水沟口水库防汛路改造及边坡滑坡处理措施

殷建伟

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300250）

1 工程概况

水沟口水库坐落在河北省与山西省交界的张家口市怀安县境内洪塘河支流水沟口河上， 坝址位于怀安县蔓菁沟村附近。 水库控制流域面积192km2，现状总库容730万m3，是一座以防洪、灌溉为主的小（1）型水利枢纽工程。 水沟口水库于1959年10月开工兴建，经多次续建后于1969年底完工。2008—2011年水库除险加固后达到现状规模。

1.1 存在问题

水沟口水库经过初建、续建和除险加固后，仍存在着许多问题，主要问题包括以下4点：

（1）水库淤积严重，防洪标准不满足500年一遇校核洪水标准。

（2）水库防汛路为简易土路，防洪标准低、路况很差，影响防汛抢险及水库运营管理。

（3） 泄洪洞进水塔右岸侧风化岩体存在塌岸的隐患，影响安全泄洪；洞身衬砌混凝土裂缝严重，部分裂缝和混凝土伸缩缝存在渗水现象；闸墩及洞身、出口消能设施底部受冲刷及冻融的影响， 局部混凝土剥落，钢筋裸露、锈蚀。

（4）泄洪洞左侧工作闸门止水失效，漏水严重；水库电气控制设备老化， 泄洪洞柴油发电机组功率不满足运行要求；同时，库区内通讯条件很差，不满足大坝安全运行要求。

1.2 除险加固设计

水沟口水库大坝被鉴定为三类坝，2020年9月对水沟口水库进行除险加固设计， 除险加固项目主要包括：

（1）拦河坝加高设计，满足500年一遇校核洪水标准。

（2）按10年一遇标准改造水库防汛路，对路面进行硬化设计。

（3）对泄洪洞进水塔右岸侧风化岩体喷锚支护；闸墩、 洞身及出口挑流消能设施混凝土缺陷进行处理，消能工边墙、护坦进行加固。

（4）对存在漏水问题的闸门止水更新改造，更换控制柜元器件，更换柴油发电机组。

（5）增加水库通讯设施。

2 水库防汛路基本情况

水库防汛路沿水沟口水库和水沟口两库之间河道左岸布置， 其功能主要为满足水库运营管理及防汛通行要求， 水库防汛路连接水沟口水库及水沟口两库坝顶。 现状水库防汛路路长7.3km， 道路纵坡1.4%， 路面宽度3.0～3.5m， 路面结构大部分为土路面，局部为泥结碎石路面。

由于地形、投资等原因限制，现状水库防汛路线路布置高程普遍较低， 大部分路段沿水沟口河岸滩布置，防洪标准低于10年一遇，其中有4处为穿越主河槽的过水路面， 汛期时此4处路段均被洪水淹没、局部被完全冲毁，道路基本不具备防洪能力，无法满足水库管理单位的运营管理以及防汛通行要求，无法保障管理人员出行安全。

3 水库防汛路改造总体方案

本次水库防汛路改造工程方案为： 对水库防汛路进行分段改造， 根据不同的处理方式共划分为10段；水库防汛路基本沿现状道路路线布置，仅对4处过水路面进行改线设计，充分考虑建设投资情况，设计防洪标准为10年一遇； 路面设计标准轴载为双轮组单轴100kN，起始段（一库至二库方向2.5km）路面结构采用混凝土路面结构形式， 其他处理段采用泥结碎石路面结构形式，路基邻水侧设置浆砌石挡墙；路面宽度布置为3.5m，局部设置错车道；纵断设计按河道设计水位控制，考虑河道浪高、壅高等因素，路基安全超高按不小于0.56m控制，道路路面结构总厚0.24m，即水库防汛路设计路面高程按高出10年一遇防洪标准设计水位不小于0.8m控制。

2021年4月底水库防汛路开始施工，2021年7月，在强降雨天气的影响下，水库防汛路路段8边坡出现滑坡， 对水库防汛路的施工及通行造成了较大的影响，急需进行处理。

4 滑坡地质概况

2021年7月，在强降雨天气之后，水库防汛路路段8边坡发生滑坡， 经现场施工测绘及地勘调查，并结合上一设计阶段水沟口水库地质勘察初步设计报告成果， 可以发现本路段主要属土岩双层结构和岩石单一结构，按滑坡体的物质组成划分为岩质滑坡，滑动面为平面型滑动面，滑坡面积约1350m2，滑动面平均厚度约2.5m。

