水库溢洪道高边坡加固处理分析

2021-04-18喻言

建筑与装饰 2021年10期

关键词：库岸马道出水口

喻言

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙 410000

1 案例基本概况

某水库溢洪道高边坡工程区植被茂密，部分地区基岩裸露，未发现危及上、下水库正常运行的泥石流、滑坡等不良物理地质现象，但工程区内见有3处规模较大的崩坡积体和1处浅表层崩坡积体，且库岸稳定问题突出，各崩坡积体分布位置如图1、2所示。

图1 上水库工程枢纽区边坡分布图

图2 下水库工程枢纽区边坡分布图

上水库库岸边坡地表相对高差介于60m～550m之间，库岸边坡坡度一般为5°～50°，未发现危及水库正常运行的边坡整体稳定问题，但水库区地质构造较复杂，断裂构造较发育，库岸边坡岩体风化一般较深，覆盖层较厚且分布广，且部分库岸段地表坡度较大，地形起伏不平，水库蓄水后，存在库水位消落区岸坡淘刷变形问题，甚至局部岸坡失稳的可能；下水库库岸边坡东北部、东南部、西南部地表相对高差60.00m以上，西北部地表相对高差55.00m～70.00m，库岸边坡起伏不平，地形坡度一般为15°～35°，局部坡度较大，达50°；水库库岸边坡岩体风化一般较深，覆盖层分布广且局部较厚，且近坝右岸分布规模较大的关门石堆积体。由以上分析初步判断，水库蓄水后，下水库存在库水位消落区岸坡淘刷变形问题，甚至局部岸坡失稳的可能。

2 水库溢洪道高边坡加固处理分析

2.1 上水库高边坡的加固处理

第一，边坡潜在失稳模式分析。坝址右岸堆积体属上土下岩型边坡，边坡表层崩坡积层厚4m～26m，下伏基岩为花岗岩，岩体风化、蚀变较深，全、强风化带下限埋深分别为14m～28m、40m～50m。下伏花岗岩风化、蚀变严重，虽结构面较发育，但均为陡倾角和反倾角结构面，且埋深较深，均不具备沿不利结构面剪出条件。右岸堆积体最可能失稳破坏模式是沿崩坡积层、岩体全风化层出现类似土质边坡的圆弧滑动或沿全风化地质界线的折线滑动。上水库库岸边坡物质组成主要为表层坡积物、下伏花岗岩，表层坡积物均较薄，下伏花岗岩风化及蚀变较深，除③～⑤冲沟一带坡型较陡外，综合坡度33°左右，其他位置坡形均较缓。从地质剖面来看，除⑥～⑦冲沟一带下伏岩体断层结构面分布较多外，其他区域下伏岩体整体完整性较好，不存在岩体失稳破坏可能；⑥～⑦冲沟一带下伏岩体虽断层结构面分布较多，但均为反倾角结构面、陡倾角结构面，未发现不利组合结构面，所以从现有掌握资料综合判断，上水库库岸未发现岩质边坡失稳问题[1]。

第二，高边坡加固处理。根据稳定分析计算成果发现，右岸堆积体失稳缘于库水位消落，潜在失稳区域集中于库水位消落范围内坡型陡峭区域，失稳剪出口位于死水位以下，在治理设计时，重点关注库水消落区治理，主要治理措施如下：

（1）对正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭区域进行坡面修整，并对正常蓄水位以下坡面进行堆石压坡处理，压坡体在死水位高程形成一9m宽平台，死水位以上水位变幅区压坡堆石体坡比为1∶3.5，死水位以下区域压坡堆石体坡比为1∶2.0。压坡体堆石料为微新岩体，按坝体要求进行填筑压实。

（2）在确保边坡压脚效果和不增加堆石料开采量的前提下，在死水位以下压坡体后缘，增设90m宽堆渣压脚，堆渣料主要采用工程弃渣料。

经坡面修整、堆石压坡处理后，上水库坝址右岸堆积体在库水位消落期安全系数大幅提高，能满足水电工程枢纽A类Ⅰ级边坡安全标准要求。

根据稳定分析计算成果发现，上水库库岸边坡除③～⑤冲沟一带边坡在水位变幅区存在失稳风险外，库岸其他区域边坡各工况下稳定条件均较好，基于此，根据稳定计算成果对上水库库岸边坡分区治理，主要治理措施如下：

（1）③～⑤冲沟一带库岸边坡。对③～⑤冲沟一带库岸边坡在正常蓄水位1062.00m以下坡型陡峭区域进行坡面修整，并对正常蓄水位以下坡面进行堆石压坡处理，压坡体按1∶2.4坡比堆石，压坡体结合环库公路在高程1066.00m位置形成一宽9.0m平台。压坡体堆石料为微新岩体，按坝体要求进行填筑压实。

（2）除③～⑤冲沟一带以外库岸边坡。为防止库水位快速消落导致岸坡边坡因流土破坏，对原岸坡进行局部修整，并在库水位消落区采用网格梁+干砌石护坡，干砌石厚0.35m，干砌石下面铺设0.15m厚反滤料。

