湯河水庫除險加固工程中的護坡方法

陸繼鑫，李曉燕，李曉林，吳昱輝

(1.遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110006；2.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江 杭州 310000；3.中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽 110000)

1 基本情況

湯河水庫是太子河支流湯河干流上的一座以防洪、工業(yè)和城市生活用水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程[1]。

湯河水庫的建設(shè)經(jīng)歷了興建期、續(xù)建期、保壩加固期三個階段。雖經(jīng)過保壩加固設(shè)計，但經(jīng)過多年運行，存在諸多老化問題及安全隱患。據(jù)《湯河水庫工程安全分析綜合評價報告》，湯河水庫大壩安全類別評定為Ⅲ類，屬病險水庫，因此需對湯河水庫進行除險加固從而解決湯河水庫老化及安全隱患問題。

湯河水庫原溢洪道引渠段、泄槽段及大壩東側(cè)上壩路側(cè)為天然裸露巖石高陡邊坡，由于坡面巖石風(fēng)化、風(fēng)吹日曬、地震以及人為因素的影響，存在發(fā)生垮塌、孤石滾落、山體滑坡等邊坡失穩(wěn)風(fēng)險，另外存在產(chǎn)生山體滑移造成的水庫庫區(qū)崩塌潰岸、溢洪道行洪受阻等風(fēng)險。因此在湯河水庫除險加固工程中，對湯河水庫庫區(qū)范圍內(nèi)的高、危、裸露的不良地質(zhì)邊坡進行加固防護是非常重要的。

2 護坡方法

湯河水庫所處弓長嶺區(qū)湯河鎮(zhèn)，具有發(fā)達的溫泉旅游產(chǎn)業(yè)，同時水庫下游生態(tài)濕地區(qū)建設(shè)已具規(guī)模的特點。因此在湯河水庫除險加固工程中，護坡方法在保證對安全的前提下，還應(yīng)充分考慮與周邊自然生態(tài)環(huán)境的和諧一致性。

邊坡防護技術(shù)措施分為工程類防護和柔性防護兩大類。在湯河水庫除險加固工程的邊坡防護中，以提高邊坡自身穩(wěn)定性為主，人工治理措施為輔。施工過程中以因地制宜為原則，根據(jù)不同工程位置及地質(zhì)條件，采用柔性生態(tài)邊坡防護技術(shù)，用軟體特殊環(huán)保材料取代高耗能的鋼筋混凝土、石材等硬體剛性材料。柔性生態(tài)護坡技術(shù)使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水土保持與生態(tài)綠化一次完成，是綜合生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能與柔性結(jié)構(gòu)邊坡建設(shè)新技術(shù)[3]。

2.1 噴射混凝土護坡方法

湯河水庫泄洪洞進口處施工部位均為裸露不規(guī)則巖石邊坡，此處不具備施做混凝土板護坡的條件。另外泄洪洞口處位于水位變化區(qū)，因此也不適合采用生態(tài)護坡。為防止巖石繼續(xù)風(fēng)化而剝落入庫，為保證庫區(qū)及泄洪洞進口安全，在此處實際施工采用噴射混凝土護坡方法。如圖1所示。

施工過程中，噴射混凝土采用濕噴法施工。首先將巖體表面松動巖塊、浮渣及巖渣等覆蓋堆積物清理干凈后，在指定部位的巖面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與巖面距離為3～5cm，然后進行噴射混凝土作業(yè)，鋼筋保護層厚度不小于4cm。噴射混凝土的回彈率不大于15%，在噴射混凝土終凝2h后，進行噴水養(yǎng)護。

圖1 泄洪洞進口噴射混凝土

2.2 噴錨混凝土塑石護坡方法

在大壩東側(cè)上壩路的立陡邊坡段有大面積風(fēng)化較重的巖石，時有孤石從山體滾落，對車輛通行及人員安全均存在隱患。此處位于整個大壩庫區(qū)的核心位置，上有青山，下有碧水，若采用噴射混凝土護坡方法，雖可滿足工程加固要求，但灰色色調(diào)及不規(guī)則的造型與周邊自然環(huán)境及大壩防浪墻、砌石護坡等工程造型部位均不協(xié)調(diào)，因此對此工程部位施工中采用噴錨混凝土塑石護坡方法，既滿足了工程安全需要，又與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

