抽水蓄能电站水库进出水口高边坡稳定性分析研究

廖国玲

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510630)

1 工程简介

某抽水蓄能电站上水库进出水口由进水渠、拦污栅段、扩散段、事故检修闸门井等组成。进水渠长约90m、宽65.0m，进水渠前约40m段底板高程为628.0m；在拦渣坎后接20.0m长的反坡段，坡比为1:5，再经30m的前池段接至进水口，前池底板高程为624.0m，拦渣坎高出2.0m；进/出水口两侧对称开挖成“八”字型平台，平台高程641.5m。

2 进出水口地质水文简述

2.1 地质水文条件

该抽水蓄能电站上水库进出水口左岸边坡均为角岩区，上部山体浑厚，地下水较丰富且地下水位高，进出水口左岸边坡上方公路存在较大冲沟，常年有水流，以冲沟为界，两侧岩体岩性泾渭分明，其中右侧为岩石完整的花岗岩区，缓倾角侵入左岸边坡的角岩区，左侧呈块状和次块状的角质岩石区，冲沟表面为冲积物堆积体、结构松散，局部尚有植物根系出露[1]。

2.2 边坡左侧裂缝分布

在台风暴雨及汛期检查时发现，在进出水口左岸高程822以下边坡岩(土)体共出现9条裂缝及6条网状卸荷裂隙。

1)左岸角岩边坡(桩号Y0-072.0-Y0+020.0、高程EL814.50-EL822.0)靠近花岗岩区域存在5条裂缝(裂缝局部存在交叉延伸)。

2)左岸角岩边坡(桩号Y0-110.01-Y0+014.46、高程EL799.5-EL814.5)靠近花岗岩石区域存在3条裂缝(裂缝局部存在交叉延伸)。

3)左岸角岩边坡(桩号Y0-134.15-Y0+026.60、 高程EL784.5-EL799.5)靠近花岗岩石区域存在1条裂缝。

4)在边坡削坡开挖至784.5m平台时，在高程822以下边坡又出现6条网状卸荷裂隙，边坡中部808.0m高程为主裂隙，在靠近冲沟侧最大宽度12cm、向背离冲沟方向尖灭，裂隙长约45m。

3 边坡外部变形监测与分析

3.1 外部变形埋点设置

在822m高程平台、814.5m边坡马道、799.5m边坡马道、784.5m拦污栅检修平台共埋设14个变形观测点，变形观测点坐标表，见表1；边坡变形观测点布置图，见图1。

表1 变形观测点坐标表

图1 边坡变形观测点布置图

3.2 变形测量数据过程线

测点T1、T2、T3、T4分布在A-A断面，测点T5、T6、T7、T8、T9、T10分布在B-B断面，测点T11、T12、T13、T14分布在C-C断面，各测点变形数据过程线见图2-10。

3.2.1 A断面T1-T4变形过程线

图2 边坡表面位移(A断面X方向)历时曲线图

图3 边坡表面位移(A断面Y方向)历时曲线图

图4 边坡表面位移(A断面H方向)历时曲线图

3.2.2 B断面T5-T10变形过程线

图5 边坡表面位移(B断面X方向)历时曲线图

图6 边坡表面位移(B断面Y方向)历时曲线图

图7 边坡表面位移(B断面H方向)历时曲线图

3.2.3 C断面T11-T14变形过程线

图8 边坡表面位移(C断面A方向)历时曲线图

图9 边坡表面位移(C断面B方向)历时曲线图

图10 边坡表面位移(C断面H方向)历时曲线图

3.3 外部变形测量数据分析

1)A断面T3点(799.5m高程马道，靠近下游冲沟侧)有最大沉降，沉降量为23mm；T1最大有隆起(882.0m高程平台，靠近下游冲沟侧)，隆起量为-9mm。

2)B断面T9点(882.0m高程平台，靠近下游冲沟侧)有最大沉降，沉降量为26mm；T6最大有隆起(799.5m高程马道，靠近下游冲沟侧)，隆起量为-9mm。

3)C断面T14点(882.0m高程平台，靠近下游冲沟侧)有最大沉降，沉降量为9mm；T12最大有隆起(799.5m高程马道，靠近下游冲沟侧)，隆起量为-9mm。

4 边坡内部变形监测与分析

在B-B断面799.5m高程马道上设置边坡内部1个测斜仪，钻孔深度为27m、孔径为110mm。

4.1 测斜仪数据过程线

测斜仪A向、B向累计位移，测斜仪监测过程线，见图11。

图11 测斜仪监测过程线

4.2 变形测量数据分析

1)A向指向边坡、背离临空面方向最大累计位移2.51mm，最大变形出现在孔口下1m位置(768.5m高程)；A向背离边坡、向临空面方向的最大累计位移0.24mm，最大变形出现在孔口下16m位置(753.5m高程)和孔口下19.5m位置(752.0m高程)。

