乌东德水电站地质灾害防治工作实践

李玉峰，庞庆庄，晁燕安，何小鹏，郭进扬，刘袁春

(中国三峡建设管理有限公司乌东德工程建设部，云南 禄劝 650041)

乌东德水电站是金沙江下游河段四个水电梯级乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的最上游梯级，电站左岸隶属四川省凉山州会东县，右岸隶属云南省昆明市禄劝县，电站上距攀枝花市165 km，下距白鹤滩水电站182 km。乌东德水电站是我国实施“西电东送”战略的骨干电源，也是我国“十三五”期间的重大支撑和标志性工程，电站总装机10 200 MW，多年平均发电量389.1亿kWh。乌东德水电站因地理环境和位置条件等不利因素影响，发生崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害的风险极大，加之施工高峰期人员密集，发生地质灾害后极易造成群死群伤事故，因此做好乌东德水电站地质灾害防治工作，是遏制重特大事故发生的重点管控领域，也是安全生产的必然要求[1]。

1 乌东德水电站常见的地质灾害类型及分布

乌东德水电站地处川滇两省山地的高山峡谷地带，两岸形成了高达1 000 m以上的峡谷高边坡，地质环境条件极为恶劣。乌东德水电站常见的地质灾害种类有崩塌、泥石流、滑坡、地面沉陷等，其中崩塌、泥石流、滑坡对乌东德工程生产安全的威胁最大，也是施工过程中需重点防控的对象[2]。

1.1 崩塌

崩塌也叫崩落、垮塌或塌方，是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。乌东德水电站坝址区存在大量悬坡、峻坡，主要集中在左右岸高位自然边坡上，是崩塌地质灾害的易发区，坝址区的自然边左岸自上游红崖湾沟至下游花山沟区域，长度约为1 800 m，左右岸基本对称，左右岸分布有300余个块体，潜在不稳定倾倒岩体20余个，高边坡整体稳定，主要安全风险是不稳定块体、倾倒岩体等，受长时间风化、强降雨或震动等外部因素影响，治理过程中可能发生崩塌。边坡下方主要是交通道路和人员密集的施工场所，发生崩塌易造成重大安全生产事故。乌东德工程通过清理浮石和危石、挂设主被动防护网、开挖支护、监测预警和应急等措施，有效保障了高边坡的安全运行。

1.2 泥石流

泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。乌东德坝区地形变化剧烈，山高谷深，暴雨集中，泥石流整体较为发育，工程区内对施工安全构成威胁的泥石流沟主要有阴地沟、猪拱地沟、磨槽沟、花山沟、沙地沟等。其中阴地沟、猪拱地沟和磨槽沟的出口分布于坝址左岸上游约5.9、4.1、2.7 km处，主要对堆场、永久道路以及下白滩砂石加工系统构成威胁，花山沟出口位于坝址左岸下游泄洪洞出口水垫塘上方，主要对泄洪洞水垫塘施工构成威胁；沙地沟位于金沙江右岸对外交通连接线，主要对交通安全构成威胁。目前，各泥石流沟的排导槽、拦挡坝等工程治理措施均已实施，施工过程中不断强化管理和应急措施，近几年运行整体情况较好，未发生作业人员因灾致伤致亡事故。

1.3 滑坡

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。乌东德坝址区主要滑坡体有：金坪子滑坡、小横山堆积体、陡皮坡滑坡等3处，此外开挖工程弃渣等形成的渣场堆场等，也会产生滑坡的风险。其中金坪子滑坡体位于坝址右岸下游，分为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ等5个区，金坪子滑坡Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ区处于整体稳定状态，对枢纽无直接影响，Ⅱ区前端临江部位欠稳定，地质灾害的规模有限，对工程建设与运行不构成威胁，但对该区域布置的生产辅助设施有一定的安全风险。小横山堆积体位于金坪子营地后缘西侧，该滑坡体的中后部处于稳定状态，在暴雨和地震工况下，局部处于欠稳定状态，对民工营地造成有一定影响；陡皮坡滑坡体位于新村营地东侧，布置有少量民工简易房，坡体整体上未出现变形失稳的迹象，故地质宏观评价滑坡体整体基本稳定，但在强降雨、加载、大挖大填等外因的诱发作用下局部可能产生蠕动变形。目前乌东德工程各滑坡体经完善排水系统、拦挡、减载等措施后，有效降低了地质灾害发生概率。

2 地质灾害防治措施

2.1 工程措施[3-4]

