锦屏一级枢纽区右岸自然边坡危岩体的综合治理与防护

刘小强，赵 艳

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

锦屏一级枢纽区右岸自然边坡危岩体的综合治理与防护

刘小强，赵 艳

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

由于长期风化、卸荷的作用，锦屏一级水电站枢纽区自然岸坡开挖区以外存在一定数量的危岩体，具有数量多、范围广、规模大、危害严重的特点，这些“高悬”于枢纽建筑物上部的危岩体在自然因素（如强降雨、渐进性风化等）作用下可能局部会产生失稳，形成高位崩塌，给工程施工期安全带来重大威胁，在运行期还可能给枢纽区建筑物带来重大破坏，甚至灾难性后果。因此，在对枢纽区右岸高位岸坡发育危岩体的分布、稳定性研究的基础上，对危岩体对工程建筑物的危害性进行了综合评价，因地制宜提出并总结了相应的危岩体治理和防护措施，即主要采取主动治理与被动防护相结合、被动防护网之间“拦”、“导”相结合、工程措施与生态措施相结合、防护与安全监测相结合的综合治理与防护措施。

危岩体；主动防护网；被动防护网；安全监测

1 概 况

锦屏一级水电站规模巨大，开发任务主要是发电，电站装机容量3 600 MW，保证出力1 086 MW，多年平均年发电量166.2亿kW·h，年利用小时数4 616 h。大坝为世界第一高拱坝，坝高305 m，水库正常蓄水位1 880 m，死水位1 800 m，正常蓄水位以下库容77.6亿m3，调节库容49.1亿m3，属年调节水库。

枢纽区两岸山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，相对高差千余米，为典型的深切“V”型谷。天然状态下地应力较高，在雨水、地下水、风化、以及人类工程活动等因素作用下，裂隙带拉裂扩张，在高位边坡形成很多危岩体。

枢纽区右岸高位危岩体体积一般500～2 000 m3（最大的为猴子坡上方的右岸1区体积约12万m3），主要位于1 950～2 450 m高程，分布范围大，其可能影响的建筑物包括从上游进水口到下游导流洞出口的几乎整个枢纽区范围。危岩体在自然因素（如强降雨、渐进性风化等）作用下可能局部会产生失稳，形成高位崩塌，给工程施工期安全带来重大威胁，在运行期还可能给枢纽区建筑物带来重大破坏，甚至灾难性后果。

2 右岸危岩体主要特点

（1）右岸大理岩岸坡属顺向坡，基本失稳模式为滑移－拉裂，即边坡变形失稳后，在后缘形成陡壁，陡壁由于风化卸荷、水流侵蚀在其上形成危岩体。受风化和被侵蚀的层面挤压带、绿片岩夹层成为危岩体发育的主要边界，在风化卸荷、水流侵蚀等作用下，形成以下3种变形失稳模式：整体滑移、块体崩滑、错落破坏等；

（2）右岸危岩体分布范围大，其可能影响的建筑物包括从上游进水口到下游导流洞出口的几乎整个枢纽区范围。不同区域危岩体变形失稳后可能影响到的不同的建筑物，因此危岩体防护措施及强度应根据影响的建筑物的重要性程度予以区别对待。

（3）右岸自然边坡在地貌上呈陡、缓相间的台阶状，危岩体主要分布在缓坡后缘高程2 100～2 320 m的陡壁，缓坡坡度约为30°～40°，且有一定的天然植被覆盖。

（4）右岸危岩体处于高高程。对于危岩体实地调查难度加大，稳定安全度难以定量化，给制定防护措施带来难度。另外，危岩体施工条件差，限制了防护施工方法选择。

3 危岩体危害性分析

3.1 右岸危岩体稳定性评价

根据枢纽区地质背景、危岩体形成条件及稳定性控制条件，对危岩体稳定性进行宏观判断。右岸34个区中稳定性差的有7个区，稳定性较差的有12个区，基本稳定的有15个区。

3.2 危岩体危害等级

危岩体危害性等级是通过危岩体变形失稳后对工程建筑物可能产生的危害性大小及可能产生的人身伤害程度来反映的。危岩体可能影响到的建筑物包括缆机平台、大坝、厂房进水口等。

