长河坝水电站汤坝土料场高边坡治理方案总结

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 料场概况

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境内大渡河上游，电站装机容量2600MW，正常蓄水位1690m，总库容为10.75亿m3，具有季调节能力。大坝为砾石土心墙堆石坝，最大坝高240m，心墙建基面下覆盖层最大深度51m，需要碎砾石土心墙防渗料压实方约430万m3。

招投标及技施阶段，心墙砾石土料均规划来至汤坝土料场和新莲土料场。相对于新莲土料，汤坝碎砾石土料具有更高的强度，因此技施阶段首先开采汤坝料场土料进行填筑，过程中进行动态优化调整后，汤坝料场为大坝填筑过程中的唯一土料场。汤坝砾石土料主要属冰积堆积含碎砾石土，地形坡度一般20°～30°，局部10°～15°及35°～40°，分布高程2050m～2530m。据钻孔和井探揭露，该料场在深度上自上而下以及顺金汤河自上游向下游颗粒有逐渐变粗趋势，但变化不大，土料成份较单一，为含碎砾石土层。碎砾石成份以灰岩、大理岩、片岩以及石英为主，多呈棱角状～次棱角状。料场地下水位埋深一般大于15m，局部13.5m。表面耕植土(剥离层)厚0.2m～2.2m，平均厚0.8m，夹层只在局部地方存在，有用层厚一般7m～16m，最小为2.6m，最大达20.2m，平均厚10.7m。

2 料场治理简介

汤坝土料场边坡顺河向长度1400m，经历了开采过程中及终采后的历次变形，边坡扰动高度约500m(河滩高程约2000m，Ⅱ区抗滑桩平台高程2520m)，边坡最大变形高度390m(Ⅱ区变形体顶拉裂缝高程2490m，最低一级剪出口高程约2100m)，覆盖层最大厚度约15m～30m。

汤坝料场于2011年开始表层覆盖层剥离，2013年7月开始供应大坝心墙填筑，同年10月进入填筑高峰，料场原规划开采开口线高程约2260m，从上游至下游依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。汤坝土料场后缘开口边坡形成于2013年9月前后，2014年2月底料场Ⅱ区、Ⅲ区开口线附近陆续出现拉裂、下错变形，至2014年3月Ⅱ区最后缘拉裂缝高程约2381m，底部剪出口高程约2120m，Ⅲ区变形顶部拉裂缝高程约2300m，底部剪出口高程约2213m。边坡变形范围大大超出原料场规划开采范围，变形发展较快，局部边坡土体蠕滑变形达初滑阶段，影响到土料开采，危及下方施工作业甚至对岸居民安全。

由于当时土体变形与土料开采矛盾突出，要保障取料安全、连续，现场急需治理，受此影响，汤坝边坡变形治理从开始至2015年7月一直处于边采料、边勘探、边设计、边治理的状态，动态调整较多。

变形初期，边坡土体变形发展快，边坡治理按应急抢险方式进行，采取了一系列应急处置措施，如削坡减载、钢管桩、裂缝封闭、截排水沟等。在地勘资料基本完成后，2014年12月初步确定了汤坝料场整体支护方案。2015年5月料源动态复核发现扩大范围料场土料已有富余，为边坡治理范围缩小及开口线下降提供了条件。2015年6月经设计研究并通过专家咨询，及时调低料场开口线约100m至高程2420m左右。2016年5月汤坝料场取料结束。

受移民复垦影响，2016年9月边坡已开挖面支护完成后，治理措施停止。停止治理施工后边坡持续变形。为满足移民复垦需求，在总院2017年4月咨询意见基础上，结合边坡治理设计边界条件的动态变化，2017年5月-10月对边坡设计治理方案进行了复核和优化。

2018年3月，汤坝恢复治理施工。同年8月，因持续降雨等原因，II区已支护面发生蠕滑变形，后变形逐步牵引至2490m高程。在持续降雨条件下，雨水很容易渗透到土体内部，导致土体稳定性降低，产生变形。进入雨季，由于汤坝料场降雨增多，且持续时间较长，降雨冲刷边坡，雨水渗透在土体内部，逐渐降低土体稳定性，边坡变形速率逐渐增大。

