大岗山水电站雾化区环境边坡综合治理

向柏宇，李建会，邵敬东，姜清辉，王 丰

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；2.武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)



大岗山水电站雾化区环境边坡综合治理

向柏宇1，李建会1，邵敬东1，姜清辉2，王 丰1

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；2.武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)

根据大岗山水电站雾化区左、右岸环境边坡的地质条件，采用定性宏观评价与半定量评价(CSMR)相结合的方法，确定了雾化区左、右岸环境边坡危岩体各区域稳定性综合评价指标，据此提出了雾化区环境边坡的治理原则，并对各个分区采取了有针对性的防护治理措施。工程实际表明，雾化区边坡未发生任何影响电站正常运行和安全的破坏，证明了环境边坡防治设计体系的合理性。

环境边坡；治理；危岩体；雾化区；大岗山水电站

0 引 言

我国西南地区水量丰富，但多高山峡谷，水电开发过程中不可避免地要面临高陡边坡问题。危岩体崩塌是山区高陡边坡的主要地质灾害之一，成为威胁水电工程正常施工和运营的主要因素之一。20世纪80年代，危岩体崩塌灾害开始在水电行业受到重视，三峡工程链子崖危岩体治理成为危岩体防治治理的典范[1]。其后，针对清江隔河岩水库[2]、江口水电站[3]、索风营水电站[4]、锦屏一级水电站[5]、深溪沟水电站[6]、洪家渡水电站[7]、古瓦水电站[8]、溪洛渡水电站[9]、坪头水电站[10]等工程各自环境边坡危岩体特点，做了大量的特殊条件下的地质勘察、室内和现场试验、数值模拟及防治技术方面的研究工作，均取得了丰硕的成果，研究了多种分类方式[11]。目前，国内外可供采用的边坡危岩体治理措施很多，归纳起来主要措施有：①清坡减载；②锚固；③混凝土抗剪封填；④灌浆加固；⑤支撑、支挡；⑥护坡、压坡；⑦柔性防护网拦截、防护；⑧排水与截水等[12- 15]。

本文根据大岗山水电站雾化区左、右岸环境边坡的地质条件，采用定性宏观评价与半定量评价(CSMR)相结合的方法，确定了雾化区左、右岸环境边坡危岩体各区域稳定性综合评价指标，据此提出了雾化区环境边坡的治理原则，并对各个分区采取了有针对性的防护治理措施。

1 工程概况

大岗山水电站位于四川省大渡河中游石棉县境内，是大渡河干流规划的22个梯级中的第14级水电站。电站正常蓄水位1 130 m，总库容7.42亿m3，装机容量2 600 MW，混凝土双曲拱坝最大坝高210 m。坝址区两岸山体陡峻，地应力较高，岩体卸荷风化强烈，自然坡度一般40°～65°，相对高差在600 m以上。基岩主要为花岗岩，岩脉、挤压破碎带、断层和节理裂隙密集发育。

表1 环境边坡危险源分区特征

危岩分区区域危险源特征左岸Z1区全风化强卸荷花岗岩，为危岩集中区，易产生滑移⁃拉裂及崩塌破坏；下游侧工程扰动较小，植被覆盖较好Z2区强风化、强卸荷花岗岩，稳定性差，易沿第⑥组裂隙产生滑移⁃拉裂及崩塌破坏Z3区崩坡积物块碎石土，松散堆积，在暴雨和地震作用下极易发生滑坡Z4区强风化、强卸荷花岗岩，弯曲⁃拉裂破坏及蠕滑⁃拉裂破坏模式右岸Y1区强风化、强卸荷花岗岩，稳定性差，易产生滑移⁃拉裂及崩塌破坏Y2区弱风化上段，强卸荷花岗岩，稳定性差，易于产生滑移⁃拉裂及崩塌破坏Y3区弱风化上段，强卸荷花岗岩，稳定性差，易于产生滑移⁃拉裂及崩塌破坏Y4区崩坡积物和施工弃渣，松散堆积

