水溝口水庫防汛路改造及邊坡滑坡處理措施

殷建偉

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

1 工程概況

水溝口水庫坐落在河北省與山西省交界的張家口市懷安縣境內洪塘河支流水溝口河上， 壩址位于懷安縣蔓菁溝村附近。 水庫控制流域面積192km2，現狀總庫容730萬m3，是一座以防洪、灌溉為主的小（1）型水利樞紐工程。 水溝口水庫于1959年10月開工興建，經多次續建后于1969年底完工。2008—2011年水庫除險加固后達到現狀規模。

1.1 存在問題

水溝口水庫經過初建、續建和除險加固后，仍存在著許多問題，主要問題包括以下4點：

（1）水庫淤積嚴重，防洪標準不滿足500年一遇校核洪水標準。

（2）水庫防汛路為簡易土路，防洪標準低、路況很差，影響防汛搶險及水庫運營管理。

（3） 泄洪洞進水塔右岸側風化巖體存在塌岸的隱患，影響安全泄洪；洞身襯砌混凝土裂縫嚴重，部分裂縫和混凝土伸縮縫存在滲水現象；閘墩及洞身、出口消能設施底部受沖刷及凍融的影響， 局部混凝土剝落，鋼筋裸露、銹蝕。

（4）泄洪洞左側工作閘門止水失效，漏水嚴重；水庫電氣控制設備老化， 泄洪洞柴油發電機組功率不滿足運行要求；同時，庫區內通訊條件很差，不滿足大壩安全運行要求。

1.2 除險加固設計

水溝口水庫大壩被鑒定為三類壩，2020年9月對水溝口水庫進行除險加固設計， 除險加固項目主要包括：

（1）攔河壩加高設計，滿足500年一遇校核洪水標準。

（2）按10年一遇標準改造水庫防汛路，對路面進行硬化設計。

（3）對泄洪洞進水塔右岸側風化巖體噴錨支護；閘墩、 洞身及出口挑流消能設施混凝土缺陷進行處理，消能工邊墻、護坦進行加固。

（4）對存在漏水問題的閘門止水更新改造，更換控制柜元器件，更換柴油發電機組。

（5）增加水庫通訊設施。

2 水庫防汛路基本情況

水庫防汛路沿水溝口水庫和水溝口兩庫之間河道左岸布置， 其功能主要為滿足水庫運營管理及防汛通行要求， 水庫防汛路連接水溝口水庫及水溝口兩庫壩頂。 現狀水庫防汛路路長7.3km， 道路縱坡1.4%， 路面寬度3.0～3.5m， 路面結構大部分為土路面，局部為泥結碎石路面。

由于地形、投資等原因限制，現狀水庫防汛路線路布置高程普遍較低， 大部分路段沿水溝口河岸灘布置，防洪標準低于10年一遇，其中有4處為穿越主河槽的過水路面， 汛期時此4處路段均被洪水淹沒、局部被完全沖毀，道路基本不具備防洪能力，無法滿足水庫管理單位的運營管理以及防汛通行要求，無法保障管理人員出行安全。

3 水庫防汛路改造總體方案

本次水庫防汛路改造工程方案為： 對水庫防汛路進行分段改造， 根據不同的處理方式共劃分為10段；水庫防汛路基本沿現狀道路路線布置，僅對4處過水路面進行改線設計，充分考慮建設投資情況，設計防洪標準為10年一遇； 路面設計標準軸載為雙輪組單軸100kN，起始段（一庫至二庫方向2.5km）路面結構采用混凝土路面結構形式， 其他處理段采用泥結碎石路面結構形式，路基鄰水側設置漿砌石擋墻；路面寬度布置為3.5m，局部設置錯車道；縱斷設計按河道設計水位控制，考慮河道浪高、壅高等因素，路基安全超高按不小于0.56m控制，道路路面結構總厚0.24m，即水庫防汛路設計路面高程按高出10年一遇防洪標準設計水位不小于0.8m控制。

2021年4月底水庫防汛路開始施工，2021年7月，在強降雨天氣的影響下，水庫防汛路路段8邊坡出現滑坡， 對水庫防汛路的施工及通行造成了較大的影響，急需進行處理。

4 滑坡地質概況

2021年7月，在強降雨天氣之后，水庫防汛路路段8邊坡發生滑坡， 經現場施工測繪及地勘調查，并結合上一設計階段水溝口水庫地質勘察初步設計報告成果， 可以發現本路段主要屬土巖雙層結構和巖石單一結構，按滑坡體的物質組成劃分為巖質滑坡，滑動面為平面型滑動面，滑坡面積約1350m2，滑動面平均厚度約2.5m。