根据危岩体和对建筑物及人身安全的影响，把锦屏一级水电站枢纽区危岩体危害性分为3级，分别是危害性严重、危害性较严重、危害性一般。分级标准如下：

（1）危害性严重。影响大坝、电站进水口、厂房出线场、尾水洞出口等重要永久建筑物或可能造成重大的人身伤亡，如危岩体失稳，对工程造成重大的直接影响。

（2）危害性较严重。影响水垫塘二道坝等永久建筑物，如危岩体失稳，对工程造成较大的直接影响，但可修复。

（3）危害性一般。对导流洞进出口、缆机平台、上下游围堰、高线混凝土系统等施工期建筑物构成影响。

4 右岸危岩体防护设计

4.1 危岩体防护基本原则

综合危岩体的稳定条件、基本地形地质条件，考虑危岩体对不同建筑物的影响，考虑可实施的工程措施，拟定危岩体防护基本原则为：

（1）危岩体的防护主要考虑危岩体自身的稳定性、危岩体失稳的危害性等级及危岩体的规模三个因素，并据此采用不同程度的的防护标准。

（2）由于施工条件的限制，根据现场实际情况，防护措施以主动防护网、被动防护网、锚杆、预应力锚索为主。

（3）由于目前调查精度、调查手段等原因，危岩体稳定安全度难以定量化，危岩体防护应尽量采取整体防护。

（4）防护工程应尽量不开挖，少扰动，并应自上而下施工，注意施工程序，防止施工干扰，加强施工安全管理。

（5）对稳定差、较差，体积较大的危岩体进行安全监测。

4.2 右岸危岩体防护思路

由于危岩体与水工建筑物高差较大，且危岩体分布范围较大，全部采取主动防护网经济性较差。因此针对稳定性差的危岩体设置主动防护网外，在可能滚石滚落区域设置被动防护网，既可以对块径大、危害性大的局部区域防护，又对零星散步的落石进行拦截，保证了对下部水工建筑物的有效防护。

右岸危岩体与水工建筑物之间高差较大，其下部为缓坡，可设多重被动防护网，层层消解滚石能量；缓坡植被覆盖，能有效削减滚石能量，可作为防护的生态措施，结合工程措施共同防护。

4.3 右岸危岩体防护治理方案

（1）主动防护网。根据危岩体危害性分级，对不同危岩体分别采取不同措施进行处理。

①对自身稳定性地质评价为稳定性差和稳定性较差的危岩体，采用锚杆＋主动防护网加固，锚杆和主动防护网为一整体，锚杆采用φ28 mm砂浆锚杆，间排距一般为3 m，长为6 m或9 m。

②在自身稳定性地质评价为稳定性差和稳定性较差的危岩体中，对于体积较大、自身稳定性评价为稳定性差，如1区危岩体，如其失稳将可能对永久建筑物构成影响，采用锚索支护，进行整体变形安全监测，根据整体变形安全监测的情况，适时加强防护措施，防止危岩体出现失稳。

（2）被动防护网：

①右岸1区危岩体位于尾水洞出口上方，体积较大，稳定性较差，危害性严重，在其下方1 850 m、1 800 m高程及尾水洞出口开口线外设多道被动防护网，以防护危岩体掉块对建筑物的危害。

②右岸危岩体（2～34区危岩体）多分布于陡崖，由于危岩体分布高程高、范围大，目前施工难度大、周期长，因此在危岩体与缆机平台、出线场等建筑物之间根据地形条件设置了多道被动防护措施，以保证低高程施工安全。即从2 260 m高程顺坡向下延伸至1 960 m高程的7号公路布置一道被动防护网，并分别沿2 200 m、2 150 m、2 100 m、2 050 m、2 000 m、1 965 m高程布置6道水平被动防护网。

