某水电站尾水渠边坡防护设计探讨

陆姚敏

【摘要】本文对某水电站尾水渠边坡防护设计进行了探讨，在介绍工程概况以及尾水渠边坡地质条件的基础上，针对边坡的稳定性问题，提出对边坡处理的方法，通过分析地质资料，最终确定对边坡的处理采用了喷砼挂网加锚杆支护的设计方案。

【关键词】尾水渠边坡；边坡防护；喷砼挂网

1、工程概况

某水电站是以发电为主的水利发电工程，厂址距下游已建水电站约200m，主要利用下游已建水电站弃水来发电，与下游已建水电站共用大坝、水库库区及输电线路等相关设施。电站总装机1.8万KW（1×1.8万KW），年平均发电量6500万kW.h。工程等别属Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。

水电站主要建筑物有进水渠、河床式地面厂房及尾水渠等组成。进水渠上与已建水电站库区相连，下接厂房进水流道，水电站厂房为河床式地面厂房，布置在上游冲沟出口处，河右岸，由主厂房和副厂房组成，厂房两侧为混凝土接头重力坝。尾水渠为在山体开挖而成，与厂房尾水出口相接，边坡设两级马道，马道宽度2.0m，第一级马道高程为112.7m，第2级马道高程为127.7m。

2、尾水渠边坡地质条件

尾水渠边坡高度最大高度达40～50m，岩体主要呈强风化～弱风化状，局部呈全风化状。边坡岩体多呈互层状，加上节理裂隙互相切割，形成契状或三角面，裂隙呈网格状分布，具有渗水和管涌现象，将裂隙间充填物带走，形成空隙，易沿结构面坍塌；深灰色泥岩破碎带宽10～30cm，延伸较长，常贯穿整个岸坡，裂隙间主要成份有碎石，岩屑及泥质，结构松软，浸水易泥化，破碎带软化乃至产生滑塌。尾水渠两岸地层岩性以泥岩为主，夹少量中厚层状长石石英砂岩，常呈互层状，层理清晰，层面平整，坡面与岩层走向基本垂直，倾向下游，倾角35～50°。两岸未见有大规模的断层破碎带，岩层产状分布较稳定。右岸下游岩层褶皱较强，形成次一级背向斜构造，产状变化频繁。节理裂隙呈不规则状分布，以北东向为主，少量为北西向，局部密集发育；由于岩石层理发育，呈互层状，裂隙呈网格状分布，为地下水运移提供了条件，两岸105m高程以下常见有地下水呈渗状溢出，尤其是雨水期间更为显著。

主要地质问题：①尾水渠两岸岩石风化较强，左岸强风化下限一般分布在116m高程附近，局部达125m；右岸强风化下限通常在123～125m高程一线，上下游侧明显较低，岩石软弱，锤击易碎，自稳能力低；②节理裂隙发育，形成软弱结构面，对边坡稳定不利；③两岸100～105m高程一线常见地下水溢出，说明裂隙连通性较好，形成地下水运移通道，加速破碎带软化乃至产生滑塌；④两岸现有边坡比为1∶0.75，由于边坡高，上半部为全～强风化岩石，各种指标值低，边坡比偏陡。

3、尾水渠边坡开挖及原防护设计

尾水渠边坡分三级开挖。其中渠底高程97.5m～112.7m为第一级，该级开挖边坡的坡比为1：0.5，水下部分边坡高程为97.5～105.20m，水上部分边坡高程为105.2～112.7m，岩体主要为弱风化岩体，局部为强风化岩体，水上部分（即高程105.20m～112.7m之间）采用打锚杆挂钢筋网喷混凝土处理；高程112.7m～127.7m为第二级，该级开挖边坡1：0.75，岩体主要为强风化岩体，局部为弱风化岩体，采用框格梁（打锚杆）内植草皮处理；高程127.7m以上至坡顶为第三级，该级开挖边坡1：1，岩体主要为强风化岩体，部分为全风化岩体，采用框格梁内植草皮处理。

根据尾水渠开挖后揭露了边坡的地质条件：①尾水渠两岸岩石风化较强，左岸强风化下限一般分布在116m高程附近，局部达125m；右岸强风化下限通常在123～125m高程一线，上下游侧明显较低，岩石软弱，锤击易碎，自稳能力低；②节理裂隙发育，形成软弱结构面，对边坡稳定不利；③两岸100～105m高程一线常见地下水溢出，加速破碎带软化乃至产生滑塌；④两岸现有边坡比为1∶0.75，由于边坡高，上半部为全～强风化岩石，各种指标值低，边坡偏陡，顶部无排水设施，地表水往下渗易产生坍塌，右岸上游段已出现较大的滑塌。

从防护方案来看，边坡防护处理措施没能充分结合现场实际考虑，防护设计应针对局部边坡稳定不利部位进行重点防护处理，以防出现局部滑塌而影响边坡整体稳定。其他部位则可采取常规防护措施对边坡进行保护。

因此，应对边坡进行现场调查，对发育较大倾向坡外、倾角小于边坡角的节理不稳定范围进行圈定，针对节理发育特征及空间组合关系对岩体边坡进行局部加固防护设计。确定加固防护区域和合理选定锚杆长度及布置密度，采用合理的方式对边坡进行加固处理。

4、边坡处理措施

在对边坡进行现场调查后，确定了尾水渠边坡处理设计采用喷砼挂网加锚杆支护方案。具体方案如下：①开挖坡比保持不变，一级边坡1：0.5，二级边坡1：0.75，三级边坡1：1；②明渠底板为C20砼厚200mm，铺设钢筋网φ12@200，底板两侧各设一排锚杆φ20@2000，排水孔φ100@2500；③97.70m～105.20m边坡采用C20砼衬砌，厚度300mm，钢筋网φ16@200，设锚杆φ20@4000，排水孔φ60@4000；④105.20m～112.70m边坡采用喷锚支护方式，喷射混凝土强度为C20，厚度150mm，钢筋网φ6.5@200，设锚杆φ25@3000，排水孔φ80@3000；⑤112.70m～127.70m边坡采用喷锚支护方式，喷射混凝土强度为C20，厚度120mm，钢筋网φ6.5@200，设锚杆φ25@3000，排水孔φ80@3000；⑥127.70m至坡顶边坡采用喷锚支护方式，喷射混凝土强度为C20，厚度100mm，钢筋网φ6.5@200，设锚杆φ22@3000，排水孔φ80@4000。⑦面板竖直方向每隔12m设一道伸缩缝，缝间填一层沥青毛毡，下垫土工布一层，水平伸缩缝则设在每级马道排水沟的边缘；⑧加强坡面绿化：在马道上增设花槽，花槽内种植适宜的植物，边坡顶部及覆土层种植适宜的植物。⑨同时加强边坡稳定监测，发现问题及时进行处理。

参考文献

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