雾化区环境边坡特指拱肩槽下游边坡开口线至坝纵0+350桩号、970 m高程以上，影响水垫塘、二道坝施工及运营的左、右岸自然斜坡。由于环境边坡受降雨、物理及化学风化作用、卸荷作用、工程开挖、拱肩槽开挖爆破振动等因素的影响，易发生滑坡。为保障下部水垫塘、二道坝建筑物及人员、设备的安全，保障工程的顺利施工和长期运营，环境边坡危岩体防治极为重要。雾化区环境边坡全貌见图1。

图1 雾化区环境边坡全貌

2 危岩体稳定评价

2.1 分区及结构特征

左岸雾化区环境边坡危岩体主要集中在下游边坡开口线外至1号冲沟范围，第一部分为开口线外至1号冲沟范围内危岩体。受第③组(β21、β24)、第④组陡倾角和第⑥组缓倾角裂隙切割，形成不规则块体，风化卸荷，稳定性相对较差。不利结构面组合见图2。第二部分为1 275～1 240 m高程段坡面的崩坡积物和浮渣，极易发生滑坡。危岩体分为Z1～Z4共4个区。

图2 不利结构面组合

右岸雾化区环境边坡危岩体主要分布于1 225 m高程以下坡面，拱肩槽下游坡开口线下游侧200 m范围内。第一部分为受第④、⑤、⑥组裂隙切割，风化剥蚀作用强烈，易发生滑移-拉裂式破坏。不利结构面组合见图3。第二部分为1 100～1 000 m高程段坡面上的崩坡积物和浮渣，松散堆积极易发生滑坡。危岩体分为Y1～Y4共4个区。

图3 不利结构面组合

左、右岸雾化区环境边坡危岩体分区示意见图4。危险源分区特征见表1。

图4 雾化区左、右岸环境边坡危岩体分区示意

2.2 分类

在总结危岩体分类方法的基础上，结合工程实际，从可能失稳岩(土)体的形态、规模等方面对危岩体进行了分类，主要分4种类型：危岩体；危石、孤石；坡残积物、崩坡积物；人工弃渣。危岩体形态见图5。

图5 危岩体形态

2.3 评价方法

根据边坡危岩体的工程地质条件及可能的失稳模式，对危岩体稳定性评价采用以现场宏观定性评价为主，并辅以半定量评价方法(CSMR)。

2.3.1 现场宏观定性评价

根据地形坡度、植被发育状况、结构面及岩体特征和危岩体类型，大岗山水电站雾化区环境边坡稳定性评价标准分为稳定性极差、稳定性差、稳定性较差等3类，见表2。

2.3.2 半定量评价方法(CSMR)

CSMR分类体系是在岩体地质力学-边坡岩体分类(RMR-SMR)体系的基础上，引入高度修正系数和结构面条件修正系数，提出的一种既可用于边坡岩体质量评价，还可进行稳定性评价的方法。本文运用CSMR法，对大岗山水电站雾化区环境边坡危岩体进行分级评价。评价标准见表3

2.4 综合评价

结合现场宏观定性评价和半定量评价方法(CSMR)，大岗山水电站雾化区左、右岸环境边坡危岩体各区域稳定性综合评价成果见表4。

3 雾化区环境边坡治理措施

大岗山水电站雾化区环境边坡危岩体主要由裂隙切割形成，风化卸荷强烈。虽然危岩体规模较小，但分布范围大，对下部水垫塘、二道坝施工及运营

表2 危岩体稳定性定性评价

评价标准地形坡度结构面组合状况岩体结构特征危险源边界类型稳定性极差>40°不利结构面陡倾坡外(>40°) 结构面普遍张开，岩体松动，不利结构面组合完备 多为确定性危石、危岩体，部分为半确定性危石或孤石稳定性差35°～40°不利结构面陡倾坡外35°～40° 结构面张开，不利组合完备 多为半确定性危石、危岩体，部分为确定性危石或孤石稳定性较差30°～35°— 结构面部分张开，不利组合较完备 多为不确定性危石、危岩体，部分为(半)确定性危石或孤石

