某水電站堆積體邊坡穩(wěn)定分析與治理措施

張憲林(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽(yáng) 550081)

某水電站堆積體邊坡穩(wěn)定分析與治理措施

張憲林
(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽(yáng) 550081)

堆積體通常處于臨界狀態(tài)，一遇開(kāi)挖和強(qiáng)降雨即可能發(fā)生開(kāi)裂、解體和滑坡,給人員安全和工程順利建設(shè)帶來(lái)危害，論文通過(guò)一個(gè)已發(fā)生滑坡的堆積體進(jìn)行穩(wěn)定分析，根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算分析成果逐步對(duì)堆積體邊坡采取相應(yīng)的治理措施，治理措施從易到難，采取綜合治理的措施，最大限度地降低工程投資，為其他類(lèi)似邊坡穩(wěn)定分析與治理措施制定提供借鑒。

堆積體邊坡；穩(wěn)定分析；治理措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.013

1 工程簡(jiǎn)介

某水電站堆積體邊坡位于發(fā)電廠房下游300m處，堆積體邊坡由第四系崩塌堆積層及殘坡積層構(gòu)成，地形相對(duì)平緩，自然地形整體坡度21°，崩塌堆積層成分為孤石、塊碎石及黏土，殘坡積層成分為土黃色、褐黃色、少量褐色黏土夾少量碎石。下伏基巖主要為泥頁(yè)巖，巖層傾角21°～29°，在堆積體與下伏基巖接觸部位有一層厚2～5m褐黑色砂質(zhì)黏土夾少量碎石層，透水性差，構(gòu)成邊坡變形滑動(dòng)的底滑面。堆積體分布高程1150～1350m，長(zhǎng)約700m，寬150～500m，厚度10～45m，估算方量600×104m3。

在水電站建設(shè)期間，堆積體邊坡經(jīng)監(jiān)測(cè)處于緩慢蠕動(dòng)變形狀態(tài)中，期間對(duì)堆積體邊坡進(jìn)行了地質(zhì)勘探并制定了治理措施，主要以地表截排水+地下排水+抗滑樁進(jìn)行治理，2012年3月開(kāi)始對(duì)堆積體進(jìn)行治理，2012年6月起工程區(qū)域連續(xù)強(qiáng)降雨，在暴雨或連續(xù)降雨后地表水大量入滲導(dǎo)致堆積體處于短時(shí)飽水狀態(tài)，并降低下部與基巖接觸帶褐黑色砂質(zhì)黏土層的力學(xué)參數(shù)，加速了堆積體邊坡的變形速度，2012年7月底，最終導(dǎo)致堆積體邊坡發(fā)生約局部約97×104m3的滑坡，順坡向最大滑動(dòng)位移約18m。

堆積體邊坡發(fā)生滑坡時(shí)，堆積體治理措施只完成10%左右，尚未形成有效的支擋措施。

2 堆積體邊坡穩(wěn)定計(jì)算

為查明堆積體滑坡后性狀的變化，同時(shí)為堆積體治理措施提供依據(jù)，在堆積體范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充勘探，并對(duì)取樣進(jìn)行了室內(nèi)常規(guī)物理力學(xué)和抗剪試驗(yàn)，為穩(wěn)定計(jì)算提供技術(shù)依據(jù)。為了監(jiān)測(cè)堆積體在治理過(guò)程中的變形，為施工治理提供安全保證，在堆積體范圍內(nèi)布置多項(xiàng)監(jiān)測(cè)設(shè)施[1]。

2.1 堆積體邊坡級(jí)別及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本堆積體邊坡位于水電站廠房下游300m左右,堆積體邊坡失事僅對(duì)建筑物正常運(yùn)行有影響而不危害建筑物安全和人身安全，根據(jù)《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL 5180—2003），確定為Ⅲ級(jí)邊坡[2]。

堆積體邊坡長(zhǎng)期處于天然狀況，在暴雨時(shí)，地表水入滲，堆積體內(nèi)部一定范圍飽水，接觸帶內(nèi)有暫態(tài)水，由此分析，堆積體主要有持久工況與短暫工況2種工況控制。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，邊坡持久狀況下取安全系數(shù)1.10，短暫工況下取安全系數(shù)為1.05。

2.2 堆積體邊坡穩(wěn)定計(jì)算方法

根據(jù)堆積體邊坡的性狀，采用理正巖土計(jì)算軟件（邊坡穩(wěn)定分析模塊）進(jìn)行計(jì)算分析，整體沿基巖面滑動(dòng)（復(fù)合形滑面）采用摩根斯坦—普萊斯法，局部近似圓弧滑動(dòng)采用簡(jiǎn)化畢肖普法。