边坡变形以来，实测最大累计滑移量10余米，且Ⅱ区高程2440m～2490m次生滑体也很快产生滑动。料场Ⅱ区变形后，采取了回填压脚、播撒草籽以及在变形区高程布置钢管桩的方式减缓了变形速率。2019年汛前完成了2520m高程新增的7根抗滑桩施工，加强锁口支护，确保料场锁口部位安全。2019年12月，调整边坡整体支护规划，计划对上部变形体采用全部挖除后强支护的方式进行治理。

3 料场治理过程

3.1 应急处置阶段(2014年2月24日至2014年5月10日)

汤坝料场发现变形初期，土体变形与土料开采矛盾突出。受变形范围不确定性、边坡土体变形发展快、勘探资料不足、征地及土料开采需求影响，一直处于动态设计，料场边坡治理按应急抢险方式进行。针对这种现状，在缺少地质勘探基础上提出了应急处理措施，包括巡视、监测、预警等应急管理措施和开口线外截水沟施工、裂缝回填、削坡减载、开口线附近钢管桩应急锁口等应急工程措施，并得到了实施，使土体变形得到了控制，有力地保障了土料开采安全与大坝填筑顺利进行。在此期间，提出了土体变形情况下土料开采安全原则，最终确定了受变形影响的征地范围。

裂缝回填避免了雨季雨水灌入。削坡减载主要是对变形区域采用挖除变形体的方式，减少变形速率。开口线附近钢管桩，施工难度低，对于交通不便、道路狭窄区域，可快速施工，起到了较好的锁口作用；钢管桩布置2排，间距1.5m，排距2m，梅花形布置，采用φ168mm(外径168，壁厚10mm)R780地质钢管，深度30m，入岩5m左右，内设3φ25钢筋束，填充细石混凝土。

3.2 治理第一阶段(2014年5月11日至2016年9月)

在应急处置阶段，地质勘察持续进行，受施工干扰、土体变形、征地影响较大，相应地质补充勘探大部分在2014年10月完成。相对于Ⅱ区后坡，Ⅰ、Ⅲ区后边坡的边界条件相对简单清晰，且可不牵涉再次征地。根据勘察结果，2014年12月确定了料场治理方案第一稿：Ⅰ区扰动小、Ⅲ区覆盖层薄，采用贴坡混凝土板+100t锚索的形式进行锁口，板厚50cm；Ⅱ区因覆盖层较厚，在2520m处设置抗滑桩，抗滑桩后坡采用框格梁+锚筋束进行加固，抗滑桩下部设置一定高度的贴坡混凝土+锚索。锁口下部基本全部清挖至基覆分界线，不设置马道，坡面采用框格梁+节点布设锚杆(锚筋束)的形式进行支护，框格梁尺寸为0.4m×0.4m，间距为10m宽×5m高。

2015年6月，料源复核后已有富余，经充分研究及专家咨询，将Ⅰ、Ⅱ区开口线下降100多米，对后边坡支护设计进行了优化。优化后，Ⅰ、Ⅱ区锁口采用框格梁+锚索的形式进行加固，锁口下部分为覆盖层坡面支护和全风化基岩坡面支护，均采用框格梁加锚索(锚杆、锚筋束)的形式加固。覆盖层坡面支护开挖坡比为1∶1，每10m设置2m宽马道。覆盖层坡面框格梁断面尺寸为0.4m宽×0.3m高，框格尺寸5m×5m；基岩坡面，框格梁断面尺寸为0.4m宽×0.4m高，框格尺寸5m宽×10m高。

汤坝土料场于2016年5月29日取料结束，2016年9月完成已开挖面支护后，受移民复垦影响，边坡治理停止施工。

3.3 治理第二阶段(2017年04月至2017年10月)

2016年9月治理措施停止施工后，由于边坡治理工作远未完成，停止治理措施施工后边坡持续变形，料场范围不具备移民复垦条件，地方政府要求应尽快完成土地复垦。为满足移民复垦需求，2017年4月业主组织启动了边坡第二阶段勘察设计工作，该段时间内现场未施工。

