水库边坡加固处理方案设计

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(1.广西河池水利电力勘测设计研究院, 广西 河池 547000； 2.广西云龙招标有限公司， 南宁 547000)

水库边坡加固处理方案设计

韦永贡1，方良吾2

(1.广西河池水利电力勘测设计研究院, 广西 河池 547000； 2.广西云龙招标有限公司， 南宁 547000)

水库边坡的稳定性对库区安全和电站的使用影响很大。本文根据下湘水电站工程实际，结合引起滑坡的边坡地质状况，对其稳定性进行分析，说明在该库区地质状况下采用“抛填块石+埋石混凝土垫座+重力挡土墙”对滑坡进行稳定加固处理，完全符合加固要求，可供同类工程参考。

边坡稳定； 重力式挡土墙； 抛填块石； 埋石混凝土垫座

边坡工程的稳定性对水库的质量和使用寿命有非常大的影响，随着使用时间的不断增加，水库边坡不断受到地质条件的影响，会出现边坡滑坡等现象，严重影响了水库的稳定性和安全性。由此，需要对水库边坡进行加固处理。在加固的过程中，首先需要对水库边坡的地质条件进行分析，然后根据其地质条件制定科学合理的边坡加固方案。在选取方案时，要在保证施工质量的前提下，尽可能选择资金投入少的方案。

1 工程概况

下湘水电站为大环江梯级开发的最末一个梯级电站，距环江县城区7km。坝址集雨面积3035km2，总库容3620×104m3，日调节库容260万m3，是一个以发电为主，兼顾农业灌溉的小型水电工程，采用河床式厂房布置形式。电站正常蓄水位193.00m，电站装机容量9600kW。

下湘水电站于1998年建成蓄水发电。当大环江发生20年一遇洪水时，坝前水位雍高0.9m，县城处回水雍高0.4m。下湘水电站特征水位及回水位如下页表1所示。

表1 水电站特征水位及回水位

该滑坡位于大环江右岸环江二桥上游约80m处，河段内河道弯曲。由于河流下切，原始岸坡为20°～40°，岸坡较陡。洪水时，由于水流在这里减缓，河床及岸坡多沉积冲积物，形成沙心滩及岸坡冲积层。该桩段顶部高程198.4m。2011年发现该桩段堤岸路发生纵向宽30cm、深4～40cm的开裂，亲水平台有3条宽10～15cm的纵向裂缝，亲水平台基本不下沉，仅是局部错动外移0.4～3cm；修建的草皮护坡岸坡有1条斜向从亲水平台至堤顶平台的开裂错动缝，宽3～30cm，深2～30cm，青石栏杆弧线下沉部分拉裂断。经2011年11月～2012年2月连续观测，护岸护坡及江滨路沉陷开裂有一定发展变化，岸坡稳定；2012年3月～2012年8月连续观测，该沉陷开裂趋向稳定。2012年11月环江大桥维修加固施工时下游下湘水电站放水至187.00m高程，水位骤降6m，该桩护岸护坡及江滨路沉陷开裂加剧，开裂错动缝宽30～50cm，深50～100cm，青石栏杆弧线下沉部分拉裂断，滑坡前缘位于水位以下，滑坡剪切面尚未贯通，剪切变形尚在不断发展过程中。

2 滑坡的地质成因

此次滑坡地质层发育于第四系河流冲积粉质黏土层中，包括土质滑坡、滑坡体、滑床及滑动带。

滑坡前缘位于库水位以下，属库岸滑坡，滑塌体积约18000m3。因各种原因，防洪堤是在原坡面修坡后按1∶2.5坡比回填土石碴。根据物质组成和岩性特征，滑坡体自上而下共分二层：上部为填土，底部为残积硬塑粉质黏土(第④层)或强～弱风化炭质页岩(第⑤、⑥层)，岩层产状倾向为230°，倾角为26°，倾向岸坡。由于岩土层的软硬结合，第②层冲积可塑粉质黏土与下部第④层残积硬塑粉质黏土及第⑤、⑥层强～中风化炭质页岩形成天然的结构面。施工时对上部填土的碾压振动及不停地蓄、放水位，使接触带的土层结构发生了改变，为滑动面的形成提供了条件。另外，由于新建河堤，岸坡原有的竹林全部被砍伐，改变了岸坡原有的植被状态。

冲积可塑粉质黏土层结构复杂，局部颗粒较粗，达到粉土、粉砂级，施工时下湘水电站不停地蓄、放水，库水位骤降，岸坡产生动水压力，造成下部粉质黏土层(夹粉土、粉砂)发生液化，降低了滑体土的抗剪强度，这是滑坡形成的主要原因。受大型机械运载材料时往返碾压振动(施工重车荷载)影响，下部粉质黏土层(夹粉土、粉砂)发生液化，降低了滑体土的抗剪强度，加速了滑坡的形成。

3 边坡加固处理设计

3.1 边坡加固处理工程措施

a.消除或减轻水的危害，防止库水对滑坡体坡脚的冲刷。在滑坡体前缘抛石、铺设石笼以使坡脚的土体免受库水冲刷。

b.改变滑坡体外形，设置抗滑建筑物。对于因失去支撑而发生滑坡或使滑坡床变陡的情况，可采用修建支挡工程(抗滑桩、抗滑挡墙)的办法，增加滑坡的重力平衡条件，使滑体迅速恢复稳定。对推动式滑坡或由于错落转化而成的滑坡，因其具有直陡下缓的滑动面，对后部主滑段的发展起着决定性的作用，可采用在主滑段减重的措施，减少滑坡推力。在滑体或滑带土具有卸载膨胀开裂特性的情况下，不宜采用减重措施。