觀察組患者術(shù)后引流管留置時(shí)間、鎮(zhèn)痛時(shí)間及下床時(shí)間均較對(duì)照組顯著縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)表3。

2.3 滑動(dòng)模式分析

堆積體區(qū)域?yàn)樯罡采w層邊坡，地表為崩塌堆積孤石、塊碎石及黏土，結(jié)構(gòu)松散，其下為殘坡積黏土夾塊碎石，下伏基巖為泥巖、泥灰?guī)r，殘坡積層底部有一層褐黑色砂質(zhì)黏土，屬不透水層，暴雨后坡面排水不暢，雨水下滲，覆蓋層與基巖接觸帶土體性狀?lèi)夯又旅骈_(kāi)挖、局部堆渣或回填土過(guò)高形成陡坡等不利因素影響，強(qiáng)降雨后邊坡發(fā)生蠕變開(kāi)裂，持續(xù)發(fā)展，滑面貫通后產(chǎn)生滑坡，根據(jù)地表變形觀測(cè)資料及地質(zhì)資料分析，中上部沿覆蓋層與基巖接觸帶滑動(dòng)，下部從覆蓋層內(nèi)部剪出，上部區(qū)域滑動(dòng)方向?yàn)楹哟财掠危芮熬壿^厚且底界面較緩堆積體阻擋，中下部滑動(dòng)趨勢(shì)向河床方向偏轉(zhuǎn)。根據(jù)邊坡滑動(dòng)方向，計(jì)算選取4個(gè)折線典型的剖面進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核。

2.4 穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

對(duì)選取的4個(gè)典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核，復(fù)核成果表明，現(xiàn)狀邊坡3個(gè)剖面暴雨工況邊坡安全系數(shù)略小于1，平均安全系數(shù)約0.93，遭遇強(qiáng)降雨情況下仍有滑動(dòng)的可能；持久工況各剖面安全系數(shù)均大于1，平均安全系數(shù)約1.01，但均小于持久工況穩(wěn)定安全系數(shù)1.1，說(shuō)明堆積體邊坡在持久工況下整體穩(wěn)定，但仍存在蠕動(dòng)變形。

同時(shí)，通過(guò)計(jì)算分析得出堆積體邊坡自上而下的剩余下滑力分布情況，從計(jì)算的剩余下滑力分布情況來(lái)看，堆積中上部剩余下滑力持續(xù)增大，至堆積體邊坡前緣剩余下滑力減小，說(shuō)明邊坡滑坡屬于推移型破壞模式。

3 工程處理措施研究

結(jié)合計(jì)算情況工程處理措施逐步實(shí)施。

3.1 坡面修整

根據(jù)現(xiàn)有地形，上部已垮塌的臨時(shí)建筑全部搬離，松散覆蓋層、垮塌的擋墻等予以挖除，結(jié)合支擋措施對(duì)坡面適當(dāng)進(jìn)行削坡整治，削坡坡比控制在1:2～1:3。下部邊坡根據(jù)實(shí)測(cè)地形采取挖填相結(jié)合方式進(jìn)行修整，坡面修整后采用鋼筋混凝土框格梁進(jìn)行支護(hù)，框架梁節(jié)點(diǎn)采用錨桿與坡面錨固，框架梁護(hù)坡及坡面修整后形成的各級(jí)馬道、寬緩平臺(tái)采取覆土并植草綠化，坡面修建多級(jí)排水溝，最大限度減少坡面集水與匯流。堆積體邊坡坡腳回填部分石渣，并用鉛絲石籠壓腳護(hù)坡，以提高邊坡的整體穩(wěn)定性。

但受渣場(chǎng)容量制約，且考慮削坡過(guò)多，會(huì)影響滑坡體上部及周?chē)吰路€(wěn)定，不宜再增加削坡量。坡面經(jīng)修整后，對(duì)選取的典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，暴雨工況下安全系數(shù)平均值由0.93提高到0.97，持久工況下安全系數(shù)平均值由1.01提高到1.03，安全系數(shù)有一定的提高，剩余下滑力減小約18%，但仍然較大，需要采取其他治理措施。

3.2 地表截排水

堆積體邊坡采取覆土植草綠化，將各級(jí)馬道、道路設(shè)置截排水溝引排坡面匯水，將坡面匯水分級(jí)集中引入永久排水系統(tǒng)中。

3.3 地下排水

堆積體邊坡表面覆土植草、完善地表排水等措施后，可以減少地表水的下滲，但無(wú)法從根本上降低原有地下水位，且無(wú)法避免持續(xù)強(qiáng)降雨條件下地表水下滲，采取主動(dòng)降低地下水位的措施是最行之有效的辦法，治理措施首先考慮了設(shè)置排水洞來(lái)降低堆積體內(nèi)部地下水位。

