关脚水电站厂房后边坡不良地质现象及其防治

刘 勇

(贵州省水利水电勘测设计研究院,贵州 贵阳 550001)



关脚水电站厂房后边坡不良地质现象及其防治

刘 勇

(贵州省水利水电勘测设计研究院,贵州 贵阳 550001)

在水利水电工程建设中，会遇到一些高边坡地质，而边坡地质稳定性会直接影响水电站工程建设的顺利进行。对此，本文将以关脚水电站厂房为研究对象，对其边坡不良地质现象以及具体的防治措施进行探讨。

关脚水电站；边坡；地质

安顺市关脚水电站厂区位于镇宁县打帮乡关脚村打帮河左岸一缓坡地带，离贵阳市170 km，离关岭县30 km，离镇宁县城60 km。厂区包括发电引水建筑物、发电厂房、变电站及生活区等。厂区交通较为方便，关岭县断桥镇通往打帮乡的一条简易公路从厂区通过，厂区顶部也有一条简易公路经过交通洞通往打帮乡，是厂房施工期间的备用公路。电站投产发电以来，厂区后面山坡上经常有落石现象发生，变电站后边坡地形陡峻，有多处危岩存在，有摇摇欲坠之势，严重威胁着厂区尤其是变电站的安全运行。因此，对其边坡不良地质现象以及防治措施进行探讨至关重要。根据厂房后边坡的地形特点将厂区后边坡划分为3个区域：两座孤峰之下坡面区域为A区，山梁上游侧坡面至孟获屯山头区域为B区，山梁下游侧坡面至孟获屯山头凹陷沟槽区域为C区。A区、B区坡脚坡地为耕地，目前种植玉米等农作物。

1 边坡防治目标、对象及原则

边坡防治的目标：确保变电站不受厂房后边坡产生落石的任何影响，确保办公及生活区的安全，保证压力前池、压力钢管和发电厂房的正常运行。

边坡防治的对象：落石是厂房后边坡的最主要问题，因而落石是边坡防治的主要对象，对形成落石的孤石和楔形体的治理也是边坡防治的重要对象。

边坡防治的主要原则：防治与避让相结合，防治以预防为主，以加固治理为辅。

2 关脚水电站厂房后边坡不良地质现象分析

结合本边坡工程实际，包括的不良地质现象主要表现形式有悬崖(卸荷带)、潜在不稳定山体、危岩、孤峰、破碎带岩体及孤石等6种。

2.1 悬崖(卸荷带)

工程区内悬崖多且高度大，地形坡度近于900，局部位置还出现倒崖，悬崖在A区、B区及C区均有分布。

2.2 潜在不稳定山体

A区发育有两条构造裂隙N1、N2，两组裂隙与其他结构面组合，将山体切割成潜在不稳定楔形体。

2.3 危岩

危岩主要集中在A区，一共有7处，由节理、裂隙组合切割形成。

2.4 孤峰

孤峰分布在A区，一共有2处，A-1区、A-3区各一处。

2.5 破碎带岩体

破碎带岩体分布在AⅠ区危岩3和危岩4之间凹立面带悬崖上(中心坐标：X=2 852 476.426，Y=57 4576.971、Z=577.000)，离变电站围墙最近距离30 m左右。

2.6 孤石

裂隙相互切割、溶蚀塌陷、人工开挖等形成的不规则岩块与母岩脱离后，有的依附在原地山坡地表，有的在滚动过程中被灌木、不规则地表等卡住后暂时停留在某个位置，有的是在滚动过程中分解后留下的一部分暂时停留在某个位置，这些孤石块径一般0.5～2.0 m，局部较小的为0.3～0.5 m，根据地表工程地质调查情况看，山体地表散落的孤石块径一般为0.5 m左右、重量300 kg左右。

3 关脚水电站厂房后边坡不良地质防治范围

厂房后边坡A区、B区及C区的落石影响范围分析表明，落石对变电站、办公及生活区、发电厂房等构成严重威胁，对压力前池、压力钢管的正常运行没有影响，但对交通公路有很严重影响，对厂区公路有严重影响。

根据落石的影响后果，边坡防治工程设计的重点保护对象是变电站、办公及生活区、发电厂房，防治最重要的区域为A区、重要区域在B区厂区公路附近的平缓地带。

虽然落石对交通公路有很严重影响，但交通公路是否正常运行对电站的运行没有影响，因此交通公路不是防治的重点。交通洞出口包括交通公路及关脚村寨的地带是C区落石的影响范围，对电站的正常运行没有影响，在变电站、办公及生活区不搬迁到该区域的情况下，不是本次防治的范围。

4 关脚水电站厂房后边坡不良地质防治措施

4.1 A区防治措施

A区的防治设计内容包括落石防治、危岩和孤峰加固、破碎带岩体边坡加固，重点是保证变电站、办公及生活区、发电厂房等厂区建筑物的安全，也保护A区厂区公路来往行人、车辆的安全。

