水庫溢洪道高邊坡加固處理分析

喻言

中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司 湖南 長沙 410000

1 案例基本概況

某水庫溢洪道高邊坡工程區植被茂密，部分地區基巖裸露，未發現危及上、下水庫正常運行的泥石流、滑坡等不良物理地質現象，但工程區內見有3處規模較大的崩坡積體和1處淺表層崩坡積體，且庫岸穩定問題突出，各崩坡積體分布位置如圖1、2所示。

圖1 上水庫工程樞紐區邊坡分布圖

圖2 下水庫工程樞紐區邊坡分布圖

上水庫庫岸邊坡地表相對高差介于60m～550m之間，庫岸邊坡坡度一般為5°～50°，未發現危及水庫正常運行的邊坡整體穩定問題，但水庫區地質構造較復雜，斷裂構造較發育，庫岸邊坡巖體風化一般較深，覆蓋層較厚且分布廣，且部分庫岸段地表坡度較大，地形起伏不平，水庫蓄水后，存在庫水位消落區岸坡淘刷變形問題，甚至局部岸坡失穩的可能；下水庫庫岸邊坡東北部、東南部、西南部地表相對高差60.00m以上，西北部地表相對高差55.00m～70.00m，庫岸邊坡起伏不平，地形坡度一般為15°～35°，局部坡度較大，達50°；水庫庫岸邊坡巖體風化一般較深，覆蓋層分布廣且局部較厚，且近壩右岸分布規模較大的關門石堆積體。由以上分析初步判斷，水庫蓄水后，下水庫存在庫水位消落區岸坡淘刷變形問題，甚至局部岸坡失穩的可能。

2 水庫溢洪道高邊坡加固處理分析

2.1 上水庫高邊坡的加固處理

第一，邊坡潛在失穩模式分析。壩址右岸堆積體屬上土下巖型邊坡，邊坡表層崩坡積層厚4m～26m，下伏基巖為花崗巖，巖體風化、蝕變較深，全、強風化帶下限埋深分別為14m～28m、40m～50m。下伏花崗巖風化、蝕變嚴重，雖結構面較發育，但均為陡傾角和反傾角結構面，且埋深較深，均不具備沿不利結構面剪出條件。右岸堆積體最可能失穩破壞模式是沿崩坡積層、巖體全風化層出現類似土質邊坡的圓弧滑動或沿全風化地質界線的折線滑動。上水庫庫岸邊坡物質組成主要為表層坡積物、下伏花崗巖，表層坡積物均較薄，下伏花崗巖風化及蝕變較深，除③～⑤沖溝一帶坡型較陡外，綜合坡度33°左右，其他位置坡形均較緩。從地質剖面來看，除⑥～⑦沖溝一帶下伏巖體斷層結構面分布較多外，其他區域下伏巖體整體完整性較好，不存在巖體失穩破壞可能；⑥～⑦沖溝一帶下伏巖體雖斷層結構面分布較多，但均為反傾角結構面、陡傾角結構面，未發現不利組合結構面，所以從現有掌握資料綜合判斷，上水庫庫岸未發現巖質邊坡失穩問題[1]。

第二，高邊坡加固處理。根據穩定分析計算成果發現，右岸堆積體失穩緣于庫水位消落，潛在失穩區域集中于庫水位消落范圍內坡型陡峭區域，失穩剪出口位于死水位以下，在治理設計時，重點關注庫水消落區治理，主要治理措施如下：

（1）對正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭區域進行坡面修整，并對正常蓄水位以下坡面進行堆石壓坡處理，壓坡體在死水位高程形成一9m寬平臺，死水位以上水位變幅區壓坡堆石體坡比為1∶3.5，死水位以下區域壓坡堆石體坡比為1∶2.0。壓坡體堆石料為微新巖體，按壩體要求進行填筑壓實。

（2）在確保邊坡壓腳效果和不增加堆石料開采量的前提下，在死水位以下壓坡體后緣，增設90m寬堆渣壓腳，堆渣料主要采用工程棄渣料。

經坡面修整、堆石壓坡處理后，上水庫壩址右岸堆積體在庫水位消落期安全系數大幅提高，能滿足水電工程樞紐A類Ⅰ級邊坡安全標準要求。

根據穩定分析計算成果發現，上水庫庫岸邊坡除③～⑤沖溝一帶邊坡在水位變幅區存在失穩風險外，庫岸其他區域邊坡各工況下穩定條件均較好，基于此，根據穩定計算成果對上水庫庫岸邊坡分區治理，主要治理措施如下：

（1）③～⑤沖溝一帶庫岸邊坡。對③～⑤沖溝一帶庫岸邊坡在正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭區域進行坡面修整，并對正常蓄水位以下坡面進行堆石壓坡處理，壓坡體按1∶2.4坡比堆石，壓坡體結合環庫公路在高程1066.00m位置形成一寬9.0m平臺。壓坡體堆石料為微新巖體，按壩體要求進行填筑壓實。

（2）除③～⑤沖溝一帶以外庫岸邊坡。為防止庫水位快速消落導致岸坡邊坡因流土破壞，對原岸坡進行局部修整，并在庫水位消落區采用網格梁+干砌石護坡，干砌石厚0.35m，干砌石下面鋪設0.15m厚反濾料。

