二滩水电站右岸雾化区高边坡塌滑治理浅析

吴文勇，杨银辉，闵四海

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都，610051）

0 引言

二滩水电站位于雅砻江下游，大坝为坝高240 m的混凝土双曲拱坝。电站首台机组于1998年8月并网发电，电站总装机容量为3 300 MW。电站泄洪方式采用岸边泄洪隧洞和坝身泄洪孔相结合，其中，右岸布置了两条泄洪洞，隧洞断面尺寸13 m×13.5 m（宽×高，下同），坝身布置了7个表孔（孔口尺寸11 m×11.5 m）、6个中孔（孔口尺寸6 m×5 m），形成了泄流能力基本相近的三种泄洪设施。

图1 右岸边坡塌滑部位Fig.1 Collapse on right bank slope

二滩水电站泄量巨大、泄洪落差大，采用表、中孔挑流，空中对撞消能，坝后设置二道坝和有衬砌的水垫塘等一系列消能措施，获得了较好的消能效果。但由此在坝下游产生了较为复杂的泄洪雾化现象，大坝下游边坡形成严重的雾化降雨区，雾化及降雨影响区高程最高约1 215 m。2015年汛期，因泄洪雾化及强降雨影响，大坝下游左右岸工程边坡开口线以上多处天然边坡发生滑塌（见图1），给电站的防洪度汛和安全生产造成较大的影响。

1 右岸边坡特征及变形破坏成因分析

1.1 边坡特征分析

二滩水电站右岸坡体陡峭，坡度可达50°～60°，且斜坡上小型冲沟发育（见图2）。边坡岩性以正长岩（εc）、玄武岩（P2β2、P2β1+23）及火山集块角砾岩（P2β33）为主，依据岩体的风化情况分为Ⅳ、Ⅴ类岩体，其物理力学指标建议值见表1。此外，在边坡开口线以上浅表部分布有覆盖层，厚度一般约小于0.5 m，为残坡积碎石土，碎石含量约60%～70%，充填有粉质粘土及角砾，其物理力学指标建议值见表2。

图2 右岸边坡地形地貌Fig.2 Topography of right bank slope

正长岩、火山角砾集块岩均具有较强的抗风化能力，但由于谷坡高陡、地应力较高，在长期应力释放和重力等因素的综合作用下，谷坡浅层形成一定深度的相对松弛岩带。边坡多基岩裸露，全强风化岩体多为碎裂结构，冲沟内岩体多为弱风化上部岩体，呈块状结构，强风化层厚度一般1～3 m。另外，岩体的松弛为风化作用和地下水活动提供了条件，故形成一套以结构面为基础、以裂隙或夹层状风化为特色的风化岩带，其中正长岩最为典型。

1.2 边坡变形破坏分析

结合本次地质调查，将边坡变形分区分为变形破坏区（A区）、潜在破坏区（B区）、工程边坡区（C区）和现状稳定区（D区）。

1.2.1 A区变形破坏分析

A区主要集中于斜坡开口线以上的冲沟两侧（见图3），分布高程为1 131～1 192 m，变形破坏区面积约1 948 m2。经研究分析，A区的破坏机理主要有两种：沿基覆界面滑动的覆盖层滑移失稳及强风化基岩内的塌滑失稳，岩土体主要为块碎石，变形破坏区塌滑失稳后，碎石土沿坡体上的沟道滑落。

图3 A区分布位置Fig.3 Distribution of area A

在降雨及泄洪雾化的影响下，斜坡覆盖层与基岩的交界面软化，强度降低，加之斜坡沟道内降雨及泄洪雾化的汇水，掏蚀冲刷坡面沟道两侧的覆盖层，导致覆盖层极易沿着软弱面（基覆界面）产生失稳。而同样在降雨及泄洪雾化的作用下，产生沟道汇水，变形破坏区坡脚易受冲刷、掏蚀，形成极易塌滑的临空面。此外，在降雨及泄洪雾化对强风化基岩内结构面的软化作用下，强风化基岩内部极易沿不利结构面产生塌滑失稳。

表1 岩体物理力学指标建议值表Table 1 Recommended values of physical and mechanical indexes of rock mass

表2 土体物理力学指标建议值表Table 2 Recommended values of physical and mechanical indexes of soil

1.2.2 B区变形破坏分析

B区包括B1、B2两个亚区（见图4），B1区位于大坝开口线外A区以上，分布高程约1 131～1 215 m，浅表部主要为强风化基岩，风化深度4～6 m，目前处于稳定状态，但在降雨或泄洪雾化而形成的地表径流作用下，冲沟内的水流不断掏蚀冲沟两侧的边坡，极易导致该区域的覆盖层及强风化基岩产生局部失稳。而B2区的岩性主要为玄武岩，强风化，浅表部岩体节理裂隙发育，在降雨或泄洪雾化等因素作用下，结构面强度降低，受外应力的作用，极易产生崩塌灾害。

图4 B区分布位置Fig.4 Distribution of area B

1.2.3 C区及D区变形破坏分析

C区为开口线内的工程边坡区，受上部失稳岩体的影响，存在局部砸毁。D区为潜在破坏区以外至雾化影响边界及治理边界的部位（见图5），当前状况稳定，为现状稳定区，本次调查发现雾化及降雨影响边坡塌滑破坏高程最高约1 215 m。