施工時，先對此部位山體表面松動的巖石進行橇挖排險工作，清除浮石、孤石、浮渣等不穩(wěn)定巖體。然后進行噴錨混凝土施工，施工要點與2.1節(jié)相同。最后進行細部造型，采用砂漿抹灰造型，如圖2所示。然后上色、面油處理，清洗養(yǎng)護。造型處理后的應(yīng)用效果如圖3所示。

圖2 噴射混凝土塑石造型施工期圖

圖3 噴射混凝土塑石造型完建期實景圖

2.3 客土噴播防護生態(tài)綠化護坡方法

湯河水庫溢洪道高邊坡防護采用了客土噴播防護生態(tài)綠化護坡方法。該部是由下部混凝土擋墻開挖后，在擋墻與交通路間形成的裸露陡峻的巖石邊坡。該部位毗鄰湯河水庫風(fēng)景區(qū)路，并且該部為溢洪道泄槽段，與下游濱河景觀路相銜接，所以在該部位防護處理中，采用客土噴播防護生態(tài)綠化護坡方法，該方法能夠解決傳統(tǒng)噴射混凝土護坡與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)的問題。

客土噴播防護生態(tài)綠化護坡方法施工步驟：

(1)坡面清理：首先人工清理山坡上的碎石，浮石等，其次巡查并處理松動、存在脫落風(fēng)險的石塊。對山體進行全面清理，清除表面的雜物、垃圾等。

(2)掛網(wǎng)：根據(jù)清坡整形后的山體坡形走勢，將柔性絲網(wǎng)用鋼釬靈活隨勢的固定在坡面，牢固性能達到人力拉扯而不脫離。該柔性絲網(wǎng)是山體綠化專用網(wǎng)，本工程選用勾花鐵網(wǎng)直徑為2mm，孔徑為6.5cm×6.5cm，網(wǎng)與巖面的自然距離1cm以上[4]，實際施工期圖如圖4所示。

圖4 客土噴播防護施工期圖

(3)客土噴播：將客土、草炭土、大地土(10%：30%：60%)，草種、灌木種、固化劑、保水劑等混拌過篩，經(jīng)人工傳送到客土噴播機，再經(jīng)噴播機加壓噴射到巖面上，平均厚度為8±2cm[4]。客土噴播防護實景如圖5所示。

圖5 客土噴播防護實景圖

(4)植物管理與養(yǎng)護：加強管理經(jīng)常巡視，及時施肥保證土體的營養(yǎng)要求，酌情打藥防治病蟲害。若遇到長期干旱的情況，噴播種植后加蓋無紡布或遮陰網(wǎng)可起到保濕降溫的作用，同時保證足夠的水源供給噴灌系統(tǒng)進行施噴，保證成活率。

2.4 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護綜合護坡方法

溢洪道右岸山體邊坡陡峭，高差約40m，山體表面坡積物覆蓋，植被發(fā)育形成林地。表面坡積物主要為碎石夾土，呈松散狀態(tài)，下部巖體大部分為強風(fēng)化巖，局部呈全風(fēng)化狀態(tài)，巖體以碎裂結(jié)構(gòu)為主，局部呈散體結(jié)構(gòu)。在雨季連續(xù)多日持續(xù)降雨后，表層坡積物失穩(wěn)，發(fā)生山體滑坡，滑坡總長度52m，滑動厚度4m左右，滑坡方量約為2000m3，地表坡積物及滑坡巖塊裹挾林木整體下滑，大部分滑入溢洪道泄槽內(nèi)，擁堵水流下泄通道，對溢洪道的度汛、泄洪形成威脅，同時對水庫的安全運行形成隱患。發(fā)生滑坡以后，山頂形成臨空面，存在再次滑坡可能。為避免汛期雨水加劇惡化該部位，防止再次滑坡堵塞溢洪道，經(jīng)研究比較后采用巖錨框格客土噴播邊坡加固方法立即對滑坡體進行處理。

巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護綜合護坡方法，是一種新型的邊坡加固方法，首次應(yīng)用在遼寧省內(nèi)邊坡加固處理中。該方法施工工藝簡單，工程投資較剛性全斷面混凝土護坡少，同時能夠節(jié)省工期。該方法融合高陡邊坡的工程安全加固需要及周邊環(huán)境生態(tài)和諧需求。該技術(shù)的應(yīng)用使湯河水庫溢洪道與周邊風(fēng)景區(qū)及村落的生態(tài)環(huán)境更加和諧統(tǒng)一。

巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護綜合護坡方法的施工步驟：

(1)坡面清理：與客土噴播相同。

(2)掛網(wǎng)：與客土噴播相同

(3)巖錨：斜坡上設(shè)置2m×2m混凝土菱形框格，在每個框格節(jié)點處設(shè)直徑為25mm的錨筋，錨筋長度為3.5m，頂部與混凝土框格內(nèi)受力筋焊接，深入巖石或土體不小于3.3m，垂直網(wǎng)格面布置。如圖6、7所示。

(4)巖錨框格內(nèi)客土噴播：巖錨框格內(nèi)客土噴播施工工藝基本與2.3節(jié)相同。選用的植物種子均為矮株草籽，成型之后與框格顏色、高度協(xié)調(diào)、整體性強。如圖8所示。

圖6 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護施工示意圖

圖7 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護施工實景圖

圖8 巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護效果實景圖

3 結(jié)語

(1)在湯河水庫除險加固中分別采用噴射混凝土護坡方法、噴錨混凝土塑石護坡方法、客土噴播生態(tài)綠化護坡方法、巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護綜合護坡方法四種方法。實踐證明本文中四種護坡方法技術(shù)可靠、應(yīng)用合理，既完成水庫除險加固的目的，確保水庫安全運行，又符合經(jīng)濟節(jié)省、生態(tài)和諧、施工簡單的要求。

(2)在同一水庫除險加固中因地制宜的采用四種不同護坡方法的方案，解決了在已有工程上進行加固的諸多不便和難題，在有限的空間完成了水庫功能的徹底實現(xiàn)。四種護坡方法均屬于柔性護坡，應(yīng)用后能有效保證高、陡邊坡的安全，進而保證行洪區(qū)、庫區(qū)安全；同時改善并美化水庫及周邊環(huán)境，取得了較好的生態(tài)效果。應(yīng)用效果證明四種柔性護坡方法均適用于泄槽段非過水?dāng)嗝娴母叨高吰隆τ谝绾榈佬共鄱涡枰ㄟ^大流量、高流速的水流，剛性混凝土擋墻斷面仍為首選。

(3)巖錨框格客土噴播高陡邊坡加固生態(tài)防護綜合護坡方法，是近年來除險加固技術(shù)發(fā)展與工程實踐有了更高要求而產(chǎn)生的新技術(shù)。該方法應(yīng)用于湯河水庫除險加固中取得了良好效果。采取綠化措施使水庫環(huán)境優(yōu)美，避免大范圍的破壞，生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，節(jié)約工程投資的優(yōu)點。

[1] 潘輝. 湯河水庫土壩存在的問題及除險加固對策[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2013(02): 57- 59.

[2] 遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院. 遼寧省湯河水庫除險工程初步設(shè)計報告[R]. 2011.

[3] 石險峰, 周東震, 等. 柔性生態(tài)護坡在清原縣紅河上的應(yīng)用[J]. 東北水利水電, 2011(07): 20- 21.

[4] 李榮海, 張玉輝, 等. 噴混植生技術(shù)在冶金礦山巖石邊坡加固綠化中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2012(11): 17- 20.