两河口水电站雾化区边坡综合治理措施

刘玉兴

(中铁十八局集团第二工程有限公司，河北 唐山 063000)

1 工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，电站坝址位于雅砻江干流与支流鲜水河的汇合口下游约2km河段，坝址控制流域面积为6.57万km2，坝址处河流多年平均流量666m3/s，电站采用坝式开发，开发任务以发电为主，兼顾防洪。两河口水电站枢纽建筑物由砾石土心墙堆石坝、洞式溢洪道、深孔泄洪洞、放空洞、漩流竖井泄洪洞、地下发电厂房、引水及尾水建筑物等组成，采用“拦河砾石土心墙堆石坝+右岸引水发电系统+左岸泄洪、放空系统+左、右岸导流洞”的工程枢纽总体布置格局，泄洪消能方式为挑流泄洪。

针对水电站泄洪产生的雾化问题，练继建等[1]基于国内外相关研究成果和工程实践应用，构建了中国高坝枢纽雾雨场源及防护体系，凝练了当前高坝枢纽泄洪雾化的发展成果和技术瓶颈。慕洪友等[2]依据Matlab计算的雾化分区分级结果，分析了RM水电站泄洪雾化特点，提出了雾雨区边坡防治对策。杨银辉等[3]通过对二滩水电站大坝下游两岸工程边坡变形破坏区的地质条件和泄洪雾化影响进行分析，发现了导致边坡变形破坏的内因及外因。刘志国等[4]针对丰满水电站重建工程中的挑流消能方案，采用随机溅水数学模型对雾化降雨进行了数值模拟，证明了该工程分区挑流方案对控制雾化范围的有效性和雾化降雨对坝后及下游建筑物的影响有限，给出了泄洪运行调度的建议方案。陈毅峰等[5]以象鼻岭水电站为背景，结合雾化区预测影响范围及雾化区边坡地质条件，制定了分区防护措施。李建会等[6]针对角坝堆积体对猴子岩水电站下游边坡稳定的不利影响，提出了新的加固方案，保证了工程进度，增加了边坡稳定安全裕度。张旻[7]根据物理模型预报泄洪水舌与泄洪雾化雨强分布，对锦屏一级水电站泄洪洞泄洪雾化影响进行了综合分析，并据此采取了防护措施。向柏宇等[8]采用定性宏观评价与半定量评价(CSMR)相结合的方法，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，并对环境边坡危岩体进行了分区治理。

2 雾化降雨影响范围分区

两河口水电站在洞式溢洪道和深孔泄洪洞全部开启泄洪的情况下，雾化源主要有两个：一是洞式溢洪道挑流泄洪时形成的雨雾；二是深孔泄洪洞挑流泄洪时形成的雨雾。雾化影响区范围纵向上长约1365m[以溢洪道出口挑坎0+950桩号为起点(溢出)0+000]，爬升最大高程至2780.00m，最大影响高度约200m。

根据工程区雨强资料，把左右岸分别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别的雾化降雨区。

3 雾化区边坡地质条件

3.1 雾化区左岸边坡地质条件

左岸主要针对Ⅳ区进行工程地质评价。

Ⅳ区以洞式溢洪道出口挑坎(溢)0+950桩号为起点(溢出)0+000，Ⅳ区桩号为(左溢出)0+700～1+060，高程2627.00～2780.00m。该区地形坡度约40°，地形较完整，有浅沟切割。岸坡主要为覆盖层，基岩零星裸露。该区在2756.14m高程布置有钻孔，孔深50.6m。0～12m为覆盖层，12～50.6m为T3lh2(5)层粉砂质板岩与绢云母板岩互层。弱上风化0～46m，弱下风化46～50.6m(未揭穿)。下伏基岩浅表为弱风化强卸荷的Ⅴ类岩体，岩体较破碎。岸坡为横向谷，整体稳定性好；浅表覆盖层及破碎岩体在雨雾影响下，稳定性差，可能出现塌滑或坡面泥石流，应有必要的工程处理措施。左岸雾化区Ⅳ区边坡现状见图1。