因大坝已不再填筑，本次设计结合复垦对开挖料进行利用，通过对边坡稳定进行综合性分析，Ⅰ区边坡整体稳定性满足设计要求，可结合复垦进行局部地形整理后进行复垦工作，不再进行清挖强支护。Ⅱ、Ⅲ区边坡仍按前一阶段方案挖除已变形土体至2200m高程，开挖料堆填至2100m高程平台用于高程2100m～2200m之间不稳定坡体的压脚，堆填高度50m，其余开挖料用于汤坝沟河边造地。

3.4 治理第三阶段(2018年03月至2019年10月)

2018年3月，汤坝治理恢复施工。同年，受强降雨影响，7月份，Ⅱ区施工过程中，正在施工面出现变形，随后迅速牵引至2440m并最终扩展到2490m高程，导致已支护面发生快速蠕滑。为保证施工安全，现场于8月初停止施工，实行封闭管理。

为阻止变形的进一步扩展，现场在2470m～2490m便道部位设置了应急钢管桩，采用φ168mm(外径168，壁厚10mm)R780地质钢管，深度30m，入岩5m左右，内设3φ25钢筋束，填充细石混凝土，于2018年12月底实施完成，实施后2490m～2520m变形得到抑制。

后根据料场现状，在2520m部位新增了7根抗滑桩，于2019年6月18日施工完成，加上已施工的，共计施工了12根抗滑桩，抗滑桩后坡也采用了锚索进行加固。期间，在2481/2468/2448增设了3级钢管桩，钢管桩深度35m～40m，入岩5m～10m，内设3φ28钢筋，间排距为2m(1.5m)×1.5m，并在钢管桩顶部设置了50cm厚2m宽的钢筋混凝土联系梁。事实证明，桩顶设置联系梁可有效提高钢管桩的整体抗滑力。

3.5 治理第四阶段(2019年10月以后)

2019年10月，枯水期来临后，主要进行了桩后锚索及桩间联系梁开挖施工。并确定了以后的治理思路：在2295m平台设置一排1.8m直径旋挖桩，减缓变形速度，从2520m抗滑桩下部将已变形土体挖除，预计在2440m高程左右可开挖至基覆分界线，然后逐层开挖支护至2200m高程。

4 料场治理注意事项

(1)在土料场进行边坡开挖时，在锁口和边坡处需采取加固支护，不宜采用自然坡比保持土体稳定。

(2)土料场开采锁口部位宜在坡度较缓或者覆盖层较薄的区域。对于覆盖层较厚部位，宜设置抗滑桩防止上部土体滑动，提高安全保证系数；锁口下部，可采用贴破加锚索方式进行加强支护，以尽快开挖至基覆分界线。

(3)对于锁口和基覆分界线出露部位，应适当加强支护，避免上述部位发生滑动。有条件的区域，可在锁口和基覆分界线位置设置小型阻滑桩或钢管桩，工期不紧张的话在上述部位施工完成后，可暂停施工并设置变形监测点，观察稳定无变形后再进行下部区域施工，并做好后续的动态实时监测，发现异常及时采取措施。

(4)对于雨季降雨量较大的区域，汛期宜停止开挖施工。

(5)宜从上至下逐级开挖支护。

(6)边坡治理时，需提前做好过程临时排水设计；对于框格梁坡面，宜同步进行绿化施工，防止支护中坡面受雨水冲刷。

(7)土体发生变形初期，可采用削坡减载和压脚、打钢管桩的方式进行应急处理，并做好变形土体封闭覆盖和裂缝封闭，可大大降低土体变形速率。钢管桩顶部宜布置联系梁，以提高整体抗滑力。

(8)变形后土体永久治理时宜将变形土体挖除，不宜留存在坡面。

5 结语

土边坡治理受降雨以及土体自身特性、地下水位等因素影响较大，因此进行开挖施工前，需做好征地、勘探和支护设计工作。土边坡治理时，宜逐级开挖支护，并同步做好绿化施工，覆盖层开挖坡比不宜陡于1∶1。在进行锁口和基覆分界线附近施工时，宜减缓开挖进度，加强施工过程监测，如土体发生变形，需立刻采取有效措施，避免变形增加；如土体已发生整体变形，永久治理时宜将变形土体清除。

对于一般土料场治理，采用抗滑桩、贴坡混凝土加锚索、钢管桩进行锁口，锁口下部采用框格梁+锚杆(锚筋束、锚索支护)，框格内及时绿化是一种可行通用的有效措施，望对同类工程治理提供宝贵参考。