③各层防护网之间“拦”、“导”相结合。一方面对滑落的危岩体层层拦截，降低其速度以消解能量；另一方面为便于清理滑落危岩体，被动防护网顺势延伸至7号公路，便于及时清理危岩体。整个被动防护网群，层层消能，共同作用，防护危岩体对工程的危害。

（3）工程措施与生态措施相结合，被动防护网与森林植被相结合。尽量保留森林植被既能起到有效的防护危岩体的作用，消解滑落危岩体能量，又能减小工程施工对环境的破坏，形成环境保护与工程安全双赢的良性循环（见图1）。

（4）由于目前对危岩体的基本地质条件的了解还有限，施工条件也相当恶劣，目前防护措施只针对危岩体表面的局部危石失稳垮塌进行治理，并布置监测设施。以后将根据危岩体监测的情况，及时调整危岩体治理措施。

图1 锦屏一级枢纽区右岸自然边坡危岩体防护示意

5 结 语

（1）根据枢纽区地质背景、危岩体形成条件及稳定性控制条件，危岩体自身地质稳定性评价有三类，分别是稳定性差、稳定性较差和基本稳定。对于稳定性差和稳定较差的危岩体，采用较高的防护标准，对于基本稳定的危岩体，采用较低的标准。在此基础上，对于规模较大的危岩体，适当提高防护标准。

（2）根据危岩体和对建筑物及人身安全的影响，把锦屏一级水电站枢纽区右岸危岩体危害性分为危害性严重、危害性较严重、危害性一般3级。在危岩体防护加固中，如危岩体失稳危害性严重，则在考虑危岩体自身稳定性和体积的基础上，提高危岩体的防护标准；如危岩体失稳危害性一般，则适当考虑降低危岩体的防护标准。

（3）根据锦屏一级水电站枢纽区右岸危岩体的基本地形地质条件、危岩体自身的稳定性、现场施工条件，防护工程应不开挖，少扰动，防护的主要工程措施为：柔性被动防护网；主动防护网加锚杆支护；长锚杆、预应力锚索；拦石墙、浆砌石及混凝土支顶、混凝土嵌补。开挖和清理应视危岩体具体情况，在局部使用，并应自上而下施工，注意施工程序，防止施工干扰，加强施工安全管理。

（4）根据危岩体危害性及分布特点、下部地形条件等，针对稳定性差的危岩体设置主动防护网外，在可能滚石滚落区域设置被动防护网，既可以对块径大、危害性大的局部区域防护，又对零星散步的落石进行拦截，保证了对下部水工建筑物的有效防护。

（5）综合处理。结合锦屏一级水电站现场实际情况，对右岸危岩体防护治理方案主要采取综合处理的方式：主动治理与被动防护相结合、被动防护网之间“拦”、“导”相结合、工程措施与生态措施相结合、防护与安全监测相结合的方式等，将危岩体防护与工程安全作为有机体统一起来进行考虑。

（6）上述治理防护措施根据目前勘探情况设计，待资料完善，还应根据危岩体详细地质情况及滚石统计成果等，建立模型对滚石进行模拟计算，以便据此调整防护网设置部位及参数等。

［1］ 陈洪凯，唐红梅.三峡水库区危岩防治技术［J］.中国地质灾害与防治学报，2005（6）.

［2］ 陈洪凯，王蓉.危岩研究现状及趋势综述［J］.重庆交通学院学报，2003，22（3）.

［3］ 郭艳萍，彭驭涛.SNS柔性防护设施在锦屏水电站的应用［J］.水利水电施工，2005，96（4）.

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1003－9805（2015）02－0021－03

2014－09－22

刘小强（1979－），男，四川大英人，硕士，从事水工结构计算及设计工作。