4.1.1 A区落石防治措施

对于落石，主要采用被动柔性防护网防治，基岩有一定埋深地段下部采用钢筋混凝土排桩+墙的被动拦石结构，该钢筋混凝土拦石结构同时也可作为上部被动柔性防护网的基础。

对落石防治最重要的区域A区，建议防治工程分两期实施，其中一期防治工程拟设置3道被动拦石设施，在A区悬崖脚厂区公路内侧发电厂房—变电站—职工宿舍段设置第一道被动拦石设施，在A区最低一级悬崖顶设置第二道被动拦石设施，在A区、B区交界地带的山梁位置设置第三道被动拦石设施。一期防治工程必须立即实施。

A区二期落石防治工程主要在发电厂房上游段，同样也是拟设置3道被动拦石设施，特征位置也与一期相同，区别在于第一道被动拦石设施视观测情况而定。

A区一期发电厂房—变电站—职工宿舍段厂区公路内侧拟建一平台，尽管长路径A-3、A-4的落点均不落在该拟建平台上，但衍生的4种短路径的落点基本可以到达该拟建平台上，即第二道被动拦石设施外侧形成的落石基本可以在拟建平台上弹跳，因此，该拟建平台对落石存在耗能作用。为减少扰动，该平台采用主动柔性防护网，一端固定在悬崖脚，另一端固定在钢筋混凝土拦石基础上，该网不连续布置，中间留一定空隙，让落石落入(或击穿)该主动柔性防护网后尽量不反弹出该网之上而被限制在其下直至停止运动。

对A区落石的防治，还有一种措施是在A区全部或局部地带设置主动柔性防护网，与被动柔性防护网比较而言，主动柔性防护网具有很多不足，因此，对于A区的落石防治，推荐采用被动拦石设施。

4.1.2 A区危岩和孤峰防治措施

对于危岩和孤峰，主要是对其裂缝进行充填灌浆、表面封闭处理，此外，对稳定性最差的危岩2和危岩5临空面、稳定性最差的孤峰1的结构面倾向侧，再布置一定量的系统锚杆加固处理。A区危岩和孤峰的加固属于二期防治工程，是否同样实施视观测情况而定。

对于A区危岩和孤峰的防治，还有两种措施：(1)爆破清除，由于爆破影响较难控制，还可能会诱发新的不稳定因素甚至引发新的地质灾害，因此不宜采用。(2)采用主动防护网加固，由于危岩和孤峰一旦失稳不是局部掉块现象，而是整体失稳，主动防护网将会不起作用。由于A区危岩和孤峰的稳定性不是很差，采用灌浆个别加上锚杆处理后，其稳定性是可靠的，即使出现局部掉块现象，第一道被动拦石设施完全能将其有效拦截[1]。

4.1.3 A区破碎带岩体边坡防治措施

对于破碎岩体带边坡，采用锚杆+表层挂钢筋网喷射混凝土处理。A区危破碎岩体带边坡的加固属于二期防治工程，是否实施也视观测情况而定。

4.1.4 A区防治的其他建议

A区第一道被动拦石设施在施工期间，对厂区公路内侧坡面上的一条电压10 kV的进线有影响，施工期间需要迁移，防治工程完工后，第二道被动拦石设施外侧的落石对其可能有影响，故防治工程竣工后运行期间建议该电站进线不要迁回。

A区第一道被动拦石设施在施工期间，甚至第二、三道被动拦石设施及其他辅助设施施工期间，建议将厂区公路临时封闭，待完工后重新开放，为防止意外发生，施工期间乃至竣工后运行期间，在厂区公路附近建议设置醒目的落石警示标志[2]。

4.2 B区防治措施

B区的防治设计内容就是落石防治，重点是保护B区厂区公路，B区的防治设施属于三期防治工程，是否实施视观测情况并结合经济效益酌情确定。对于落石，同样采用被动柔性防护网防治[3]。

根据B区落石运动的定量分析结果，B区落石防治仅需设置一道被动柔性防护网，该防护网设置在坡脚平缓地带，为保证B区厂区公路的正常运行，被动柔性拦石网应设置在厂区公路内侧，为保证厂区公路正常运行，该拦石网离厂区公路曲线公切线有一定的距离。

5 结 语

在边坡治理中，首先需要查明岩土体结构特征，然后结合不同地质采用不同的防治措施。对于落石，可以采用被动柔性防护网防治措施或者主动柔性防护网防治措施；对于危岩和孤峰，可以采用爆破清除或者主动防护网加固措施；对于裂缝，可以采用充填灌浆、表面封闭处理方式；对于破碎带岩体边坡，可以采用锚杆+表层挂钢筋网喷射混凝土进行处理。在施工过程中，还应该加强质量控制，避免边坡岩土体产生变形问题，提升边坡稳定性。

[1] 卢浩明，章松伟.高岭头二级水电站厂房后边坡治理[J].山西建筑，2009(20)：101-103.

[2] 范芹，潘志军，章启国.某水电站厂房边坡治理设计[J].浙江水利科技，2010(1)：32-34.

[3] 於汝山，许冬丽.某水电站厂房后高边坡优化设计[J].人民珠江，2011(S1)：82-85.

刘 勇(1976-)，男，仡佬族，高级工程师，主要从事岩土工程勘察工作。

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