亭子口水利枢纽大园包崩滑体稳定性分析及工程治理措施

林向阳

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪 628400）

1 崩滑体基本特征

1.1 地貌

大园包山体及附近第四系堆积为古滑坡堆积体,位于亭子口水利枢纽左坝肩，顺河向长1160 m，东西宽200～360 m，为横展型，面积约2.8×105m2，方量约5.6×106m3。崩滑体被左岸非溢流坝段切割成上、下游滑坡体。上滑体处在库首段，靠近发电引水管口和泄洪冲沙底孔附近，其上布置有左灌渠渠首建筑物和左岸管理码头；下滑体处在发电厂房、进厂公路、尾水渠及下游护岸左侧。崩滑体地貌形态分明，后缘拉裂槽宽40～50 m，充填粘土及块石，后壁为白垩纪砂岩与砂质粘土岩组成的陡坡 （坡度大于30°），圈椅状地形较为明显；前缘为陡坡，高出嘉陵江枯水位40～90 m。

滑体表面总体为阶梯状平台，宽20～35 m，最宽可达80 m，地形平缓，坡度5°～8°；滑体中部大园包孤立于平台上，高出平台约25 m；滑体后部内侧拉裂槽宽30～50 m。因后期破坏，滑体前部表现为冲沟与崩塌堆积大块石和孤石，少数为整体位移的松动岩体相间分布。

崩滑体后缘山体530 m高程以上为一鞍状山间凹地，集水面积约1.0 km2。雨季地表水汇集沿滑体后壁形成跌水，经两侧冲沟排入嘉陵江。下游侧冲沟规模较大，切深可达5 m。

1.2 物质组成及结构

崩滑体物质组成可分为粘性土夹碎块石 （A类）、块石 （B类）和滑移松动岩体 （C类）3类。A类主要分布于崩滑体前缘及中、后缘的上部；B类主要分布于崩滑体中、后缘的下部；C类分布于大园包，前缘零星有少量分布。崩滑体总体上前缘薄，往中后部逐渐增厚，至后缘附近最厚。

1.3 滑带

滑带土为灰绿、紫红、浅红～黄灰色粘土，软塑～可塑状，含水量高或局部渗水，夹磨圆较好的砂岩及粘土岩角砾，厚0.2～1.5 m，滑带底部断续分布厚0.2～10 cm的泥，滑带内可见较多光面和擦痕，滑动方向 240°～245°。

1.4 水文地质

崩滑体后缘汇水域面积约1×106m2。大量的地表水汇集使滑体地表水文网较发育，尤其是滑体两侧的冲沟切割深度较大，汇集并排泄地表水。滑体内冲沟、水塘、水田多见。

2 稳定性评价

2.1 稳定性计算

依据SL 386—2007《水利水电工程边坡设计规范》推荐的不平衡推力传递法，对崩滑体进行稳定性计算。土体物理力学指标建议值见表1，稳定性计算结果见表2。

由表2可知，各工况稳定系数均大于SL 386—2007规定取值，滑坡整体稳定。与此同时，对崩滑体的抗剪强度参数进行了敏感性分析，在内聚力取10、12、14、16 kPa和 18 kPa，内摩擦角取 8.5°、10.5°和12.5°时，其安全系数均大于1.15，滑体均处于稳定状态。

2.2 稳定性评价

水工建筑物施工期间，崩滑体地段因地基开挖将形成一定高度的土质边坡。其中，左岸非溢流坝段开挖所涉及的崩滑体厚度约20 m，边坡开挖改变了崩滑体一定范围内的地下水运移方向，使地下水集中向边坡坡向汇集，并在外界因素 （如暴雨）的诱发下，极可能导致边坡失稳。就失稳模式而言，边坡将可能产生牵引式滑移，但不会整体失稳。左岸厂房进厂公路边坡开挖对崩滑体下游区前缘形成切脚，改变了崩滑体前缘地下水运移方向，地下水集中向坡体前缘坡面汇集，水力坡降增大，在暴雨的诱发下，有可能导致边坡失稳；由于前缘切脚，崩滑体整体抗滑力减小，对其整体稳定产生不利影响。此外，根据施工总布置设计，施工期间下滑体前缘将部分作为砂石堆料场，砂石堆料的前缘压载作用，对崩滑体整体稳定有利，但对前缘局部稳定却产生不利影响。