2.1.1 崩塌工程治理措施

乌东德水电站崩塌地质灾害主要集中在坝址区两岸的自然边坡上。根据崩塌风险点的分布、危险程度、经济性和可行性等综合考虑，对坝址上方的边坡浮石、危岩体等采取了清除、锚固和锚喷支护等措施，并在坡面系统覆盖了主动防护网，高程上分级布设了4～5层被动防护网。为保证施工效率和安全，按照自上而下、分区分级的程序进行处理。优先完成坡面浮石和危岩体清理清除，危岩体和坡面锚喷支护以及主被动防护网挂设视情况结合施工实施。

1)浮石和危岩体清除。对于规模小、稳定性差、安全性低的危岩体，采用人工挂安全母绳配合风镐清除或手风钻打孔爆破清除。同时做好上下交叉作业的防护(见图1)。受地形条件和施工手段限制，浮石和危岩体清除往往会有残留，需要二次甚至多次清除。清除浮石和危岩体产生的石渣就近在低洼处砌筑填埋或用于砌筑拦石坎和截排水沟，解决出渣问题。

图1 清除浮石和危石(清撬)图

2)危岩体锚固及锚喷支护。对于规模较大、处于临界稳定状态或稳定性较差的危岩体优先考虑锚固措施(锚索、锚筋桩和锚杆锚固)，避免出现挖山不止的情况。对于表面破碎、节理裂隙发育或下部有重要防护部位的危岩体或坡面，采用挂机编镀锌网喷混凝土或挂主动防护网喷混凝土等进行封闭处理。锚固或锚喷支护作业过程中涉及的高危作业较多，需加强过程监管，确保安全。

对于已完成清除处理的危岩体，随时间推移，受风化和降雨等影响可能会产生新的危岩体或浮石等，需要定期巡查和清理，过程中可能会占用大量的人工，形成上下交叉作业后还可能会影响其他部位的施工进度。因此，浮石和危岩体清除完毕后还须视情况采用主动防护网覆盖、拦石坎和被动防护网分级拦挡等措施作进一步处理，对于重要部位可采用挂网锚喷支护进行封闭(见图2)。

图2 边坡喷射混凝土图

3)加强排水规划。降雨汇水以及施工废水侵入岩(土)体，可能导致掩体受力变化和加载失衡，同时导致岩土体抗剪力变小，下滑力增加，进而增大崩塌的风险。因此存在崩塌风险的部位及周边区域要规划完善的截、排水系统，避免降雨汇水和施工弃水等无序排放，冲刷边坡。

4)改变边坡形状。主要通过放坡和削坡处理，增加边坡自身的稳定性，进而减小崩塌风险。

5)增加支挡设施。对于一些较难处理的浮石和危岩体，可以设置挡墙、增加主被动防护网进行防护，发生崩塌后，隔挡设施可以对崩塌体与人员和设备等有效隔离(见图3)。

图3 主动防护网和边坡锚固图

2.1.2 泥石流工程治理措施

1)治水措施。通过修建引水渠、排水渠、隧洞工程，调蓄引导泥石流沟流域的地表水，减少上游流域降雨汇水流量，改善泥石流形成与发展的条件，进而降低泥石流发生的概率和规模。

2)排导措施。修建排导沟、导流堤等工程，规划泥石流流径，削弱泥石流强度(见图4)。

图4 泥石流沟排导槽图

3)拦挡措施。修建拦挡坝、谷坊坝等拦截泥石流，防止沟床下切，抬高沟床基准面，稳住泥石流沟两岸残坡积、崩塌积体的部分坡脚，减少松散固体物参与洪水运动，削弱其强度，减小泥石流危险性和破坏性(见图5)。

图5 泥石流沟拦挡坝图

4)防护措施。修建护坡、挡墙等，保护泥石流影响区域内的重要设施免受泥石流的冲击。

5)避让措施。布置在泥石流沟影响区且线路难以调整的公路、交通隧洞以及桥梁等，通过调整施工方案，以隧洞或棚洞形式从泥石流沟下方或上方穿过，或路改桥跨越泥石流沟，主动避让。

2.1.3 滑坡工程治理措施

金坪子滑坡位于金沙江右岸，属于推移式滑坡体，是乌东德滑坡工程治理重点。根据地形地貌、地质构造和成因不同，将金坪子滑坡分为五个区(如图6)。勘察资料和变形监测资料表明，金坪子滑坡整体稳定，仅Ⅱ区存在局部蠕滑变形，局部年变形量最大达0.5 m/年；Ⅰ区受下部Ⅱ区变形牵引影响，地表变形监测速率约为0.07～0.12 mm/d。