3.2 边坡加固处理方案比选

根据该工程段的沉陷开裂特点及现状，结合边坡加固处理的工程实践经验和规范要求，选择两个边坡加固处理方案进行比选。

a.抛填块石护脚+C15埋石混凝土垫座+M7.5浆砌石重力式挡土墙加固方案：将沉陷开裂滑体卸载，岸坡脚抛填块石，亲水平台内侧7m处修筑重力式挡土墙，挡墙基础设置埋石混凝土垫座方案。该方案将已开裂不稳定的已建污水管、护坡、青石栏杆拆除，新建埋石混凝土垫座+重力式挡土墙，垫座基础置于稳定岩石基面上，重建污水管、护坡、青石栏杆和已遭受破坏的抢险路面等。

b.抗滑桩加固方案：设置两排圆截面直径1.5m的C15钢筋混凝土抗滑(孔)桩(人工开挖孔桩)，每排孔桩的桩孔间距为4.0m，每根孔桩长度均为18m，其中土层9m，深入基岩9m。第1排孔桩布置于防洪护岸抢险道路(江滨路)青石栏杆外边的平台，桩顶高程持平，为198.40m。第2排孔桩为贴亲水平台浆砌石挡墙外侧布置，桩顶高程齐平亲水平台顶，为194.53m。抗滑(孔)桩桩基岩性主要为灰黑色页岩及泥灰岩，拆除已开裂破坏的污水管、护坡、青石栏及抢险道路(江滨路)，并重建。

表2 边坡加固处理方案比较

通过对表2所列的工程布置、施工条件及工期、运行管理、工程投资费用进行综合比较，发现方案1远优于方案2。因此，选择方案1为加固处理方案，如下图所示。

加固处理横剖面图

3.3 加固后边坡稳定计算

3.3.1 稳定与应力计算

3.3.1.1 计算假定

a.挡墙顶195.65m高程至抢险道路路面高程198.40m(厚度2.75m)，按均匀土层作用于挡土墙，活荷载按10kN/m2计，则挡墙内土层顶按梯形分布荷载最大值为q=72.7kN/m2。

b.挡土墙排水系统是有效的。

c.使用朗肯土压力理论计算主动土压力值。

d.不考虑地震荷载(工程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度)和风浪荷载对挡土墙的作用。

3.3.1.2 荷载组合

正常运用条件和非常运用条件下，各种计算工况的荷载组合详见表3。

表3 正常运用条件和非常运用条件下的荷载组合

该护岸挡土墙抗滑、抗倾稳定计算和墙底基础压应力计算，分别采用堤防工程设计规范(GB 50286—98)中公式进行。抗滑桩稳定计算主要依据水利水电工程边坡设计规范(SL 386—2007)。

计算工况和计算条件见表4。该边坡距下游下湘水电站坝首约7km(不考虑水库下游水位及其经常性降落)，滑坡前缘部分受下湘水电站库水浸泡，属临水滑坡。

表4 计算条件和计算工况

3.3.2 计算成果分析

加固处理后稳定计算成果如表5所示。

上述4种计算工况的控制工况为表4中工况2，由表5可知加固后边坡稳定计算满足设计安全要求。

表5 边坡稳定计算成果

说明：混凝土与基面摩擦系数f=0.50，填土容重γt=19kN/m3，土饱和容重γ=10.8kN/m3，混凝土容重γ=24kN/m3，4 级堤防正常运用条件[K]=1.10，[Kc]=1.45；非正常运用条件[K]=1.05，[Kc]=1.35

4 结 论

a.本边坡加固处理后经受两个洪水期多场洪水的考验，加固处理方案可行。

b.卸掉斜坡已滑动坡体荷载后，采用抛填块石护脚，亲水平台内侧7m处修筑重力式挡土墙，挡墙基础设置埋石混凝土垫座方案，安全经济可靠，是中小型水库库区边坡加固处理较常用的方法。

c.水库水位骤降对库区边坡影响很大，易发生塌岸及滑坡，建议水库运行调度尽可能地避免骤降情况。

d.库区岸坡修建防洪堤或防洪护岸时，应尽可能不破坏原岸坡植被，防止岸坡失去支撑减少了抗滑力而产生滑坡。★

[1] GB 50286—98 堤防工程设计规范 [S].

[2] SL 386—2007水利水电工程边坡设计规范[S].

[3] 何艳华,翟志勇,翟广飞.港口湾水库溢洪道边坡稳定性分析[J].西部探矿工程,2006(03).

ProjectDesignforReservoirSlopeReinforcementTreatment

WEI Yong-gong1, FANG Liang-wu2

(1. Guangxi Hechi Hydraulic and Electric Survey and Design Institute, Hechi 547000, China;2. Guangxi Yunlong Tendering Co., Ltd., Nanning 547000, China)

The stability of reservoir slope has great influence on reservoir safety and power plant use. In the paper, based on project actual condition of Xiaxiang hydro-power station, slope geological conditions causing landslide is integrated for analyzing the stability of the side slope. It is obvious that adopting‘block stone throwing and filling + buried stone concrete pedestal+ gravity retaining wall’ under the the geological situation in the reservoir area for stabilizing and reinforcing landslide is in full compliance with reinforcement requirements. The case can be adopted by other similar projects as reference.

slope stability; gravity retaining wall; stone throwing and filling; buried stone concrete pedestal

TV697.3

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1005-4774(2014)09-0029-04