某水电站堆积体边坡稳定分析与治理措施

张宪林(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵阳 550081)

某水电站堆积体边坡稳定分析与治理措施

张宪林
(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵阳 550081)

堆积体通常处于临界状态，一遇开挖和强降雨即可能发生开裂、解体和滑坡,给人员安全和工程顺利建设带来危害，论文通过一个已发生滑坡的堆积体进行稳定分析，根据稳定计算分析成果逐步对堆积体边坡采取相应的治理措施，治理措施从易到难，采取综合治理的措施，最大限度地降低工程投资，为其他类似边坡稳定分析与治理措施制定提供借鉴。

堆积体边坡；稳定分析；治理措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.013

1 工程简介

某水电站堆积体边坡位于发电厂房下游300m处，堆积体边坡由第四系崩塌堆积层及残坡积层构成，地形相对平缓，自然地形整体坡度21°，崩塌堆积层成分为孤石、块碎石及黏土，残坡积层成分为土黄色、褐黄色、少量褐色黏土夹少量碎石。下伏基岩主要为泥页岩，岩层倾角21°～29°，在堆积体与下伏基岩接触部位有一层厚2～5m褐黑色砂质黏土夹少量碎石层，透水性差，构成边坡变形滑动的底滑面。堆积体分布高程1150～1350m，长约700m，宽150～500m，厚度10～45m，估算方量600×104m3。

在水电站建设期间，堆积体边坡经监测处于缓慢蠕动变形状态中，期间对堆积体边坡进行了地质勘探并制定了治理措施，主要以地表截排水+地下排水+抗滑桩进行治理，2012年3月开始对堆积体进行治理，2012年6月起工程区域连续强降雨，在暴雨或连续降雨后地表水大量入渗导致堆积体处于短时饱水状态，并降低下部与基岩接触带褐黑色砂质黏土层的力学参数，加速了堆积体边坡的变形速度，2012年7月底，最终导致堆积体边坡发生约局部约97×104m3的滑坡，顺坡向最大滑动位移约18m。

堆积体边坡发生滑坡时，堆积体治理措施只完成10%左右，尚未形成有效的支挡措施。

2 堆积体边坡稳定计算

为查明堆积体滑坡后性状的变化，同时为堆积体治理措施提供依据，在堆积体范围内进行补充勘探，并对取样进行了室内常规物理力学和抗剪试验，为稳定计算提供技术依据。为了监测堆积体在治理过程中的变形，为施工治理提供安全保证，在堆积体范围内布置多项监测设施[1]。

2.1 堆积体边坡级别及设计标准

本堆积体边坡位于水电站厂房下游300m左右,堆积体边坡失事仅对建筑物正常运行有影响而不危害建筑物安全和人身安全，根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL 5180—2003），确定为Ⅲ级边坡[2]。

堆积体边坡长期处于天然状况，在暴雨时，地表水入渗，堆积体内部一定范围饱水，接触带内有暂态水，由此分析，堆积体主要有持久工况与短暂工况2种工况控制。

根据相关规范要求，边坡持久状况下取安全系数1.10，短暂工况下取安全系数为1.05。

2.2 堆积体边坡稳定计算方法

根据堆积体边坡的性状，采用理正岩土计算软件（边坡稳定分析模块）进行计算分析，整体沿基岩面滑动（复合形滑面）采用摩根斯坦—普莱斯法，局部近似圆弧滑动采用简化毕肖普法。

观察组患者术后引流管留置时间、镇痛时间及下床时间均较对照组显著缩短，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表3。

2.3 滑动模式分析

堆积体区域为深覆盖层边坡，地表为崩塌堆积孤石、块碎石及黏土，结构松散，其下为残坡积黏土夹块碎石，下伏基岩为泥岩、泥灰岩，残坡积层底部有一层褐黑色砂质黏土，属不透水层，暴雨后坡面排水不畅，雨水下渗，覆盖层与基岩接触带土体性状恶化，加之坡面开挖、局部堆渣或回填土过高形成陡坡等不利因素影响，强降雨后边坡发生蠕变开裂，持续发展，滑面贯通后产生滑坡，根据地表变形观测资料及地质资料分析，中上部沿覆盖层与基岩接触带滑动，下部从覆盖层内部剪出，上部区域滑动方向为河床偏下游，受前缘较厚且底界面较缓堆积体阻挡，中下部滑动趋势向河床方向偏转。根据边坡滑动方向，计算选取4个折线典型的剖面进行稳定复核。

2.4 稳定计算结果

对选取的4个典型剖面进行稳定复核，复核成果表明，现状边坡3个剖面暴雨工况边坡安全系数略小于1，平均安全系数约0.93，遭遇强降雨情况下仍有滑动的可能；持久工况各剖面安全系数均大于1，平均安全系数约1.01，但均小于持久工况稳定安全系数1.1，说明堆积体边坡在持久工况下整体稳定，但仍存在蠕动变形。

同时，通过计算分析得出堆积体边坡自上而下的剩余下滑力分布情况，从计算的剩余下滑力分布情况来看，堆积中上部剩余下滑力持续增大，至堆积体边坡前缘剩余下滑力减小，说明边坡滑坡属于推移型破坏模式。

