抽水蓄能電站水庫進出水口高邊坡穩定性分析研究

廖國玲

(廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣州 510630)

1 工程簡介

某抽水蓄能電站上水庫進出水口由進水渠、攔污柵段、擴散段、事故檢修閘門井等組成。進水渠長約90m、寬65.0m，進水渠前約40m段底板高程為628.0m；在攔渣坎后接20.0m長的反坡段，坡比為1:5，再經30m的前池段接至進水口，前池底板高程為624.0m，攔渣坎高出2.0m；進/出水口兩側對稱開挖成“八”字型平臺，平臺高程641.5m。

2 進出水口地質水文簡述

2.1 地質水文條件

該抽水蓄能電站上水庫進出水口左岸邊坡均為角巖區，上部山體渾厚，地下水較豐富且地下水位高，進出水口左岸邊坡上方公路存在較大沖溝，常年有水流，以沖溝為界，兩側巖體巖性涇渭分明，其中右側為巖石完整的花崗巖區，緩傾角侵入左岸邊坡的角巖區，左側呈塊狀和次塊狀的角質巖石區，沖溝表面為沖積物堆積體、結構松散，局部尚有植物根系出露[1]。

2.2 邊坡左側裂縫分布

在臺風暴雨及汛期檢查時發現，在進出水口左岸高程822以下邊坡巖(土)體共出現9條裂縫及6條網狀卸荷裂隙。

1)左岸角巖邊坡(樁號Y0-072.0-Y0+020.0、高程EL814.50-EL822.0)靠近花崗巖區域存在5條裂縫(裂縫局部存在交叉延伸)。

2)左岸角巖邊坡(樁號Y0-110.01-Y0+014.46、高程EL799.5-EL814.5)靠近花崗巖石區域存在3條裂縫(裂縫局部存在交叉延伸)。

3)左岸角巖邊坡(樁號Y0-134.15-Y0+026.60、 高程EL784.5-EL799.5)靠近花崗巖石區域存在1條裂縫。

4)在邊坡削坡開挖至784.5m平臺時，在高程822以下邊坡又出現6條網狀卸荷裂隙，邊坡中部808.0m高程為主裂隙，在靠近沖溝側最大寬度12cm、向背離沖溝方向尖滅，裂隙長約45m。

3 邊坡外部變形監測與分析

3.1 外部變形埋點設置

在822m高程平臺、814.5m邊坡馬道、799.5m邊坡馬道、784.5m攔污柵檢修平臺共埋設14個變形觀測點，變形觀測點坐標表，見表1；邊坡變形觀測點布置圖，見圖1。

表1 變形觀測點坐標表

圖1 邊坡變形觀測點布置圖

3.2 變形測量數據過程線

測點T1、T2、T3、T4分布在A-A斷面，測點T5、T6、T7、T8、T9、T10分布在B-B斷面，測點T11、T12、T13、T14分布在C-C斷面，各測點變形數據過程線見圖2-10。

3.2.1 A斷面T1-T4變形過程線

圖2 邊坡表面位移(A斷面X方向)歷時曲線圖

圖3 邊坡表面位移(A斷面Y方向)歷時曲線圖

圖4 邊坡表面位移(A斷面H方向)歷時曲線圖

3.2.2 B斷面T5-T10變形過程線

圖5 邊坡表面位移(B斷面X方向)歷時曲線圖

圖6 邊坡表面位移(B斷面Y方向)歷時曲線圖

圖7 邊坡表面位移(B斷面H方向)歷時曲線圖

3.2.3 C斷面T11-T14變形過程線

圖8 邊坡表面位移(C斷面A方向)歷時曲線圖

圖9 邊坡表面位移(C斷面B方向)歷時曲線圖

圖10 邊坡表面位移(C斷面H方向)歷時曲線圖

3.3 外部變形測量數據分析

1)A斷面T3點(799.5m高程馬道，靠近下游沖溝側)有最大沉降，沉降量為23mm；T1最大有隆起(882.0m高程平臺，靠近下游沖溝側)，隆起量為-9mm。

2)B斷面T9點(882.0m高程平臺，靠近下游沖溝側)有最大沉降，沉降量為26mm；T6最大有隆起(799.5m高程馬道，靠近下游沖溝側)，隆起量為-9mm。

3)C斷面T14點(882.0m高程平臺，靠近下游沖溝側)有最大沉降，沉降量為9mm；T12最大有隆起(799.5m高程馬道，靠近下游沖溝側)，隆起量為-9mm。

4 邊坡內部變形監測與分析

在B-B斷面799.5m高程馬道上設置邊坡內部1個測斜儀，鉆孔深度為27m、孔徑為110mm。

4.1 測斜儀數據過程線

測斜儀A向、B向累計位移，測斜儀監測過程線，見圖11。

圖11 測斜儀監測過程線

4.2 變形測量數據分析

1)A向指向邊坡、背離臨空面方向最大累計位移2.51mm，最大變形出現在孔口下1m位置(768.5m高程)；A向背離邊坡、向臨空面方向的最大累計位移0.24mm，最大變形出現在孔口下16m位置(753.5m高程)和孔口下19.5m位置(752.0m高程)。