2 治理方案选择

2.1 防治原则

因右岸边坡变形破坏为浅表层的塌滑，治理将结合原工程边坡的支护方案，贯彻安全、合理、经济的设计原则，在保证安全和正常使用的前提下，寻求方便施工、对边坡环境扰动影响小、最经济的结构形式；同时要求确保大部分治理工程在2016年汛前完成，保障2016年安全度汛。

图5 C区、D区及分布位置Fig.5 Distribution of area C and D

2.2 治理方案选择

受泄洪雾化影响，边坡处理在汛期来临前完成，施工时间非常有限。因此，对处理方案的技术合理性、施工的可行性和经济性及施工时间等方面综合考虑，设计最佳的结构形式与布置方案。

2.2.1 坡面清理

清除塌滑边坡浅表部松动碎石土及植被，清理前期失稳堆积于开口线内坡面上的松散碎石土。

2.2.2 喷混凝土、系统锚杆加钢筋网

A区及B1区边坡高陡，覆盖层约0.5 m，内部岩体有一定的卸荷松弛，裂隙程度不等地充填次生夹泥，但岩体相对完整，未见明显失稳现象。此外，边坡各级马道可供施工脚手架支撑平台，故该区域采用喷射混凝土、系统锚杆加钢筋网支护方案，支护参数：喷C20混凝土，厚10 cm；表面铺挂钢筋网ϕ6.5，网格间距15 cm×15 cm；ϕ25锚杆，L=4.5 m，ϕ28锚杆，L=6.0 m，间排距2.5 m×2.5 m，交替布置；同时在坡面设排水孔，孔径ϕ50，L=4 m，仰角5°，间排距4.0 m×4.0 m。

2.2.3 坡面修复

为防止降雨或泄洪雾化的水进入坡体造成不利影响，对原开口线内工程边坡砸毁区域（C区）进行坡面修复，结合原支护参数，清除砸毁区域的松散岩土体后，插入坡体ϕ28钢筋，深0.5 m；挂钢筋网ϕ6.5，网格间距15 cm×15 cm，喷C20混凝土，厚10 cm。后续施工过程中，因部分坡面修复范围内有电站建设期设置的锚杆，将插筋间排距调整为1 m×1 m，局部地形起伏较大的区域适当加密，间排距不小于0.5 m×0.5 m，其他支护参数不变。

2.2.4 主动防护网

根据对B2区突出山脊现场地质条件的复核，B2区山脊部分坡体以岩体块裂结构为主，多为全风化岩石，危岩体发育，稳定性主要取决于自身强度，复核后未见整体变形迹象，相对稳定。如若失稳，将影响下部公路通行，且对水垫塘构成危险。考虑到工期紧，边坡陡直，对该区域施工采用规格4.0 m×4.0 m、型号FSS-JG-300的主动防护网，主动网适用范围广、工期短、扰动小，能较好适应边坡各种坡面形势，防护效率较高。

2.2.5 被动防护网

根据坡面清理揭露的地质条件，部分坡段覆盖层薄，清理后基岩裸露、岩体完整性较好，地表多灌木，植被较好，但坡体局部发育，存在少量松散岩体，清理难度大，且对水垫塘及下部边坡的安全运行存在安全隐患。因此对B1区支护范围后缘及D区、水垫塘上方支护范围外侧部分坡段，分别增设1号、2号被动防护网各一道，被动防护网采用能拦截500 kJ落石的FSS-PD-500型被动防护网，1号被动防护网高度7.0 m，2号被动防护网高度3.0 m。

2.2.6 坡面排水

为有效防止降雨及泄洪雾化作用下，斜坡上的冲沟形成较大的地表径流，对边坡冲沟造成大冲刷，利用排水、截流方法使水不进入边坡岩体内，以防塌滑体抗滑力下降。在边坡处理范围后缘设置一道截水沟，截水沟出口接入上部公路排水系统，结构采用M10浆砌石衬砌，衬砌厚度30 cm，砂浆抹面2 cm。

3 泄洪雾化对比分析

工程施工前，根据《二滩水电站高双曲拱坝泄洪雾化原型观测报告》，参考距离本次工程区较近的右岸1 100.38 m马道观测数据，右岸1 100.38 m马道最大雨强在2～6号表孔和3～5号中孔联合泄洪时出现，可达到500 mm/h。工程区分布在这个高程以上，雨强在工程区会有一定程度减小。雾化对工程边坡外的天然边坡浅表层的稳定有较大程度的影响，根据调查发现，雾化及降雨影响边坡塌滑破坏高程最高约1 215 m。

而施工后，泄洪雾化区域无明显变化，雾化及降雨影响高度仍可达1 215 m。

4 结语

二滩水电站右岸下游边坡变形区经处理后，边坡基本稳定，并经2016年、2017年汛期暴雨及泄洪雾化检验，未发生坍塌、滑坡或其他异常现象，处理效果良好。从处理结果看，处理方案充分结合地质条件，将施工干扰减到了最小程度，同时又确保在短时间内完成，满足大坝防洪度汛要求，对类似运行期电站雾化边坡塌滑变形处理具有一定的借鉴参考作用。