長河壩水電站土料場邊坡變形及采取的應(yīng)急處理措施

曹 建 平，　彭 仕 良

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都　610072)

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長河壩水電站土料場邊坡變形及采取的應(yīng)急處理措施

曹 建 平，彭 仕 良

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)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(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對邊坡變形進(jìn)行了分析和穩(wěn)定性評價(jià)，采取設(shè)置截排水溝、削坡減載、鋼管樁加固、加強(qiáng)變形監(jiān)測等應(yīng)急處理措施，確保了料場開采安全和施工進(jìn)度不受影響。

關(guān)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(shí)方約430萬m3。規(guī)劃開 采 坡 比 為1∶1，10 m坡高留一級馬道，實(shí)際開采臨時(shí)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(zhèn)。在開采過程中，由于開采順序不合理、邊坡支護(hù)不及時(shí)、坡度較陡，后邊坡出現(xiàn)了蠕滑變形，危及施工安全及周邊村民安全，在大壩填筑進(jìn)度的重壓下，必須采取應(yīng)急支護(hù)措施以確保大壩填筑不受影響。

2料場基本地質(zhì)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(nèi)地層：基巖為泥盆系灰?guī)r、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(chǎn)狀為N10°～40°E/SE∠60°～80°或N20°～50°W/NE∠30°～50°，傾坡內(nèi)，全強(qiáng)風(fēng)化巖體厚度為10～15 m，其中表部5～10 m為全風(fēng)化基巖。覆蓋層厚一般為10～20 m，最厚達(dá)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(jù)勘探及開挖揭示，料場內(nèi)無穩(wěn)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(zhì)結(jié)構(gòu)特征。地下水補(bǔ)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(diǎn)。

長河壩水電站料場地處高山峽谷區(qū)，內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖體風(fēng)化、卸荷及傾倒變形和土體蠕滑等。

3變形分析及穩(wěn)定性評價(jià)

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(dá)1∶0.5)，馬道間的坡高太大且無支護(hù)措施，加之其下部持續(xù)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(fā)現(xiàn)局部坡體變形拉裂、坍塌。2014年3月上旬，料場后邊坡變形進(jìn)一步擴(kuò)展，后緣裂縫變形加大，拉裂張開最寬達(dá)50 cm，座落40 cm，前緣2 210 m高程出現(xiàn)裂縫并逐漸形成剪出口，上下游側(cè)也出現(xiàn)性狀、規(guī)模不等的 裂 縫。2014年3月 中 旬，在 高 程 2 381 m處發(fā)現(xiàn)一條弧形裂縫(即1#裂縫)，其與之前的變形區(qū)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(dá)290 cm(圖1)，兩側(cè)出現(xiàn)明顯的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，錯(cuò)臺(tái)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(dá)20 cm，擦痕明顯，可見礫石定向及階步現(xiàn)象(圖1)。低高程2 118～2 120 m出現(xiàn)新的剪出口，擦痕清晰可見，局部可見階步和礫石定向現(xiàn)象，至此，該區(qū)域變形邊界基本清晰且基本貫通，僅局部平臺(tái)處羽狀裂縫未錯(cuò)斷，蠕滑變形體基本形成(圖2)。

進(jìn)入4月后，蠕滑體內(nèi)部變形加劇，裂縫數(shù)量增加，羽狀裂縫錯(cuò)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(xiàn)象，據(jù)監(jiān)測資料，局部變形已達(dá)37 mm/d(圖3)，表明已進(jìn)入初滑階段，該蠕滑變形體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，危及下方施工人員、設(shè)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(shí)也危及上部輸電線路之兩座鐵塔基礎(chǔ)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(yīng)急處理措施

為保障邊坡下方施工人員、設(shè)備的安全，確保主體工程進(jìn)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(yīng)急處理措施：

圖3　變形區(qū)外部變形監(jiān)測點(diǎn)位移曲線圖

(1)加強(qiáng)監(jiān)測。為了及時(shí)掌握變形的發(fā)展情況，在原有監(jiān)測點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加了監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量，由原來的13個(gè)增加至28個(gè)(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(fā)布監(jiān)測日報(bào)。只有在監(jiān)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(jǐn)慎施工，變形區(qū)域內(nèi)道路宜觀察通行。(2)設(shè)置截排水溝。地表水滲入變形體內(nèi)，既增加土體的重量，又降低土的抗剪強(qiáng)度，從而使變形加劇甚至滑動(dòng)。依據(jù)“治坡先治水”的原則，在變形體后緣設(shè)置截水溝，坡面縱向及橫向設(shè)置排水溝，對已有裂縫進(jìn)行封閉，同時(shí)盡量使坡面平整、密實(shí)，減少地表水下滲。

(3)鋼管樁加固。鋼管樁具有承載能力大，結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷等特點(diǎn)，在邊坡臨時(shí)支護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。為了減小該變形體對主體工程進(jìn)度的影響，選擇了鋼管樁臨時(shí)加固鎖口措施。

在后緣高程2 405 m變形范圍內(nèi)設(shè)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(zhǔn)，樁間距1.5 m，鋼管內(nèi)灌滿素混凝土(圖5、6)。

圖4　監(jiān)測點(diǎn)加密前后對比圖

圖5　鋼管樁平面布置示意圖

圖6　鋼管樁施工及削坡減載后的地貌

(4)削坡減載。減載是邊坡治理中應(yīng)優(yōu)先考慮的加固措施。在后緣鋼管樁施工完畢，結(jié)合現(xiàn)場變形的范圍和地形，自高程2 381 m開始向下削坡減載，開挖坡比為1∶1，每10～15 m坡高設(shè)寬5 m的馬道，在2 330 m高程形成寬約10 m的馬道(圖6)，有利于上部邊坡穩(wěn)定。

(5)加強(qiáng)預(yù)警及應(yīng)急管理。加強(qiáng)巡視，做好預(yù)警工作，制定應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行應(yīng)急演練，加強(qiáng)應(yīng)急管理。

以上措施實(shí)施后，向臨空面的速率由應(yīng)急處理前的10～37 mm/d減小至小于1.5 mm/d，變形體的變形速率明顯降低(圖7)。

5結(jié)語

(1)蠕滑變形體已構(gòu)成該主體工程的一大危險(xiǎn)源，與主體工程的工程進(jìn)度相矛盾。為了消除危險(xiǎn)源，確保工程進(jìn)度不受影響，靈活采用了截水排水、削坡減載、鋼管樁臨時(shí)加固、加強(qiáng)監(jiān)測、加強(qiáng)預(yù)警及應(yīng)急管理等措施。實(shí)踐證明，所采取的應(yīng)急處理措施取得了顯著成效，為料場開采贏得了時(shí)間，為工程進(jìn)度增添了保障。

(2)在文中探討并采取的各種應(yīng)急處理措

圖7　應(yīng)急措施實(shí)施后變形區(qū)外部變形監(jiān)測點(diǎn)位移曲線圖

施對類似工程具有參考價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信一定能探索出更為經(jīng)濟(jì)有效、方便快捷的處理措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭土標(biāo).水利發(fā)電工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[2]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.GB50330-2002[S].

曹建平(1957-)，男，云南曲靖人，高級工程師，學(xué)士，從事水電工程勘察技術(shù)工作；

彭仕良(1965-)，男，四川眉山人，高級工程師，學(xué)士，從事水電工程地質(zhì)、勘察技術(shù)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

作者簡介:

收稿日期:2016-01-04

文章編號(hào):1001-2184(2016)01-0068-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7；TV221