整個(gè)堆積體底部設(shè)置3層排水洞，范圍可覆蓋堆積體滑動(dòng)段大部分范圍，排水洞頂部設(shè)置3道110mm@3m排水孔，夾角30°，排水孔間隔布置，內(nèi)置塑料花管。

考慮排水措施后，堆積體邊坡安全系數(shù)暴雨工況提高到1.00，持久工況下安全系數(shù)平均值提高到1.05，下滑力減小13%。計(jì)算成果表明，設(shè)置排水洞后，邊坡下滑力減小明顯，但仍有較大下滑力，最大單寬剩余下滑力600t左右，需采取其他工程措施進(jìn)行治理。

3.4 滑坡體支護(hù)方案

根據(jù)下滑力計(jì)算，上部為主要滑動(dòng)段，下部為阻滑段，為充分發(fā)揮阻滑段作用，將支擋措施集中放在河道邊是最經(jīng)濟(jì)的，但由于支擋措施布置集中，工程量大，難以在一個(gè)枯水期完成，需考慮多級(jí)支擋措施。

根據(jù)剩余下滑力分布情況，如果支擋措施統(tǒng)一布置上部，則剩余下滑力巨大，難以支擋，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。各剖面選擇在不同部位與高程分級(jí)進(jìn)行治理，治理措施與該部位的剩余下滑力相適應(yīng)。

考慮到施工進(jìn)度、安全及投資，支護(hù)方案主要以機(jī)械鉆孔樁+樁頂錨索為主，抗滑樁沿整個(gè)堆積體分五級(jí)實(shí)施。整個(gè)堆積體共布置直徑2.2m的抗滑樁108根，樁頂采用聯(lián)系梁連接，樁頂布置2000kN級(jí)錨索。

3.5 施工過(guò)程中調(diào)整

設(shè)計(jì)方案實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)施過(guò)程中不斷改變的情況，結(jié)合相關(guān)監(jiān)測(cè)資料，在保證堆積體邊坡穩(wěn)定的前提下，為更好更快地完成堆積體的施工，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，抗滑樁樁定聯(lián)系梁調(diào)整為聯(lián)系板，局部部位修坡坡比調(diào)緩，局部排水孔加密，整個(gè)堆積體邊坡于2012年9月開(kāi)始實(shí)施，2013年4月基本完成。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，堆積體邊坡已經(jīng)歷了3個(gè)完整汛期的考驗(yàn)，通過(guò)堆積體范圍內(nèi)布置的監(jiān)測(cè)設(shè)施觀測(cè)成果表明，堆積體變形很緩慢，堆積體內(nèi)部未出現(xiàn)明顯剪切錯(cuò)動(dòng)跡象，說(shuō)明沒(méi)有新的滑動(dòng)面生成，地下水位略高于設(shè)計(jì)水位，推測(cè)部分排水孔可能經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行之后堵孔造成排水不暢，排水孔需要定期進(jìn)行檢查并掃孔，堆積體整體已經(jīng)基本收斂，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算分析成果逐步對(duì)堆積體邊坡采取相應(yīng)的治理措施，結(jié)果表明，貌似簡(jiǎn)單的坡面修整與截排水設(shè)施起到很好的作用，剩余下滑力減少了31%左右，降低了工程投資，為其他類(lèi)似邊坡穩(wěn)定分析與治理措施制定提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

【1】鄧華鋒,朱敏,原先凡,等.某大型堆積體邊坡成因機(jī)制分析及治理措施研究[J].巖土力學(xué),2013(S1)：285-292.

【2】柴賀軍,李巖,李海平,等.易滑堆積體邊坡穩(wěn)定性及治理工程分析[J].公路交通技術(shù),2011(6)：21-24.

StabilityAnalysis and Treatment Measures of AccumulationBodySlope in aHydropower Station

ZHANGXian-lin
（PowerchinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang550081，China）

Accumulation body is usually in a critical state, once the excavation and heavy rainfall is likely to cracking, collapse andlandslide, to personnel safety and smooth construction of harm. In this paper, through a has occurred landslide accumulation bodystability analysis. According to the stability calculation analysis of fruit gradually of accumulation body slope to take correspondingcontrol measures, control measures from easy to difficult, take comprehensive measures, maximum limit reduces the projectinvestment andother similar slope stabilityanalysisand controlmeasuresofmakingexperience.

accumulationbodyslope; stabilityanalysis; controlmeasures

TU478；TV713

B

1007-9467（2016）12-0061-03

2016-05-25

張憲林（1980～），男，新疆奇臺(tái)人，高級(jí)工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)與管理研究。