由于崩滑体紧靠枢纽，人类工程活动频繁，若取土切坡或修建构筑物使其前缘形成临空面、施工弃土堆填不当等，都可能诱发滑坡体的失稳，其失稳模式以滑体前缘发生变形，产生牵引式的溯源破坏为初始特征。

水库运行期间，坝上游部分受库水位周期性涨落的影响，稳定状态将发生变化，需采取工程措施；由于大坝坝基及两岸山体设有防渗帷幕，避免库水绕坝渗漏，因此崩滑体下游区受库水位影响较小，其稳定性主要受工程活动、崩滑体地表荷载及地下水等因素影响。由于现有的稳定条件被破坏，也应采取工程处理措施。

表1 土体物理力学指标建议值

表2 稳定性计算结果

3 崩滑体工程防护措施

根据崩滑体稳定性分析结果，同时考虑崩滑体地表外荷载分布情况，对崩滑体采取如下治理措施:上滑体被淹没坡面修整后采用预制混凝土块护坡。下滑体下伏基岩内布置 “两纵三横”地下排水洞排水，上游段前缘按1∶2坡比放缓，坡面采用混凝土格构锚支护；下游段前缘坡脚设置混凝土抗滑挡墙支挡加固，墙后采用碎石土回填，回填区表面采用预制混凝土格构支护。崩滑体表面布置地表排水沟。

3.1 上滑体

为保护水下崩滑体坡面水位变幅区不被库水淘刷，根据波浪压力计算结果，对上滑体464 m高程以下坡面进行修整，修整坡比为1∶8～1∶9。修筑后坡面采用边长30 cm、厚15 cm的预制六边形混凝土块支护；其下依次铺设碎石垫层 （厚10 cm、粒径5～40 mm）、粗砂垫层 （厚5 cm）及土工布。

3.2 下滑体

3.2.1 上游段前缘

上游段 （近坝200 m范围内）崩滑体前缘分级削放缓坡，每级坡高8 m，坡比为1∶2，马道宽2 m。坡面自下而上依次铺设60 cm厚的粘土隔水层、塑料格栅及混凝土格构锚进行支护。混凝土格构为矩形，长×宽为2.5 m×2.5 m，格构梁断面宽×高为30 cm×40 cm，格构梁交叉部位设φ28锚杆，长度根据崩滑体厚度确定，一般6～18 m。格构框内植草固土，格构顶部与坡顶截水沟衔接。坡面浅表层设φ56、深6 m、间距2.5 m×2.5 m的排水孔进行孔内保护，材料为塑料滤水管外包工业过滤布。坡脚设高1.5 m、顶宽0.5 m、底宽1.3 m的混凝土趾墙，墙面坡比1∶0.5，墙背直立。为确保墙体稳定，根据墙基岩体条件适当布设φ28基础插筋，插筋入岩深度3 m；墙后设厚30 cm、粒径2～5 cm的反滤碎石层；墙体预埋φ76、间距2.5 m的PVC管作为排水孔。趾墙与厂房左侧边坡开口线之间设宽2 m的马道。

3.2.2 下游段

左岸进厂公路施工开挖导致下滑体前缘切脚，同时施工期下滑体下游段砂石堆料使前缘局部发生失稳。根据砂石系统堆载需要，下滑体下游段前缘采取挡墙进行支护，挡墙设计取天然地下水 （相当于75%饱和地下水）和饱和地下水中不利工况作为设计工况。

