长河坝水电站土料场边坡变形及采取的应急处理措施

曹 建 平，　彭 仕 良

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都　610072)



长河坝水电站土料场边坡变形及采取的应急处理措施

曹 建 平，彭 仕 良

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：针对长河坝水电站土料场施工期后边坡变形与工期紧迫的矛盾，在掌握料场基本地质条件的基础上，对边坡变形进行了分析和稳定性评价，采取设置截排水沟、削坡减载、钢管桩加固、加强变形监测等应急处理措施，确保了料场开采安全和施工进度不受影响。

关键词：边坡变形；截排水沟；削坡减载；钢管桩；长河坝水电站；土料场

1工程概述

长河坝水电站土料场是电站心墙防渗料的主料场，面积约72万m2，开采坡高约520 m，共需开采砾石土压实方约430万m3。规划开 采 坡 比 为1∶1，10 m坡高留一级马道，实际开采临时坡比为1∶0.5～1∶1，坡高15～30 m留有马道。邻近料场坡脚有村庄和集镇。在开采过程中，由于开采顺序不合理、边坡支护不及时、坡度较陡，后边坡出现了蠕滑变形，危及施工安全及周边村民安全，在大坝填筑进度的重压下，必须采取应急支护措施以确保大坝填筑不受影响。

2料场基本地质条件

料场天然坡度总体为20°～30°，前 缘 高 程2 200～2 450 m间地形 坡 度 为27°～35°，高 程 2 450 m以上坡度为40°～55°，坡面植被繁茂。

料场内地层：基岩为泥盆系灰岩、板岩，覆盖层为冰碛、冰水堆积、崩坡积和残积块碎石土及碎砾石土。基岩产状为N10°～40°E/SE∠60°～80°或N20°～50°W/NE∠30°～50°，倾坡内，全强风化岩体厚度为10～15 m，其中表部5～10 m为全风化基岩。覆盖层厚一般为10～20 m，最厚达33 m以上，主要为含块碎砾石土，表层为厚约0.5～1.3 m的耕植土。

据勘探及开挖揭示，料场内无稳定地下水位，上部为第四系孔隙潜水及局部上层滞水，下部为基岩裂隙水，具二元水文地质结构特征。地下水补给源主要为降雨、雪，排泄方式以渗水为主，在开挖过程中局部有渗水点。

长河坝水电站料场地处高山峡谷区，内外动力地质作用强烈，物理地质现象主要表现为岩体风化、卸荷及倾倒变形和土体蠕滑等。

3变形分析及稳定性评价

长河坝水电站料场后缘开口边坡形成于2013年9月前后，由于开挖坡 度 较 陡(最 陡 达1∶0.5)，马道间的坡高太大且无支护措施，加之其下部持续开采出料的切脚影响，2014年2月24日在后缘高程2 235～2 267 m范围首次发现局部坡体变形拉裂、坍塌。2014年3月上旬，料场后边坡变形进一步扩展，后缘裂缝变形加大，拉裂张开最宽达50 cm，座落40 cm，前缘2 210 m高程出现裂缝并逐渐形成剪出口，上下游侧也出现性状、规模不等的 裂 缝。2014年3月 中 旬，在 高 程 2 381 m处发现一条弧形裂缝(即1#裂缝)，其与之前的变形区域基本连通，裂缝宽度一般为10～40 cm，深度一般为80～150 cm，最深可达290 cm(图1)，两侧出现明显的错台现象，错台高度一般为10～40 cm。2014年3月下旬，高程2 210 m处的剪出口朝临空方向最大位移达20 cm，擦痕明显，可见砾石定向及阶步现象(图1)。低高程2 118～2 120 m出现新的剪出口，擦痕清晰可见，局部可见阶步和砾石定向现象，至此，该区域变形边界基本清晰且基本贯通，仅局部平台处羽状裂缝未错断，蠕滑变形体基本形成(图2)。

