實后其相對密度不小于0.75。為防止空庫蓄水時壓腳體前后水位相差過大對下游邊坡造成沖刷破壞，在壓腳體下部預埋兩根φ150cm的預制混凝土管，使壓腳體上、下游保持水流通暢。

考慮到方案二可直接利用壩基開挖棄料，無需額外棄渣場，滿足本水庫不設置大型棄渣場的要求，且相比方案一占用耕地的面積較小，加固效果突出，經濟合理，故將壓腳體作為本水庫松散體處理方案。

3.3 前緣穩定性復核

根據《水利水電工程邊坡工程地質勘察規程》（DL/T5337-2006）7.4.1條規定，雞公祖松散巖體邊坡為4級邊坡，其最小抗滑穩定安全系數應滿足以下要求：

工況一：正常蓄水位情況：Fs≥1.05～1.15，穩定計算簡圖如圖1所示。

圖1 正常蓄水位穩定計算簡圖

工況二：校核洪水位速降至死水位情況及暴雨工況：Fs≥1.05～1.10，穩定計算簡圖如圖2所示。

圖2 校核洪水位速降至死水位穩定計算簡圖

Fs即最小抗滑穩定安全系數，可用如下函數表示：

式中，（x0，y0）-滑弧圓心坐標，m；R-滑弧半徑，m；γ-土體密度，kN/m3；c-粘聚力，kPa；φ-內摩擦角，°。

前緣穩定性復核即對以上兩種工況進行松散體前緣穩定計算。

根據地勘分析成果，邊坡穩定性計算參數見表2。

表2 松散體邊坡穩定性計算物理力學參數

在此基礎上，借助《北京理正巖土軟件》進行松散體邊坡穩定性計算，計算成果見表3。

表3 松散體邊坡穩定性計算成果表

從上述計算結果中可以看出，若只對邊坡進行削減部分坡面處理，在工況二中，即校核洪水位速降至死水位時，邊坡的前緣有發生解體滑塌的危險。而在采取壓腳措施之后，邊坡前緣最小抗滑穩定安全系數可以達到1.052（該工況計算簡圖如圖3所示），符合相關規范的要求，說明此方法切實可行。

圖3 削坡結合壓腳處理后邊坡穩定計算簡圖

4 結論

（1）清江水庫是一座以灌溉為主，結合鄉村供水等綜合利用的小（一）型水利工程。庫內松散體即雞公祖松散巖體邊坡，雖現狀穩定性良好，但蓄水后其前緣穩定性下滑明顯，且與大壩間距較近，產生滑動后將直接危及大壩安全，亟需采取有效措施處理。

（2）針對雞公祖松散巖體邊坡實際情況，現采用“削坡+壓腳體”方案加固邊坡，并輔以預制混凝土管預埋和植被防護措施，以確保邊坡穩定性，特別是預防邊坡前緣失穩。該加固主要具有以下特點：可對壩基開挖棄料加以利用，解決了水庫缺乏棄渣場的缺陷，極大的降低了耕地資源的占用，降低項目投資。

（3）通過松散體邊坡穩定性物理力學參數計算得出，僅使用削坡措施在部分工況仍有可能發生滑塌，而在聯合應用壓腳措施后，邊坡前緣的最小抗滑穩定安全系數可以達到1.052，穩定性良好。

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1672-2469（2017）10-0153-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.043

2017-04-13

付躍明（1976年-），男，工程師。