根据GB 50330—2002《建筑边坡工程技术规范》，设计挡墙支挡力取局部稳定剩余下滑推力和土压力的较大值，挡墙抗滑稳定安全系数取1.3，抗倾覆稳定安全系数取1.6。滑体前缘采用混凝土抗滑挡墙支挡，A区和B区挡墙高8～9 m，C区6～7 m，高度可根据崩滑体前缘开挖坡高适当调整。墙顶宽1 m，墙面坡度1∶0.55，墙背上部直立，下部设一衡重台。墙基设2排3根φ32、排距2 m、桩长16.5 m、深入基岩15 m的锚筋桩。为确保墙体稳定，根据墙基岩体条件，可适当布设φ28和φ32基础插筋，入岩长度分别为3 m和5 m。墙后设厚30 cm、粒径2～5 cm的反滤碎石层。墙体内预埋φ76、间距2.5 m的PVC管作为排水孔。挡墙与开挖坡面间采用碎石土回填。其中，B区挡墙后回填区表面坡比为1∶3，表面铺设厚60 cm的粘土隔水层、塑料格栅及1.0 m×1.0 m（长×宽）的菱形预制混凝土格构，格构主梁断面宽×高为25 cm×20 cm，次梁为20 cm×20 cm。格构框内植草固土，格构顶部与坡顶截水沟衔接。C区挡墙后碎石土回填至墙顶高程，与成品堆料场相接，回填区表面浇筑厚15 cm的混凝土保护层。

由于下滑体下游段支挡结构是根据砂石系统布置情况设计的，故在施工中严格控制了砂石堆料范围及堆料高度，严禁堆料超高，同时加强了对该段坡体变形监测，避免了滑体失稳。

3.3 地下排水系统

地下排水系统由地下排水洞及洞内排水孔 （仰孔）组成。下滑体下伏基岩内设 “两纵三横”地下排水洞。其中，后缘山体侧设一纵向排水洞和排水孔幕，以拦截山体补给的地下水；在距滑体前缘约200 m的滞水丰厚处，另设一纵向排水洞和排水孔幕，主要拦截和降低滑体内的地下水位。为疏排洞内汇水，在纵向排水洞下游末端设一横向排水洞；同时，在崩滑体较厚的大园包附近设两横向排水洞和排水孔幕，并与两纵向排水洞相连通。排水洞净断面尺寸2.0 m×2.5 m，城门洞形，总长1731 m。地质条件好的洞段采用6 cm厚的素喷混凝土支护，局部地质条件较差的洞段采用30 cm厚的钢筋混凝土衬砌或喷锚支护。喷锚支护混凝土喷厚为12 cm，采用镀锌铁丝网，网目为8 cm×12 cm；挂网锚杆采用φ25、长2 m的砂浆锚杆，锚杆间距1.5 m。洞底底板厚30 cm，两侧设排水沟，断面为15 cm×15 cm。

滑体中部 （距前缘150 m左右）至后缘区域滑体厚度较大，地下排水洞内排水孔型式采用Ⅰ型，即在洞顶钻设两排仰孔，深度平均为25 m、φ91、孔距2.5 m。两侧洞壁各设1排辅助浅排水孔，深1 m、φ56、孔距3 m。滑体中部至前缘区域滑体厚度较小，排水孔型式采用Ⅱ型，即在地表沿洞轴线钻设1排垂直孔，孔深平均约为23 m、φ91、孔距1.5 m。地表孔口采用砂浆封堵，封堵长度3 m。排水孔全孔采用塑料滤水管外包工业过滤布进行孔内保护。

3.4 地表排水系统

根据崩滑体的地形地貌，在距滑体边界3～5 m外设周边截水沟，拦截崩滑体后缘的地表汇水。截水沟为底宽1.0 m、顶宽2.0 m、深1.0 m的梯形断面，沟壁厚0.3 m，采用C20混凝土浇筑。截水沟依地形开挖设置，两边沿崩滑体外侧下延与3号公路涵管连接并汇入河床。截水沟沟底平顺，坡比不小于1%，两侧较陡处设置台阶式跌水。

结合崩滑体地表天然冲沟及低洼地、池塘等，修建树状地表排水系统，排水沟为底宽0.3 m、顶宽0.7 m、深0.4 m的梯形断面，沟壁厚0.2 m，采用C20混凝土浇筑。