图1 左岸雾化区Ⅳ区边坡

3.2 雾化区右岸边坡地质条件

Ⅰ区：以洞式溢洪道出口挑坎0+950m桩号为起点(溢出)0+000，右岸Ⅰ区桩号为(右溢出)0+080～0+160，高程2627.00～2720.00m。该区地形坡度约45°，地形较完整。岸坡主要为覆盖层，基岩零星裸露。据钻孔揭示，覆盖层厚2.8～6.5m，为崩坡积的块碎石土。下伏基岩浅表为弱风化强卸荷的Ⅴ类岩体，岩体较破碎。岸坡为横向谷，整体稳定性好；浅表覆盖层及破碎岩体在雨雾影响下，稳定性差，应有必要的工程处理措施。

Ⅱ区：右岸Ⅱ区桩号为(右溢出)0+160～0+420，高程2627.00～2760.00m。该区地形坡度约40°，岸坡主要为覆盖层，基岩零星裸露。据钻孔揭示，覆盖层厚5.7～6.5m，为崩坡积的块碎石土。岸坡表覆盖层、破碎岩体及倾倒岩体在雨雾影响下，稳定性差，可能出现塌滑或坡面泥石流，应有必要的工程处理措施。右岸雾化区Ⅰ、Ⅱ区边坡现状见图2。

图2 右岸雾化区Ⅰ、Ⅱ区边坡

Ⅲ区：右岸Ⅲ区桩号为(右溢出)0+420～0+940，其中(右溢出)0+420～0+560之间，地形完整性较差，无名沟切割较深。岸坡主要为覆盖层，基岩零星裸露，勘探揭示覆盖层厚2～6m。无名沟内覆盖层分布较厚，据钻孔揭示，覆盖层厚6.65～20.6m。无名沟走向与地层小角度相交，两岸浅表发育有倾倒变形岩体，应有必要的防护措施。(右溢出)0+560～0+630之间岸坡主要为覆盖层，基岩零星裸露。无名沟下游侧勘探揭示覆盖层厚2～6m。下伏基岩浅表为弱风化强卸荷的Ⅴ类岩体，岩体较破碎。鉴于岸坡为横向谷，整体稳定性好，浅表覆盖层、破碎岩体及无名沟浅表倾倒岩体在雨雾影响下稳定性差，可能出现塌滑或坡面泥石流，应有必要的工程处理措施。(右溢出)0+630～0+940之间边坡，勘探揭示高程2820.00m以下覆盖层厚2～12m，高程2820.00m以上，植被发育，覆盖层堆积较厚，据钻孔揭示，厚16～28.9m。鉴于岸坡为横向谷，整体稳定性好，影响区内覆盖层及浅表松散岩体稳定性差，可能出现塌滑或坡面泥石流，应有必要的工程处理措施。右岸雾化区Ⅱ、Ⅲ区边坡现状见图3。

图3 右岸雾化区Ⅱ、Ⅲ区边坡

Ⅳ区：右岸Ⅳ区桩号为(右溢出)0+940～1+130，高程2627.00～2700.00m。该区地形坡度高程2650.00m以下35°，以上地形坡度约20°，地形完整性较差，浅沟较发育。覆盖层广泛分布，勘探揭示厚3～11m。影响区内覆盖层及浅表松散岩体稳定性差，可能出现塌滑或坡面泥石流，应有必要的工程处理措施。右岸雾化区Ⅲ、Ⅳ区边坡见图4。

图4 右岸雾化区Ⅲ、Ⅳ区边坡

4 雾化区两岸边坡防护措施

4.1 雾化区左岸边坡防护措施

左岸雾化区边坡加固处理范围为溢洪道挑坎出口下游(左溢出)0+700～1+060(Ⅳ区)。雾化区左岸边坡加固处理措施如下：

高程262.007～2650.00m范围内，贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m，锚杆间、排距为2.0m；坡面布置排水孔φ50，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ40，L=4.0m的PVC排水花管。

高程2650.00～2700.00m范围内，坡面布置框格梁护坡，框格梁间、排距为4.0m，框格梁尺寸为0.5m×0.5m；框格梁中间喷C25混凝土，厚15cm，挂防护网φ6.5@15cm×15cm；框格梁节点布置锚筋束3φ28，L=9.0m，框格梁定位锚杆根据实际情况采用普通水泥砂浆锚杆或自进式锚杆φ28，L=6.0m，间、排距2.0m，定位锚杆位于框格梁上；坡面布置排水孔φ90，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ75，L=4.0m的PVC排水花管。