4.1 滑坡的形成機制簡述

滑坡產生的根本原因可大致分為兩類： 自然原因和人為原因。

4.1.1 自然原因發生的滑坡

這種類型滑坡的誘發因子主要包括： ①雨水；②地震活動；③火山活動等。這些誘發因子可以改變邊坡巖土體的外形、結構、強度及穩定性等，是滑坡產生的主要機制。

在實際生活中，滑坡多發生在雨季，而且大部分滑坡都有著“大雨大滑，小雨小滑，無雨不滑”的特點，在民間一直有“十滑九水”的說法，可見雨水與滑坡之間有著極為密切的聯系。 雨水對滑坡的影響作用表現在：它可以軟化邊坡滑面，降低邊坡巖、土體的強度，潛蝕邊坡巖、土，增大邊坡巖、土容重，在邊坡內部產生水壓力，對透水巖層產生浮托力等，尤其在軟化邊坡滑面和降低邊坡巖、 土體強度的作用最為明顯。

地震活動和火山活動引發的滑坡具有滑坡規模大、形成時間短和破壞力強的特點，在地震活動和火山活動的突發作用下， 處于極限平衡或接近極限平衡的邊坡在瞬間出現裂縫，并開始下滑。地震活動和火山活動引發的滑坡具有不可避免性， 滑坡大小程度與地震震級與烈度和火山活動強度有明顯的關系。

4.1.2 人為原因發生的滑坡

這種類型滑坡的誘發因子主要是人類不合理的工程活動，如施工過程中開挖了邊坡坡腳、在坡體上部堆載、爆破作業、邊坡排水方式的改變和對坡面植被的破壞等。 其誘發滑坡的實質機理可以概括為邊坡內部抗滑力與下滑力失衡， 邊坡內部的穩定性遭到破壞。

滑坡是在以上一種或多種誘因耦合作用下產生的形變，而產生滑動的一種地質災害現象。

4.2 水庫防汛路滑坡原因分析

邊坡穩定性受自身地質構造條件、自然原因及人為原因的綜合影響。 邊坡的地質構造條件在經過多年地質演變下處于相對穩定狀態；而自然原因及人為原因是難以控制的，邊坡的地質構造條件變化常常表現為自然原因及人為原因對原穩定邊坡結構破壞，所以自然原因及人為原因是影響滑坡穩定性的主要原因。 本工程滑坡發生的主要原因分析如下：

（1） 自然原因。 降雨是誘發滑坡的重要自然因子。發生強降雨時，雨水沿坡體表面流動并滲入到坡體中，加大了坡體重量，增加了坡體的下滑力，并使坡體內部巖土凝聚力減小，其抗剪強度隨之降低。當雨水滲透到隔水層頂面時， 聚集的雨水使頂面巖土內摩擦角減小，從而形成滑面。同時邊坡內的地下水形成較大的靜水壓力會產生向上的浮力， 削弱了坡體重量的法向應力，降低了坡體的抗滑力，造成邊坡滑動。

（2）人為原因。有利的坡度和臨空面是發生滑坡的基礎條件。 在水庫防汛路施工過程中沒有發生人為破壞邊坡或坡降的行為， 坡體底部沒有出現臨空面。

綜上所述， 強降雨是造成水庫防汛路出現滑坡的主要原因。

5 滑坡處理措施建議

根據上述滑坡原因分析， 水庫防汛路邊坡滑坡處理建議如下：

（1）設置抗滑塊石垛，在滑坡前緣抗滑區域用塊石進行反壓，同時對水庫防汛路進行改線設計。

（2）削坡減重，對滑坡的主滑段進行減重，清除坡面浮土、松石，挖除欠挖部分。

（3）減輕水的危害，對滑坡后緣以上的現狀灌渠進行清理，使其發揮截水溝的作用。

本著治坡與治水相結合的原則， 可以對處理后的滑坡坡面一定范圍內進行混凝土噴護， 使降雨不再進入滑坡體和滑面。

滑坡的成因復雜、影響因素較多，因此需要結合滑坡現場實際情況并綜合使用幾種措施， 才能達到治理滑坡的目的。

6 結語

水溝口水庫防汛路改造是為了滿足水庫運營管理及防汛通行，保障管理人員出行安全。本文通過對水庫防汛路改造方案的總體介紹和說明， 到針對水庫防汛路滑坡從形成機制到原因的簡要分析， 最終提出了滑坡處理建議。對后續該類工程的設計實施、道路滑坡形成原因及針對性處理措施建議具有借鑒意義。