淺談太陽溝水庫土壩壩體滑坡處理及安全監(jiān)控

王宇平

(黑龍江農墾勘測設計研究院有限公司，哈爾濱 150090)

1 工程概況

太陽溝水庫位于明水縣東部樹人鄉(xiāng)雙山村境內，距縣城東南36km，水庫攔截太陽溝上游來水，太陽溝是通肯河上的支流，水庫控制流域面積3.40km2，壩址地理坐標為E126°15′，N47°09′。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)魚等綜合利用的小(2)型水庫。

水庫樞紐工程由土壩、泄洪洞兩部分組成。

太陽溝水庫現(xiàn)狀大壩為均質壩，壩頂高程171.76-172.32m，最大壩高5.97 m，壩長145m，壩頂寬度5.8-8.0m之間，迎水坡坡比為1∶2-1∶1.3，背水坡坡比1∶1.8-1∶2.0，上游壩坡不平整，受風浪淘刷及凍融破壞有110m長壩段普遍形成小陡坎。壩后為天然草皮護坡，壩體背水坡樁號0+046-0+108段，2/3壩高處出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，滑坡長度62m，沒有馬道，且無排水體。

水庫泄洪洞位于大壩0+135處，進口為混凝土基礎，洞身為壩下埋鋼管型式，單孔，鋼管管徑Φ325,輸水洞由閘室段、洞身段、消力池段、海漫段四部分組成，總長58m，進口底高程為169.18m，目前，泄洪洞破損嚴重，洞身銹蝕嚴重，球閥閘門與啟閉螺桿斷裂，泄洪洞出口消力池邊墻及底板碎裂、破損嚴重。該輸水洞已不能正常運行[1]。

2 設計依據(jù)

2012年11月，黑龍江省水利廳對太陽溝水庫安全鑒定進行了現(xiàn)場核查。同意核查專家意見，大壩安全類別綜合評定Ⅲ類。

3 滑坡分析及處理方案

2013年4月，壩體中間段，背水坡2/3壩高處出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，滑坡長度接近60m，落差1.3m，接到報告后，水務局立刻組織人手對其開挖非常溢洪道，降低水庫水位，緩解險情。2013年6月，設計人員到現(xiàn)場踏查，水庫管理人員指出滑坡越來越大，并對滑坡段進行實地測量，壩體滑坡樁號為0+046-0+108，滑坡長度62m，見滑坡圖片。

經(jīng)過現(xiàn)場勘查、調查、進行復核計算，分析滑坡原因如下：今年春季桃花水較大，輸水洞無法運行，太陽溝水庫超水位蓄水，水位為建成后的最高水位，最高水位距壩頂1.2 m，導致下游出逸點較高，壩體含水量較高，土體接近飽和，由于凍脹破壞，在凍層和非凍層之間直接形成滲流通道，另外，根據(jù)現(xiàn)場滑坡斷面的土質，發(fā)現(xiàn)背水坡部分壩段填筑不均勻。水稻田靠近大壩坡腳，大壩坡腳土料常年處于飽和狀態(tài)，容易出現(xiàn)滑坡[2]。

在滑坡底部(距壩頂3.0m)現(xiàn)場挖了一個土坑，一鍬下去就見水，過了1min，坑內的水量明顯增多，見1min前后圖片對比。經(jīng)分析，土壩上游無護坡和防滲膜，壩體填筑不均勻，今年春季桃花水較大，輸水洞無法運行，水庫長時間超水位蓄水，致使含水量較高，土體接近飽和。

圖1 滑坡照片

針對土壩防滲擬定兩種處理方案：方案一：對大壩上游面采用黏土回填，回填邊坡為1∶3，最后鋪設20cm厚混凝土板防滲，下鋪15cm粗砂墊層及土工膜一層；方案二：對大壩上游面采用黏土回填，回填邊坡為1∶2.5，最后鋪設20cm厚混凝土板護坡，下鋪15cm粗砂墊層及土工布一層，對土壩滑坡段做70m的垂直防滲；