3.5 进厂公路边坡

进厂公路左侧边坡分四级开挖，每级开挖坡高为 7～15 m，开挖坡比为 1∶67～1∶0.72，马道宽度一般2.0 m。考虑到崩滑体治理工程中地下排水洞的施工，第二级马道宽度取6 m。为提高边坡表层松动带的整体性，加固边坡浅部卸荷裂隙分割块体，同时兼顾坡面挂网的要求，在边坡表面布设系统锚杆。

根据开挖坡比和卸荷带深度，上部两级边坡坡顶布置2排φ28、长15 m的锁口砂浆锚杆，坡面布置φ28、长12 m的支护砂浆 （兼挂网）锚杆，锚杆间距2.5 m×2.5 m；下部两级边坡坡顶布置2排φ28、长12.0 m的锁口砂浆锚杆，坡面布置φ28、长9.0 m的支护砂浆 （兼挂网）锚杆，锚杆间距为2.5 m×2.5 m，梅花形布置。锚杆均为全长粘结砂浆锚杆。为防止岩体进一步风化和减少入渗，边坡表面采用机编镀锌铁丝网挂网喷混凝土防护措施，网目 8 cm×12 cm，混凝土喷厚 10 cm。 坡面设 φ56、排距2.5 m×2.5 m、仰角10°、深 3.0 m的排水孔，排水孔边坡坡脚处2排排水孔深12.0 m，以疏排边坡浅表层基岩渗水。排水孔在穿过地质缺陷、强风化岩体的孔段，视具体情况采取孔内保护，材料为塑料滤水管外包工业过滤布。各级马道上设宽×深为0.3 m×0.2 m的排水沟，坡脚设1.0 m×1.0 m的排水沟，排水沟与坡面排水沟相连。

4 崩滑体监测

4.1 监测布置

在大园包选取5个观测断面，共布设19个水平位移测点、19个垂直位移测点、8支多点位移计和13个测斜孔，以观测边坡变形。在左岸缆机平台上布设2个监测断面，共计布设4个水平位移测点、4个垂直位移测点、4个测斜孔。

4.2 检查内容

（1）开挖坡面及平硐内岩体有无挤压、错动、松动和鼓出。

（2）表面裂缝出现的位置、规模、延伸方向及变化情况，断层出露处上、下盘有无错动。

（3）坡面有无异常的升降变形和滑动，其发生的时间、位置、形态、幅度。

（4）局部楔形体有无滑动迹象。

（5）塌方或滑坡发生的时间、位置、形态及体积等。

（6）地表截流沟及排水沟是否通畅，排水系统是否正常，渗水量及浑浊度有无变化。

（7）地下水露头变化情况及物化特征。

（8）安全监测设施的完好程度，有无受到爆破或其他人为的损坏。

5 结 语

（1）崩滑体前缘部分因左岸非溢流坝段、厂房及进厂公路布置削坡切脚施工，采取喷锚、挡墙、格构支护及排水孔措施后，滑带无滑移剪出迹象。

（2）下滑体下伏基岩内的 “两纵三横”地下排水洞、地表后缘外侧环向截水沟及滑体地表树状排水沟有效降低地下水位和减少地表水下渗。

（3）崩滑体各部设计安装的安全监测仪器均能有效监测崩滑体表层、深层滑移及地下水位情况。监测结果表明，施工期大园包崩滑体比较稳定，但运行期受环境因素改变影响，建议加强对监测仪器的日常维护，及时整编分析监测数据，掌握变化趋势。对支护及排水设施进行定期巡视检查，定期清理、疏通。若出现滑移剪出迹象时，要及时进行补强加固或除险加固。

［1］梅凤翔.工程力学［M］.北京:高等教育出版社，2003.

［2］刘汉东，姜彤.岩土力学［M］.郑州:黄河水利出版社，2012.

［3］殷世华.岩土工程安全监测手册 （第二版）［M］.北京:中国水利水电出版社，2008.

［4］王克生，罗森，王辉文.亭子口水利枢纽工程大园包崩滑体综合治理施工综述［J］. 水力发电，2009，35（10）: 35-36.

［5］卢增木，刘权庆，邹德兵.大园包崩滑体前缘变形及稳定性分析［J］. 土工基础，2013（6）: 32-33，37.