图6 金坪子滑坡分区示意图

常见的滑坡治理措施中，削方减载一般适用于“推移式”滑坡治理，监测资料表明金坪子滑坡Ⅱ区变形呈现“牵引式”变形的特征，后缘削方减载不会提高前缘稳定性，反而会对其产生扰动，故不宜采用。Ⅱ区规模达2 700万m3，抗滑支挡所需要的支挡力非常巨大，且滑体深厚，抗滑支挡的效率很低，技术和经济上均不宜采用。

稳定计算和监测资料表明，地下水(降雨)对Ⅱ区滑坡的稳定性影响很大，滑坡的变形速率与降雨的关系密切，雨季变形大、旱季变形小。Ⅰ区和Ⅱ区滑坡防护措施以排水为主，具体包括：地表排水系统、地下排水系统、冲沟防护等。

1)地表排水。考虑Ⅰ、Ⅱ区地下水补排路径，参考类似工程经验，统筹考虑Ⅰ区、Ⅱ区的防护要求，在Ⅰ区古滑坡堆积体边界以外3～10 m设置周边截水沟，在古滑坡堆积体内设置横向排水沟，截排水沟总长约3 500 m。

2)地下排水。Ⅱ区地下水主要来源于Ⅰ区，其地下水的防治主要是截断Ⅰ区对Ⅱ区的补给，在Ⅰ区前缘基岩凹槽下10～30 m左右布置截水洞拦截通过Ⅰ区进入Ⅱ区的地下水。为进一步疏排进入Ⅱ区的地下水、降低地下水位及暴雨工况下形成的暂态水荷载，在Ⅱ区地表变形相对较小的滑体中后部内布置2纵5横7条地下排水洞。各条排水洞均布置在滑带以下基岩中，距基岩顶板界线净距6～15 m。排水洞顶拱布置30～50 m深的主排水孔，穿过滑带引排滑床内地下水。

3)冲沟防治。金坪子滑坡Ⅱ区下游发育阿摆大沟，区内发育熊家水井大沟呈叉枝状分布于滑坡体内，上述冲沟向滑坡体内补给地下水。

阿摆大沟高程1 130 m以上切割不深，对冲沟开挖衬砌后形成周边截水沟；高程1 130 m以下下切较深，采取对沟底适当清理后衬砌、两侧边坡防护的方案。

熊家水井大沟发育有2条支沟，下切深度相对较浅，将其顺势修挖后形成纵向排水沟，采用浆砌石砌护和砂浆抹面。为防止地表持续变形拉裂排水沟造成地表水入渗，在沟底衬砌之下设置10 cm厚中砂垫层，垫层下设一层防渗土工布。熊家水井大沟切割较深的部位亦采用沟底适当清理后衬砌、两侧边坡防护的方案。

2.2 管理措施[5]

1)持续开展地质灾害安全评估。建设管理单位每年组织编制项目实施安全评价和地质灾害危险性评估，评估报告作为防灾减灾的设计依据，各单位根据原有的责任分区，制定推进工作计划，落实各项措施，实行“销号制”，各单位管好自己的“责任田”。

2)健全群测群防安全监测体系。乌东德水电站的建设管理单位组织各单位建立了建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和现场协作单位的“五级”监控网络。同时，工区在花山沟和电站右岸边坡(鸡冠梁子高边坡)示范性的应用了自动化灾害监测预警与应急管理平台系统，可实现对泥石流和崩塌的相关参数进行全天候监测，依托信息平台自动发布监测预警信息。人工与自动化信息监测和预警体系的综合运用，有效保障发现地质灾害隐患后，可以及时预警、迅速处置、快速撤离。

3)强化现场隐患查改。目前乌东德水电站实行防灾减灾月度检查、专项检查、雨前雨后排查和日常巡视的“四个层级”的检查工作机制，各类检查以通报和工作联系单的方式进行督办，确保整改到位。

4)强化应急管理工作。建设管理单位组织编制了地质灾害防治方案和突发地质灾害应急预案，积极开展培训和实战应急演练，广泛宣传辩灾、识灾、避灾知识，提升各级人员尤其是一线人员的应急意识和应急能力。

5)做好基础保障工作。高效正确的应急处置工作是减少灾害损失的最后保障，各单位在日常即做好应急保障工作，主要包括应急通讯、监测预警、应急设备物资、应急抢险队伍、经费和供水供电等保障工作，确保关键时刻“拿得出、用得上”。

3 结 语

乌东德水电站在建设过程中，地质灾害风险高，施工人员设备密集，一旦发生崩塌、泥石流等地质灾害，易造成人员重大伤亡和经济损失。在现场实际应用中，针对一种地质灾害通常采用多种工程措施，同时辅以管理措施进行综合治理，基本达到了预期的效果。因此，做好防灾减灾的实践，对于指导乌东德水电站以及其他山地筹建在建工程防治地质灾害具有一定的指导意义和示范作用。