4.1 滑坡的形成机制简述

滑坡产生的根本原因可大致分为两类： 自然原因和人为原因。

4.1.1 自然原因发生的滑坡

这种类型滑坡的诱发因子主要包括： ①雨水；②地震活动；③火山活动等。这些诱发因子可以改变边坡岩土体的外形、结构、强度及稳定性等，是滑坡产生的主要机制。

在实际生活中，滑坡多发生在雨季，而且大部分滑坡都有着“大雨大滑，小雨小滑，无雨不滑”的特点，在民间一直有“十滑九水”的说法，可见雨水与滑坡之间有着极为密切的联系。 雨水对滑坡的影响作用表现在：它可以软化边坡滑面，降低边坡岩、土体的强度，潜蚀边坡岩、土，增大边坡岩、土容重，在边坡内部产生水压力，对透水岩层产生浮托力等，尤其在软化边坡滑面和降低边坡岩、 土体强度的作用最为明显。

地震活动和火山活动引发的滑坡具有滑坡规模大、形成时间短和破坏力强的特点，在地震活动和火山活动的突发作用下， 处于极限平衡或接近极限平衡的边坡在瞬间出现裂缝，并开始下滑。地震活动和火山活动引发的滑坡具有不可避免性， 滑坡大小程度与地震震级与烈度和火山活动强度有明显的关系。

4.1.2 人为原因发生的滑坡

这种类型滑坡的诱发因子主要是人类不合理的工程活动，如施工过程中开挖了边坡坡脚、在坡体上部堆载、爆破作业、边坡排水方式的改变和对坡面植被的破坏等。 其诱发滑坡的实质机理可以概括为边坡内部抗滑力与下滑力失衡， 边坡内部的稳定性遭到破坏。

滑坡是在以上一种或多种诱因耦合作用下产生的形变，而产生滑动的一种地质灾害现象。

4.2 水库防汛路滑坡原因分析

边坡稳定性受自身地质构造条件、自然原因及人为原因的综合影响。 边坡的地质构造条件在经过多年地质演变下处于相对稳定状态；而自然原因及人为原因是难以控制的，边坡的地质构造条件变化常常表现为自然原因及人为原因对原稳定边坡结构破坏，所以自然原因及人为原因是影响滑坡稳定性的主要原因。 本工程滑坡发生的主要原因分析如下：

（1） 自然原因。 降雨是诱发滑坡的重要自然因子。发生强降雨时，雨水沿坡体表面流动并渗入到坡体中，加大了坡体重量，增加了坡体的下滑力，并使坡体内部岩土凝聚力减小，其抗剪强度随之降低。当雨水渗透到隔水层顶面时， 聚集的雨水使顶面岩土内摩擦角减小，从而形成滑面。同时边坡内的地下水形成较大的静水压力会产生向上的浮力， 削弱了坡体重量的法向应力，降低了坡体的抗滑力，造成边坡滑动。

（2）人为原因。有利的坡度和临空面是发生滑坡的基础条件。 在水库防汛路施工过程中没有发生人为破坏边坡或坡降的行为， 坡体底部没有出现临空面。

综上所述， 强降雨是造成水库防汛路出现滑坡的主要原因。

5 滑坡处理措施建议

根据上述滑坡原因分析， 水库防汛路边坡滑坡处理建议如下：

（1）设置抗滑块石垛，在滑坡前缘抗滑区域用块石进行反压，同时对水库防汛路进行改线设计。

（2）削坡减重，对滑坡的主滑段进行减重，清除坡面浮土、松石，挖除欠挖部分。

（3）减轻水的危害，对滑坡后缘以上的现状灌渠进行清理，使其发挥截水沟的作用。

本着治坡与治水相结合的原则， 可以对处理后的滑坡坡面一定范围内进行混凝土喷护， 使降雨不再进入滑坡体和滑面。

滑坡的成因复杂、影响因素较多，因此需要结合滑坡现场实际情况并综合使用几种措施， 才能达到治理滑坡的目的。

6 结语

水沟口水库防汛路改造是为了满足水库运营管理及防汛通行，保障管理人员出行安全。本文通过对水库防汛路改造方案的总体介绍和说明， 到针对水库防汛路滑坡从形成机制到原因的简要分析， 最终提出了滑坡处理建议。对后续该类工程的设计实施、道路滑坡形成原因及针对性处理措施建议具有借鉴意义。