經(jīng)過比選方案二的效果比方案一要好，但投資要比方案一高出約20萬，投資太大，不經(jīng)濟，因此選定方案一。

針對滑坡的情況，下游滑坡段總的處理方案是沿滑坡段將土壩滑裂面以上部分挖除，徹底清除滑坡體，考慮2013年出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，按穩(wěn)定邊坡1∶3.0挖到穩(wěn)定斷面，再對挖除面修整成臺階狀，按照土壩的填筑要求重新進行填筑，碾壓，壓實度為96%。

另外，稻田靠近大壩坡腳，大壩坡腳土料常年處于飽和狀態(tài)，沒有持力層，容易出現(xiàn)滑坡。本次設計針對這一情況，在壩后樁號0+040-0+115修建貼坡排水，長度為75m，結構形式采用干砌石40cm，下鋪碎石20cm和下鋪粗砂20cm及一層無紡布[3]。

4 土壩觀測

如果該水庫有觀測系統(tǒng)，可能滑坡的程度會更小，因此，為了防止水庫再次出現(xiàn)險情，需對水庫設置觀測系統(tǒng)。

4.1 觀測項目

①壩身表面位移觀測；②水位；③壩身浸潤線及壩基滲透壓力。

4.2 壩身表面位移觀測：

位移觀測直觀可靠，是大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的必設項目，包括垂直位移觀測和水平位移觀測。

根據(jù)規(guī)范要求，位移監(jiān)測橫斷面一般≥3個，斷面布設在最大壩高，地形或地質條件復雜壩段和其它關鍵位置；觀測縱斷面一般≥4個，通常在壩頂上下游兩側。

1)垂直位移觀測：

太陽溝水庫大壩無任何位移觀測點，故本次設計需要增設水準校核基點，起測基點，垂直位移標點。其中垂直位移標點直接用來監(jiān)視大壩垂直位移情況，由附近的起測點來測點，而起測基點的變化則由水準校核基點來校核。

大壩垂直位移監(jiān)測點:

太陽溝水庫大壩垂直位移觀測面共設3個橫斷面和4個縱斷面，在大壩最大壩高及左、右壩段各設一橫斷面；沿壩軸線方向布設4個縱斷面，第一排位于正常蓄水位以上的上游坡(169.70m)處，第二排布置在壩頂壩軸線處，第三排布置在下游壩坡距壩頂1.2m(170.8m)處，第四排布置在下游貼坡排水體上側168.93m處，工作基點分別設在每一排測點兩端的岸坡上。用精密水準儀進行壩體垂直位移觀測。

2)水平位移觀測：

水平位移的測點分別為工作基點和水平位移標點，采用視準線法觀測。

太陽溝水庫大壩水平位移測點與垂直位移測點，按規(guī)范要求共用同一觀測點。

這樣共計12個位移測點，8個工作基點和2個校核基點。

4.3 水位觀測

選擇在泄洪洞及大壩臺階處設水位觀測站進行水位觀測，設置水尺2處

由于土壩上、下游邊坡較緩，全部為1:3，壩體填筑土料為黏土，滲透系數(shù)較小，上游壩坡鋪土工膜，且壩后有貼坡排水體，因此，壩體滲流觀測項目可不設置。

5 結 語

工程除險加固后，水庫保護下游村屯1個，人口135人，耕地200hm2，水庫設計灌溉旱田6.67hm2，坐濾水種面積133.33hm2，養(yǎng)魚水面8.67hm2，年產(chǎn)魚9萬kg。但這些效益是在水庫安全的前提下，因此，土壩觀測是保證水庫不出問題，安全運行的前提，通過觀測，知道哪里出現(xiàn)問題了，就處理那里，可以避免大的事故發(fā)生，重視和應用觀測系統(tǒng)，是非常必要和迫切的。