进入4月后，蠕滑体内部变形加剧，裂缝数量增加，羽状裂缝错断，前缘伴随鼓胀、隆起、剪出口及变形体外移、纵向缝迅速增多等现象，据监测资料，局部变形已达37 mm/d(图3)，表明已进入初滑阶段，该蠕滑变形体处于临界稳定状态，危及下方施工人员、设备甚至对岸居民和小电站厂房安全，影响到土料开采及大坝填筑，同时也危及上部输电线路之两座铁塔基础的安全。

图1　后缘拉裂缝及前缘高程2 210 m剪出口照片

图2　蠕滑变形体轮廓线图

4最终采取的应急处理措施

为保障边坡下方施工人员、设备的安全，确保主体工程进度不受影响、保障周边建筑物的安全，最终对该蠕滑变形体采取了以下应急处理措施：

图3　变形区外部变形监测点位移曲线图

(1)加强监测。为了及时掌握变形的发展情况，在原有监测点的基础上增加了监测点数量，由原来的13个增加至28个(图4)。加密观测频次，由原来的每天观测一次增加为每天观测两次并发布监测日报。只有在监测到最大位移小于1 mm/h的情况下，方可在影响较小地段谨慎施工，变形区域内道路宜观察通行。(2)设置截排水沟。地表水渗入变形体内，既增加土体的重量，又降低土的抗剪强度，从而使变形加剧甚至滑动。依据“治坡先治水”的原则，在变形体后缘设置截水沟，坡面纵向及横向设置排水沟，对已有裂缝进行封闭，同时尽量使坡面平整、密实，减少地表水下渗。

(3)钢管桩加固。钢管桩具有承载能力大，结构简单，施工便捷等特点，在边坡临时支护中得到了广泛应用。为了减小该变形体对主体工程进度的影响，选择了钢管桩临时加固锁口措施。

在后缘高程2 405 m变形范围内设置了两排钢管桩，梅花形布置，桩径30 cm，桩深以桩端口入基岩为准，桩间距1.5 m，钢管内灌满素混凝土(图5、6)。

图4　监测点加密前后对比图

图5　钢管桩平面布置示意图

图6　钢管桩施工及削坡减载后的地貌

(4)削坡减载。减载是边坡治理中应优先考虑的加固措施。在后缘钢管桩施工完毕，结合现场变形的范围和地形，自高程2 381 m开始向下削坡减载，开挖坡比为1∶1，每10～15 m坡高设宽5 m的马道，在2 330 m高程形成宽约10 m的马道(图6)，有利于上部边坡稳定。

(5)加强预警及应急管理。加强巡视，做好预警工作，制定应急预案，进行应急演练，加强应急管理。

以上措施实施后，向临空面的速率由应急处理前的10～37 mm/d减小至小于1.5 mm/d，变形体的变形速率明显降低(图7)。

5结语

(1)蠕滑变形体已构成该主体工程的一大危险源，与主体工程的工程进度相矛盾。为了消除危险源，确保工程进度不受影响，灵活采用了截水排水、削坡减载、钢管桩临时加固、加强监测、加强预警及应急管理等措施。实践证明，所采取的应急处理措施取得了显著成效，为料场开采赢得了时间，为工程进度增添了保障。

(2)在文中探讨并采取的各种应急处理措

图7　应急措施实施后变形区外部变形监测点位移曲线图

施对类似工程具有参考价值。随着科学技术的发展，相信一定能探索出更为经济有效、方便快捷的处理措施。

参考文献：

[1]彭土标.水利发电工程地质手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[2]建筑边坡工程技术规范.GB50330-2002[S].

曹建平(1957-)，男，云南曲靖人，高级工程师，学士，从事水电工程勘察技术工作；

彭仕良(1965-)，男，四川眉山人，高级工程师，学士，从事水电工程地质、勘察技术工作.

(责任编辑：李燕辉)

作者简介:

收稿日期:2016-01-04

文章编号:1001-2184(2016)01-0068-03

文献标识码:B

中图分类号:TV7；TV221