經坡面修整、堆石壓坡處理后，上水庫③～⑤沖溝一帶庫岸邊坡安全系數大幅提高，能滿足水電工程水庫B類Ⅰ級邊坡安全標準要求[2]，

2.2 上、下水庫進/出水口邊坡的加固處理

第一，邊坡穩定性情況。

上水庫進/出水口邊坡搜索的最危險滑面位于全/強風化花崗巖巖層中，邊坡開挖完成后若不采取支護加固措施，①進/出水口邊坡縱剖面的安全系數為1.142；對于此剖面，搜索的滑移面基本位于蓄水位水位線以上，水位變化對其邊坡穩定性影響較小，上水庫正常蓄水后，各計算工況條件下其邊坡穩定性安全系數將不能滿足對應的安全系數標準要求；下水庫進/出水口邊坡搜索的最危險滑面位于全/強風化花崗巖巖層中，邊坡開挖完成后若不采取支護加固措施，②進/出水口邊坡縱剖面的安全系數為1.335；但考慮到暴雨條件下，第四系及全風化花崗巖巖層參數降低對邊坡穩定性影響較大(安全系數接近1)，難以滿足對應的安全系數標準要求。

第二，高邊坡加固處理。

（1）上水庫進/出水口邊坡。上水庫進/出水口工程地質條件較差，巖體風化、蝕變較深，斷裂構造較發育，存在明渠底板變形和庫水沖刷問題，存在邊坡穩定和進洞圍巖穩定問題。需作好進/出水口工程處理。

結合上水庫進/出水口地質條件擬定：微風化～新鮮巖體開挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱風化開挖坡比1∶0.3～1∶0.5，強風化開挖坡比1∶0.75～1∶1，全風化中下部巖體開挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆蓋層及全風化上部巖體開挖坡比1∶1.5～1∶1.75。進/出水口開挖底板高程1018.50m到檢修閘門公路平臺高程1067.0m，每上升15.0m設一級馬道，馬道寬2.0m洞臉坡高程1018.50m～1037.0m設垂直坡，高程1037.0m向上依次開挖坡比為1∶0.3、1∶0.5；

支護參數為：噴150mm厚C25混凝土，并掛鋼筋網：φ8@200mm×200mm，錨桿28長6.0m與錨桿25長4.5m相間布置@1.5m×1.5m，設置D76排水孔，孔深5.0m，仰角10°間排距4.0m，孔內充填排水盲管，正常蓄水位1062.0m以下30cm厚C25鋼筋混凝土護面。進洞口處設置兩排36、L=9000鎖口錨桿；1052.000m高程以上馬道和1042m高程攔污柵檢修平臺公路設置兩排3-φ32@3000錨筋束，梅花形布置，引水明渠兩側1037.000m高程馬道加設兩排3-φ32@3000錨筋束，梅花形布置。

檢修閘門公路平臺高程1067.0m，寬8m。高程1067.0m以上，每上升15.0m設一級馬道，馬道寬2.0m，開挖坡比為1∶1、1∶1.5、1∶1.5，噴150mm厚C25混凝土，并掛鋼筋網：φ8@200mm×200mm，錨桿28長6.0m與錨桿25長4.5m相間布置@1.5m×1.5m，設置D76排水孔，孔深6.0m，仰角10°間排距4.0m，孔內充填排水盲管[3]。

（2）下水庫進/出水口邊坡。下水庫進/出水口明渠底板地基以風化、蝕變巖體為主，且受F11斷層影響，承載強度低，抗沖刷能力差。洞室進/出口位于微風化～新鮮巖體內，但巖體具有蝕變現象，進洞條件相對較差，需加強支護，進洞前應作好鎖口處理。

下水庫進/出水口工程地質條件較差，巖體風化、蝕變，存在邊坡穩定問題。結合下水庫進/出水口地質條件擬定：微風化～新鮮巖體開挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱風化開挖坡比1∶0.3～1∶0.5，強風化開挖坡比1∶0.75～1∶1，全風化中下部巖體開挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆蓋層及全風化上部巖體開挖坡比1∶1.5～1∶1.75。進/出水口開挖底板高程369.50m，369.50m～386.0m設垂直坡，高程386.0m向上依次開挖坡比為1∶0.75、1∶1、1∶1.2，436.0m高程邊坡以上，每上升15.0m設一級馬道[4]，馬道寬3.0m。

支護參數為：高程466.000m以上邊坡采用掛網錨噴支護，網格梁護坡植綠，噴C25混凝土厚150mm，掛網鋼筋采用Φ8@200×200mm，網格梁間排距2.00m，并設置節點錨桿28，L=6.0m，入巖5.45m；考慮坡頂覆蓋層對邊坡穩定的影響，強風化線以上邊坡采用加強支護，設置100t預應力錨索，L=40.00m，間排距5.0m，俯角20°。419.500m～466.000m高程邊坡采用掛網錨噴支護，噴C25混凝土厚150mm，掛網鋼筋采用Φ8@200×200mm，并設置系統排水孔Φ76@4.0×4.0m，入巖6.0m。錨桿采用系統錨桿，錨桿28，L=6.0m與錨桿25，L=4.5m相間布置，間排距1.5m，外露100mm。為增強邊坡穩定性，在451.000m高程以上邊坡馬道設置兩排錨筋束3-φ32@3000，長度12.0m，梅花形布置，排距1.5m。419.500m庫岸公路以下邊坡采用掛網噴C25混凝土厚150mm，掛網鋼筋采用Φ8@200×200mm，并采用300mm厚C30鋼筋混凝土板護坡。錨桿采用系統錨桿，錨桿28，L=6.0m與錨桿25，L=4.5m相間布置，間排距1.5m，外露100mm。

3 結束語

本文主要以某水庫溢洪道高邊坡工程為例分析邊坡失穩的情況，在此基礎上闡述了針對性的高邊坡加固處理措施。通過本文的介紹能夠對類似高邊坡加固處理提供一定參考和幫助，對于進一步推動水庫溢洪道建設質量提升具有現實意義。