高程2700.00～2780.00m(14号施工便道路面高程)范围内，坡面布置框格梁护坡，框格梁间、排距为4.0m，框格梁尺寸为0.5m×0.5m，框格梁中间喷C25混凝土，厚15cm，挂防护网φ6.5@15cm×15cm；框格梁节点布置锚筋束3φ28，L=9.0m，框格梁定位锚杆根据实际情况采用普通水泥砂浆锚杆或自进式锚杆φ28，L=6.0m，间、排距2.0m，定位锚杆位于框格梁上；坡面布置排水孔φ90，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ75，L=4.0m的PVC排水花管；此范围内根据覆盖层厚度及边坡具体情况局部布置4排或8排P=1000kN，L=30～70m的预应力锚索，锚索位于框格梁节点上，间距4.0m，垂直高差为4.0m。

4.2 雾化区右岸边坡防护措施

右岸雾化区边坡加固处理范围为右岸泄洪雾化区Ⅳ区高程2660.00m以下、其他区(Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区)高程2680.00m以下。具体右岸泄洪雾化区边坡加固处理措施如下：

溢洪道挑坎出口下游(右溢出)0+080～0+160(Ⅰ区)，即高程2627.00～2680.00m范围，贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m，锚杆间、排距为2.0m；边坡布置排水孔φ50，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ40，L=4.0m的PVC排水花管；布置两排P=1000kN锚索于混凝土面板上，锚索间距5.0m。

溢洪道挑坎出口下游(右溢出)0+160～0+420(Ⅱ区)，即高程2627.00～2680.00m范围，贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m，锚杆间、排距为2.0m；边坡布置排水孔φ50，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ40，L=4.0m的PVC排水花管。根据现场实际情况，局部布置P=1000kN，L=30～50m的预应力锚索。

溢洪道挑坎出口下游(右溢出)0+420～0+940(Ⅲ区)，即高程2627.00～2680.00m范围，贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m，锚杆间、排距为2.0m；边坡布置排水孔φ50，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ40，L=4.0m的PVC排水花管。根据现场实际情况，局部布置P=1000kN，L=30～50m的预应力锚索。

溢洪道挑坎出口下游(右溢出)0+940～1+130(Ⅳ区)，即高程2627.00～2660.00m范围，贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m，间、排距为2.0m；边坡布置排水孔φ50，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ40，L=4.0m的PVC排水花管。

5 结 论

本文通过对泄洪雾化降雨影响范围分区和两岸边坡地质条件的分析，发现两河口水电站大坝下游两岸边坡线性破坏主要受岸坡岩体中局部结构面不利组合形成的楔形块体滑移拉裂变形和雾化降雨引起地下水位抬高对结构面性状的不利影响所控制，结合内外因，总结出两岸边坡分区防护措施，可为类似雾化区边坡防护工程提供借鉴。

浅层支护：A型贴坡C25混凝土，平均厚度0.5m；坡面布置系统锚杆φ25，L=3.0m和φ25，L=4.5m两种，间、排距为2.0m；基岩坡面布置排水孔φ76，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置有外包土工布φ50，L=1.0m的PVC排水花管；覆盖层坡面布置排水孔φ90，L=4.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置有外包土工布φ75，L=4.0m的PVC排水花管。B型坡面布置框格梁护坡，框格梁间、排距为4.0m，截面尺寸为0.5m×0.5m；中间喷C25混凝土，厚15cm，挂网φ6.5@15cm×15cm；框格梁节点布置锚筋束3φ28，L=9.0m，定位锚杆采用自进式锚杆φ28，L=6.0m，间、排距为2.0m；覆盖层坡面排水孔布置与A型相同。C型坡面喷C25混凝土，厚15cm，挂网φ6.5@15cm×15cm；坡面布置系统锚杆φ28，L=6.0m，间、排距为2.0m；坡面布置排水孔φ76，L=5.0m，间、排距3.0m，排水孔中布置外包土工布φ50，L=1.0m的PVC排水花管。

深层支护：采用1860MP，公称直径15.20mm的锚索钢绞线，设计安装吨位1500kN及1000kN，左岸雾化区设计孔深40～65m，间距4m；右岸雾化区设计孔深30～60m，间距5m。