经坡面修整、堆石压坡处理后，上水库③～⑤冲沟一带库岸边坡安全系数大幅提高，能满足水电工程水库B类Ⅰ级边坡安全标准要求[2]，

2.2 上、下水库进/出水口边坡的加固处理

第一，边坡稳定性情况。

上水库进/出水口边坡搜索的最危险滑面位于全/强风化花岗岩岩层中，边坡开挖完成后若不采取支护加固措施，①进/出水口边坡纵剖面的安全系数为1.142；对于此剖面，搜索的滑移面基本位于蓄水位水位线以上，水位变化对其边坡稳定性影响较小，上水库正常蓄水后，各计算工况条件下其边坡稳定性安全系数将不能满足对应的安全系数标准要求；下水库进/出水口边坡搜索的最危险滑面位于全/强风化花岗岩岩层中，边坡开挖完成后若不采取支护加固措施，②进/出水口边坡纵剖面的安全系数为1.335；但考虑到暴雨条件下，第四系及全风化花岗岩岩层参数降低对边坡稳定性影响较大(安全系数接近1)，难以满足对应的安全系数标准要求。

第二，高边坡加固处理。

（1）上水库进/出水口边坡。上水库进/出水口工程地质条件较差，岩体风化、蚀变较深，断裂构造较发育，存在明渠底板变形和库水冲刷问题，存在边坡稳定和进洞围岩稳定问题。需作好进/出水口工程处理。

结合上水库进/出水口地质条件拟定：微风化～新鲜岩体开挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱风化开挖坡比1∶0.3～1∶0.5，强风化开挖坡比1∶0.75～1∶1，全风化中下部岩体开挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆盖层及全风化上部岩体开挖坡比1∶1.5～1∶1.75。进/出水口开挖底板高程1018.50m到检修闸门公路平台高程1067.0m，每上升15.0m设一级马道，马道宽2.0m洞脸坡高程1018.50m～1037.0m设垂直坡，高程1037.0m向上依次开挖坡比为1∶0.3、1∶0.5；

支护参数为：喷150mm厚C25混凝土，并挂钢筋网：φ8@200mm×200mm，锚杆28长6.0m与锚杆25长4.5m相间布置@1.5m×1.5m，设置D76排水孔，孔深5.0m，仰角10°间排距4.0m，孔内充填排水盲管，正常蓄水位1062.0m以下30cm厚C25钢筋混凝土护面。进洞口处设置两排36、L=9000锁口锚杆；1052.000m高程以上马道和1042m高程拦污栅检修平台公路设置两排3-φ32@3000锚筋束，梅花形布置，引水明渠两侧1037.000m高程马道加设两排3-φ32@3000锚筋束，梅花形布置。

检修闸门公路平台高程1067.0m，宽8m。高程1067.0m以上，每上升15.0m设一级马道，马道宽2.0m，开挖坡比为1∶1、1∶1.5、1∶1.5，喷150mm厚C25混凝土，并挂钢筋网：φ8@200mm×200mm，锚杆28长6.0m与锚杆25长4.5m相间布置@1.5m×1.5m，设置D76排水孔，孔深6.0m，仰角10°间排距4.0m，孔内充填排水盲管[3]。

（2）下水库进/出水口边坡。下水库进/出水口明渠底板地基以风化、蚀变岩体为主，且受F11断层影响，承载强度低，抗冲刷能力差。洞室进/出口位于微风化～新鲜岩体内，但岩体具有蚀变现象，进洞条件相对较差，需加强支护，进洞前应作好锁口处理。

下水库进/出水口工程地质条件较差，岩体风化、蚀变，存在边坡稳定问题。结合下水库进/出水口地质条件拟定：微风化～新鲜岩体开挖坡比1∶0.1～1∶0.3，弱风化开挖坡比1∶0.3～1∶0.5，强风化开挖坡比1∶0.75～1∶1，全风化中下部岩体开挖坡比1∶1.25～1∶1.5，表部覆盖层及全风化上部岩体开挖坡比1∶1.5～1∶1.75。进/出水口开挖底板高程369.50m，369.50m～386.0m设垂直坡，高程386.0m向上依次开挖坡比为1∶0.75、1∶1、1∶1.2，436.0m高程边坡以上，每上升15.0m设一级马道[4]，马道宽3.0m。

支护参数为：高程466.000m以上边坡采用挂网锚喷支护，网格梁护坡植绿，喷C25混凝土厚150mm，挂网钢筋采用Φ8@200×200mm，网格梁间排距2.00m，并设置节点锚杆28，L=6.0m，入岩5.45m；考虑坡顶覆盖层对边坡稳定的影响，强风化线以上边坡采用加强支护，设置100t预应力锚索，L=40.00m，间排距5.0m，俯角20°。419.500m～466.000m高程边坡采用挂网锚喷支护，喷C25混凝土厚150mm，挂网钢筋采用Φ8@200×200mm，并设置系统排水孔Φ76@4.0×4.0m，入岩6.0m。锚杆采用系统锚杆，锚杆28，L=6.0m与锚杆25，L=4.5m相间布置，间排距1.5m，外露100mm。为增强边坡稳定性，在451.000m高程以上边坡马道设置两排锚筋束3-φ32@3000，长度12.0m，梅花形布置，排距1.5m。419.500m库岸公路以下边坡采用挂网喷C25混凝土厚150mm，挂网钢筋采用Φ8@200×200mm，并采用300mm厚C30钢筋混凝土板护坡。锚杆采用系统锚杆，锚杆28，L=6.0m与锚杆25，L=4.5m相间布置，间排距1.5m，外露100mm。