2)B向指向下游側方向的最大累計位移1.11mm，最大變形出現在孔口下.5m位置(769.0m高程)。

4.3 內部變形測量數據分析

邊坡近地表處變形最大，與現場邊坡表面出現裂縫現象吻合，在地表以下16-19.5m出現變形量相對較大，說明在753.5m-752.0m高程有滑移面。

5 邊坡治理措施

通過對邊坡內外部變形監測和全方位檢查，發現邊坡有失穩現象，通過安全技術經濟對比，采取以坡度調整、削坡減載為主、增加錨桿支護、截排水措施、防水保護、堆石渣壓腳護坡和觀測等措施[2]。

5.1 調整邊坡坡度

對邊坡坡度進行調整，通過放緩坡度來保證邊坡穩定性；把進出水口左側822m高程以下邊坡開口線整體向山體內側平移約30m。調整后822.0m高程以下開挖斷面圖，見圖12。

1)784.5m高程攔污柵檢修公路以上，邊坡分三級坡，邊坡坡比從1∶1.5-1∶1.8調整到1∶2，并設置二個寬2.0m的馬道，邊坡高度≤15m，邊坡支護形式為掛網錨噴支護。

2)784.5m高程攔污柵檢修公路以下，邊坡分二級邊坡，邊坡坡比從1∶0.3-1∶1調整到1∶1.0-1∶1.5，邊坡支護形式為掛網錨噴支護。

圖12 調整后822.0m高程以下開挖斷面圖

5.2 削坡減載

1)對變形失穩邊坡頂部進行削坡減載，即對第一級邊坡(高程814.5-822.0m)進行削坡，削除已開裂松散的的土體，開挖完成后進行噴混凝土支護。削坡范圍及削坡后坡比，814.5-822.0m高程一級邊坡削坡斷面圖，見圖13。

圖13 814.5-822.0m高程一級邊坡削坡斷面圖

2)對784.5-822.0m高程邊坡已張開的裂縫采用注水泥漿封閉。

3)在開挖或封閉期間如遇強降水，及時采用防水彩條布對坡面進行覆蓋。

5.3 截排水措施

1)做好822.0m高程以下邊坡滲水，以及花崗巖與角巖接觸面的臨時排水墻，防止水沿兩種巖石接觸面滲入角巖坡體。

2)做好822.0m平臺及坡面防護，對822.0m平臺及坡面已張開裂縫進行封閉，平順822.0m平臺，并向坡外排水，在下雨前及時用防水彩條布鋪蓋822.0m平臺，疏通排除馬道溝槽積水，使坡面雨水能夠及時排出。

3)在第三級邊坡786.0m高程增設一排深排水孔，間距3.0m、孔徑Φ90mm，孔中帶花管，仰角15°，最大孔深20m，打至花崗巖石接觸面的排水孔，且優先打有出水或濕潤部位，對其它有濕潤部位設隨機深排水孔。

5.4 設置邊坡錨筋樁

1)在799.5m高程、樁號Y0+015.0-Y0-009.0段，平行馬道布置3排間排距為1m×1m、孔深9-12m錨筋樁。

2)在784.5 m高程、樁號Y0-004.0-Y0-044.0段，布置3排間排距為1m×1m、孔深9-18m錨筋樁。

3)澆筑799.50m馬道錨筋樁的鋼筋混凝土冠梁。

4)對784.5m馬道及以上約7.5m高度范圍的邊坡進行堆石渣壓腳護坡。

5.5 增加邊坡錨桿、插筋

1)邊坡784.5m高程以下，將Φ32mm、L=9m錨桿由原設計116根調整為326根，增加210根。

2)邊坡784.5m高程以下，將Φ32mm、L=12m錨桿由原設計187根調整為203根，增加16根。

3)沖溝側擋墻底部插筋長度由2m調整到4.5m，外露長度1.0m、間排距1.0m、梅花型布置。

5.6 面板混凝土施工

1)邊坡混凝土面板由原設計300mm加厚至600mm，鋼筋采用雙層Φ16mm并設置Φ12mm拉結筋。

2)布置結構縫，縫寬20mm，填充聚乙烯閉孔泡沫板，護坡混凝土鋼筋遇結構縫斷開。

3)面板混凝土施工過程中需注意裂縫區注漿孔位置，注漿孔預埋90PVC管，施工前應采用土工布或其他材料對管口進行臨時防護，防止混凝土施工堵塞孔口。

6 結 語

文章針對高邊坡失穩問題，進行了內外部變形監測和穩定性分析，提出了合理的處理措施及建議，隨著邊坡穩定措施的實施，邊坡趨于穩定，可供同類型地質問題的高邊坡處理參考應用[3]。

1)通過調整坡度、削坡減載、加強支護和坡腳石渣反壓等措施，可以實現邊坡穩定，使邊坡永久得到治理。

2)在邊坡底腳采取石渣壓腳護坡，有利于邊坡處理過程中的穩定性。

3)在失穩邊坡處理開挖前，必須做好施工現場的截、排水設施。

4)在確保施工安全的情況下，邊坡支護原則上采用“由上而下、分層開挖、分層支護”的方式。