表3 危岩体CSMR分级标准

CSMR值稳定性状况破坏方式破坏概率0～20极差大型平面0921～40差平面或大楔体0641～60较差平面或许多楔体0461～80稳定一些楔体02

表4 危岩体稳定性评价

危岩分区类型现场判定CSMR值稳定性综合评价左岸Z1区危岩体较差412较差Z2区危岩体差254差Z3区崩坡积物较差459较差Z4区危岩体WZ1、WZ2较差297～410较差危石WZ3、WZ5较差386～410较差危石WZ4、WZ6差211～238差右岸Y1区危岩体WY1差219差Y2区危岩体WY2差212差Y3区危岩体WY3较差285较差Y4区崩坡积物及人工弃渣极差—极差

期的危害不容忽视，必须对其进行有针对性的防护治理。

对相邻建筑物的影响程度的大小是控制建筑物安全措施与投资经济之间平衡的关键。本文从雾化区环境边坡与水垫塘、二道坝、拱间槽下游侧边坡、抗力体的稳定、抗力体排水洞、泄洪雾化影响的相互关系出发，对环境边坡危岩体进行了分区治理：

(1)首先对左、右岸雾化区环境边坡所有危岩区域进行危险源清理，再进行防护，防护的程度要考虑对其他建筑物的影响。

(2)坝体泄洪雾化区局部雨强较大，松散堆积物和人工弃渣极易失稳，形成小型泥石流或水石流。因此，需对低高程(1 135 m以下，特别是1 025 m以下)覆盖层(Y4区)和人工弃渣(Y4区)进行彻底清理；环境边坡裂隙多张开，为避免雾化雨入渗，需对低高程以下区域(Z4 、Y4 、Y3局部)进行封闭，并在坡面布设排水孔；若对雾化影响范围以外的高高程危岩区域(Z1 、Z2、Y1、Y2、Y3局部)也进行封闭，排架施工困难，经济投资也不合理，故采用施工方便、投资经济、节省工期的柔性防护网防护施工。

(3)拱间槽下游侧边坡排水集中在1 070、1 040 m和1 010 m高程马道，向下游侧环境边坡排引。在右岸环境边坡部位相应高程布置3层马道，与拱间槽马道相衔接；左岸环境边坡陡峻，无法形成马道，故本文采用引管将水引向低高程排水沟。

(4)抗力体排水洞的水不能顺坡漫流，设计采用了小型排水沟向附近截排水沟排引的方式处理。

4 结 论

本文在现场地质调查的基础上，通过定性评价和半定量评价，对大岗山水电站雾化区左、右岸环境边坡危岩体进行了稳定状态评价和失稳模式的划分，并根据危岩体的分布特点、工程影响大小、施工难度、施工干扰等影响因素，结合类似工程经验，提出了危岩体治理的设计方案。2015年5月，大岗山水电站工程蓄水，9月投入发电，至今运行1年有余，雾化区边坡经历了坝身泄洪、雨季、风季等多种运行工况及自然条件的挑战，边坡未发生任何影响电站正常运行和安全的破坏，证明了环境边坡防治设计体系的合理性，为环境边坡危岩体处理提供了有益经验和借鉴。

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(责任编辑 杨 健)

Reinforcement Treatment of Environmental Slope at the Atomization Area of Dagangshan Hydropower Station

XIANG Baiyu1, LI Jianhui1, SHAO Jindong1, JIANG Qinghui2, WANG Feng1

(1. PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China; 2. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China)

According to the geological conditions of left and right bank environmental slopes at the atomization zone of Dagangshan Hydropower Station, the macro-qualitative assessment method and semi-quantitative evaluation method (CSMR) are combined to evaluate the stability of risky rock masses in different zones of left and right bank environmental slopes. Based on the results of stability evaluation, the treatment principles and reinforcement measurements for risky rock masses are proposed and different control and treatment measures are implemented for each zone. The actual practice shows that the slopes at atomization zone do not occur any destruction which impacting the normal and safe operation of power station. The treatment design of environmental slope is reasonable．

environmental slope; treatment; risky rock mass; atomization area; Dagangshan Hydropower Station

2016- 03- 15

国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2011CB013506)

向柏宇(1979—)，男，四川达州人，高级工程师，主要从事水利水电工程设计及技术管理工作；姜清辉(通讯作者).

TU457(271)

A

0559- 9342(2016)09- 0037- 04