3 工程处理措施研究

结合计算情况工程处理措施逐步实施。

3.1 坡面修整

根据现有地形，上部已垮塌的临时建筑全部搬离，松散覆盖层、垮塌的挡墙等予以挖除，结合支挡措施对坡面适当进行削坡整治，削坡坡比控制在1:2～1:3。下部边坡根据实测地形采取挖填相结合方式进行修整，坡面修整后采用钢筋混凝土框格梁进行支护，框架梁节点采用锚杆与坡面锚固，框架梁护坡及坡面修整后形成的各级马道、宽缓平台采取覆土并植草绿化，坡面修建多级排水沟，最大限度减少坡面集水与汇流。堆积体边坡坡脚回填部分石渣，并用铅丝石笼压脚护坡，以提高边坡的整体稳定性。

但受渣场容量制约，且考虑削坡过多，会影响滑坡体上部及周围边坡稳定，不宜再增加削坡量。坡面经修整后，对选取的典型剖面进行稳定计算，暴雨工况下安全系数平均值由0.93提高到0.97，持久工况下安全系数平均值由1.01提高到1.03，安全系数有一定的提高，剩余下滑力减小约18%，但仍然较大，需要采取其他治理措施。

3.2 地表截排水

堆积体边坡采取覆土植草绿化，将各级马道、道路设置截排水沟引排坡面汇水，将坡面汇水分级集中引入永久排水系统中。

3.3 地下排水

堆积体边坡表面覆土植草、完善地表排水等措施后，可以减少地表水的下渗，但无法从根本上降低原有地下水位，且无法避免持续强降雨条件下地表水下渗，采取主动降低地下水位的措施是最行之有效的办法，治理措施首先考虑了设置排水洞来降低堆积体内部地下水位。

整个堆积体底部设置3层排水洞，范围可覆盖堆积体滑动段大部分范围，排水洞顶部设置3道110mm@3m排水孔，夹角30°，排水孔间隔布置，内置塑料花管。

考虑排水措施后，堆积体边坡安全系数暴雨工况提高到1.00，持久工况下安全系数平均值提高到1.05，下滑力减小13%。计算成果表明，设置排水洞后，边坡下滑力减小明显，但仍有较大下滑力，最大单宽剩余下滑力600t左右，需采取其他工程措施进行治理。

3.4 滑坡体支护方案

根据下滑力计算，上部为主要滑动段，下部为阻滑段，为充分发挥阻滑段作用，将支挡措施集中放在河道边是最经济的，但由于支挡措施布置集中，工程量大，难以在一个枯水期完成，需考虑多级支挡措施。

根据剩余下滑力分布情况，如果支挡措施统一布置上部，则剩余下滑力巨大，难以支挡，显然是不经济的。各剖面选择在不同部位与高程分级进行治理，治理措施与该部位的剩余下滑力相适应。

考虑到施工进度、安全及投资，支护方案主要以机械钻孔桩+桩顶锚索为主，抗滑桩沿整个堆积体分五级实施。整个堆积体共布置直径2.2m的抗滑桩108根，桩顶采用联系梁连接，桩顶布置2000kN级锚索。

3.5 施工过程中调整

设计方案实施过程中，根据现场工程实施过程中不断改变的情况，结合相关监测资料，在保证堆积体边坡稳定的前提下，为更好更快地完成堆积体的施工，对原设计方案进行了相应的调整，抗滑桩桩定联系梁调整为联系板，局部部位修坡坡比调缓，局部排水孔加密，整个堆积体边坡于2012年9月开始实施，2013年4月基本完成。

4 结语

目前，堆积体边坡已经历了3个完整汛期的考验，通过堆积体范围内布置的监测设施观测成果表明，堆积体变形很缓慢，堆积体内部未出现明显剪切错动迹象，说明没有新的滑动面生成，地下水位略高于设计水位，推测部分排水孔可能经过几年运行之后堵孔造成排水不畅，排水孔需要定期进行检查并扫孔，堆积体整体已经基本收敛，处于稳定状态。

根据稳定计算分析成果逐步对堆积体边坡采取相应的治理措施，结果表明，貌似简单的坡面修整与截排水设施起到很好的作用，剩余下滑力减少了31%左右，降低了工程投资，为其他类似边坡稳定分析与治理措施制定提供了借鉴经验。

【1】邓华锋,朱敏,原先凡,等.某大型堆积体边坡成因机制分析及治理措施研究[J].岩土力学,2013(S1)：285-292.

【2】柴贺军,李岩,李海平,等.易滑堆积体边坡稳定性及治理工程分析[J].公路交通技术,2011(6)：21-24.

StabilityAnalysis and Treatment Measures of AccumulationBodySlope in aHydropower Station

ZHANGXian-lin
（PowerchinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang550081，China）

Accumulation body is usually in a critical state, once the excavation and heavy rainfall is likely to cracking, collapse andlandslide, to personnel safety and smooth construction of harm. In this paper, through a has occurred landslide accumulation bodystability analysis. According to the stability calculation analysis of fruit gradually of accumulation body slope to take correspondingcontrol measures, control measures from easy to difficult, take comprehensive measures, maximum limit reduces the projectinvestment andother similar slope stabilityanalysisand controlmeasuresofmakingexperience.

accumulationbodyslope; stabilityanalysis; controlmeasures

TU478；TV713

B

1007-9467（2016）12-0061-03

2016-05-25

张宪林（1980～），男，新疆奇台人，高级工程师，从事水利水电工程设计与管理研究。