2)B向指向下游侧方向的最大累计位移1.11mm，最大变形出现在孔口下.5m位置(769.0m高程)。

4.3 内部变形测量数据分析

边坡近地表处变形最大，与现场边坡表面出现裂缝现象吻合，在地表以下16-19.5m出现变形量相对较大，说明在753.5m-752.0m高程有滑移面。

5 边坡治理措施

通过对边坡内外部变形监测和全方位检查，发现边坡有失稳现象，通过安全技术经济对比，采取以坡度调整、削坡减载为主、增加锚杆支护、截排水措施、防水保护、堆石渣压脚护坡和观测等措施[2]。

5.1 调整边坡坡度

对边坡坡度进行调整，通过放缓坡度来保证边坡稳定性；把进出水口左侧822m高程以下边坡开口线整体向山体内侧平移约30m。调整后822.0m高程以下开挖断面图，见图12。

1)784.5m高程拦污栅检修公路以上，边坡分三级坡，边坡坡比从1∶1.5-1∶1.8调整到1∶2，并设置二个宽2.0m的马道，边坡高度≤15m，边坡支护形式为挂网锚喷支护。

2)784.5m高程拦污栅检修公路以下，边坡分二级边坡，边坡坡比从1∶0.3-1∶1调整到1∶1.0-1∶1.5，边坡支护形式为挂网锚喷支护。

图12 调整后822.0m高程以下开挖断面图

5.2 削坡减载

1)对变形失稳边坡顶部进行削坡减载，即对第一级边坡(高程814.5-822.0m)进行削坡，削除已开裂松散的的土体，开挖完成后进行喷混凝土支护。削坡范围及削坡后坡比，814.5-822.0m高程一级边坡削坡断面图，见图13。

图13 814.5-822.0m高程一级边坡削坡断面图

2)对784.5-822.0m高程边坡已张开的裂缝采用注水泥浆封闭。

3)在开挖或封闭期间如遇强降水，及时采用防水彩条布对坡面进行覆盖。

5.3 截排水措施

1)做好822.0m高程以下边坡渗水，以及花岗岩与角岩接触面的临时排水墙，防止水沿两种岩石接触面渗入角岩坡体。

2)做好822.0m平台及坡面防护，对822.0m平台及坡面已张开裂缝进行封闭，平顺822.0m平台，并向坡外排水，在下雨前及时用防水彩条布铺盖822.0m平台，疏通排除马道沟槽积水，使坡面雨水能够及时排出。

3)在第三级边坡786.0m高程增设一排深排水孔，间距3.0m、孔径Φ90mm，孔中带花管，仰角15°，最大孔深20m，打至花岗岩石接触面的排水孔，且优先打有出水或湿润部位，对其它有湿润部位设随机深排水孔。

5.4 设置边坡锚筋桩

1)在799.5m高程、桩号Y0+015.0-Y0-009.0段，平行马道布置3排间排距为1m×1m、孔深9-12m锚筋桩。

2)在784.5 m高程、桩号Y0-004.0-Y0-044.0段，布置3排间排距为1m×1m、孔深9-18m锚筋桩。

3)浇筑799.50m马道锚筋桩的钢筋混凝土冠梁。

4)对784.5m马道及以上约7.5m高度范围的边坡进行堆石渣压脚护坡。

5.5 增加边坡锚杆、插筋

1)边坡784.5m高程以下，将Φ32mm、L=9m锚杆由原设计116根调整为326根，增加210根。

2)边坡784.5m高程以下，将Φ32mm、L=12m锚杆由原设计187根调整为203根，增加16根。

3)冲沟侧挡墙底部插筋长度由2m调整到4.5m，外露长度1.0m、间排距1.0m、梅花型布置。

5.6 面板混凝土施工

1)边坡混凝土面板由原设计300mm加厚至600mm，钢筋采用双层Φ16mm并设置Φ12mm拉结筋。

2)布置结构缝，缝宽20mm，填充聚乙烯闭孔泡沫板，护坡混凝土钢筋遇结构缝断开。

3)面板混凝土施工过程中需注意裂缝区注浆孔位置，注浆孔预埋90PVC管，施工前应采用土工布或其他材料对管口进行临时防护，防止混凝土施工堵塞孔口。

6 结 语

文章针对高边坡失稳问题，进行了内外部变形监测和稳定性分析，提出了合理的处理措施及建议，随着边坡稳定措施的实施，边坡趋于稳定，可供同类型地质问题的高边坡处理参考应用[3]。

1)通过调整坡度、削坡减载、加强支护和坡脚石渣反压等措施，可以实现边坡稳定，使边坡永久得到治理。

2)在边坡底脚采取石渣压脚护坡，有利于边坡处理过程中的稳定性。

3)在失稳边坡处理开挖前，必须做好施工现场的截、排水设施。

4)在确保施工安全的情况下，边坡支护原则上采用“由上而下、分层开挖、分层支护”的方式。