水利水電工程中的滑坡和防冶

 1、前言:我國目前正處于一個前所未有的水利水電建設(shè)高潮時期，邊坡穩(wěn)定和滑坡防治工作十分嚴(yán)竣。在以往的建設(shè)過程中，邊坡失穩(wěn)事件屢屢發(fā)生，造成了生命和財產(chǎn)的巨大損失，本文擬簡要回顧水利水電邊坡中滑坡防治的有關(guān)問題。

2水利水電工程滑坡的誘發(fā)因素

2.1地面開挖

應(yīng)該說地面開挖是最為常見的誘發(fā)滑坡的因素。在水利水電工程界，漫灣、天生橋二級等工程的邊坡失穩(wěn)事件是眾所周知的。進(jìn)入21世紀(jì)，由于邊坡開挖導(dǎo)致的失穩(wěn)事件仍屢次發(fā)生。

2001年6月23日至7月27日，四川紫坪鋪水利樞紐工程2#導(dǎo)流洞出口曾發(fā)生四次滑動，終于導(dǎo)致全面解體。邊坡位于F3斷層帶所形成的槽谷下部，開挖總高度約50m?；瑒游镔|(zhì)為第四紀(jì)堆積體，沿覆蓋層與基巖接觸面滑動，并在滑坡范圍以外形成多條拉裂縫。

2.2地下開挖

由于地下開挖導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)和滑坡，在采礦工程中屢有發(fā)生。1980年6月3日凌晨，湖北省鹽池河磷礦由于地下開挖導(dǎo)致突發(fā)性滑坡，崩塌巖體達(dá)一百萬立米，埋沒了鄰近的村莊，287人喪生。陜西韓城發(fā)電廠與年產(chǎn)20萬噸原煤的象山煤礦相鄰。由于煤層開采，在中央形成了一個采空區(qū)。1982年發(fā)現(xiàn)干煤棚柱體傾斜，柱基隆起開裂等現(xiàn)象。自1985年開始，在長達(dá)近20年的時間內(nèi)，先后進(jìn)行了兩次大規(guī)模的整治，但邊坡至今未停止變形。

甘肅昌馬水庫右岸導(dǎo)流泄洪隧洞在開挖過程中發(fā)生大范圍的塌方導(dǎo)致的巖體開裂，邊坡變形加劇，這是水利水電工程中由地下開挖誘發(fā)邊坡變形的一個例子，該工程隨后實(shí)施了大規(guī)模的加固工作。

地下開挖導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的另一種值得重視的情況是由于隧洞洞口開挖導(dǎo)致的滑坡。龍灘水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口附近曾發(fā)生規(guī)模較大的崩滑，1996年在萬家寨隧洞口突然發(fā)生的塌方導(dǎo)致剛下班的十余人喪生。

2.3填方

在飽和軟粘土上修建堤壩，當(dāng)施工速率較高時，經(jīng)常會發(fā)生滑坡。飽和粘土通常壓縮性很大，而滲透系數(shù)很小，如果施工速率過快，則孔隙水壓力無法及時消散，導(dǎo)致滑坡。為了保證在軟基上修筑壩的穩(wěn)定性，需要控制施工速率，同時可采取一定的工程措施。例如通過砂井、塑料板排水或真空預(yù)壓等技術(shù)加速水壓力消散。

在已有的邊坡頂部不適當(dāng)?shù)靥罘綁狠d，也可能觸發(fā)滑坡。

1985年12月24日下午3時，天生橋二級水電站首部右側(cè)擋土墻施工時發(fā)生滑坡。雖然坡高僅30m，但導(dǎo)致了正在基坑內(nèi)施工的48人喪生。這一滑坡的主要原因是坡內(nèi)存在一層飽和軟粘土。但是將開挖基坑的土又壓到邊坡頂部，也是觸發(fā)滑坡的一個因素。

2004年1月17日凌晨5時30分，位于火溪河右岸的水牛家電站泄洪洞出口下方邊坡發(fā)生了突發(fā)性滑坡。這一滑坡與出碴土料直接堆放在邊坡頂部有一定的關(guān)系。坡體從右岸“飛”過火溪河，“跳躍”到左岸灘地，摧毀左岸水電五局的拌合樓、值班住房（活動房）、變壓器站、試驗(yàn)室等臨建設(shè)施，造成2名職工當(dāng)場死亡，并使坡體上方正在施工的水電十四局挖掘機(jī)翻滾下坡，一名司機(jī)重傷的重大事故。

2.4降雨

暴雨是導(dǎo)致滑坡和泥石流的主要觸發(fā)因素。前述紫坪鋪工程導(dǎo)流洞的滑坡就與都江堰地區(qū)持續(xù)一個月頻繁降雨有直接關(guān)系。位于長江支流青干河上的千將坪滑坡是三峽工程蓄水后首次出現(xiàn)的一個大規(guī)模邊坡失穩(wěn)事件。2003年6月21日至7月11日該地區(qū)持續(xù)強(qiáng)降雨。總降雨量達(dá)162.7毫米?；掳l(fā)生于7月13日零時20分，失穩(wěn)巖體最大坡高達(dá)220m，下滑巖體達(dá)2000余萬m3。邊坡水平位移200余米，垂直落差100余米。這次滑坡已證實(shí)有14人死亡，10人失蹤。

泄洪雨霧誘發(fā)的滑坡是在水利水電工程中常見的一種特殊的邊坡失穩(wěn)形式。水電工程樞紐建筑物常布置在狹窄的河谷，通過溢洪道泄放的洪水的強(qiáng)度超過自然界暴雨幾百倍。在這種情況下，承受泄洪雨霧的邊坡可能失穩(wěn)，給工程帶來重大危害。位于黃河上游的龍羊峽電廠虎山坡滑坡即是一個典型的實(shí)例。位于龍羊峽電站下游的李家峽電站下游的“三一”滑坡是又一個泄洪雨霧誘發(fā)的失穩(wěn)的邊坡。

2.5水庫蓄水誘發(fā)的滑坡

在水庫蓄水引起的滑坡中，意大利瓦依昂滑坡是典型的災(zāi)難性事故例子。在瓦依昂滑坡發(fā)生前二年，我國拓溪水電站庫區(qū)于1961年3月6日也發(fā)生過一次災(zāi)難性的高速滑坡?；峦瑯影l(fā)生于水庫首次蓄水。邊坡巖體為前震旦系溪群細(xì)砂巖和夾泥薄層板巖，巖體沿順層面滑動，滑坡發(fā)生于下午6時，產(chǎn)生浪高21m，涌浪越過壩頂使位于壩面上工作的70余名工人喪生。

3工程邊坡的加固

3.1減載和壓坡

削頭和在坡趾壓坡是提高邊坡穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)也是最有效的手段，如果能將上部減載的土料壓到坡趾，則是更佳的選擇。

天生橋二級水電站廠房高邊坡在開挖過程中發(fā)生大面積的開裂滑移后，在坡頂60m高程以上減載22萬立米，對扼制滑坡體進(jìn)一步變形起到了重要作用。新西蘭Clyde壩庫區(qū)邊坡的冶理，主要工程手段就是將開挖排水洞的石碴壩壓在不穩(wěn)定山體的坡趾上。

3.2排水工程

排水對于提高邊坡的穩(wěn)定性具有重要作用。邊坡排水可分為地面排水和地下排水兩大類。對于規(guī)模巨大的邊坡加固工程，僅僅依靠表面排水是不能有效地降低地下水位、提高邊坡安全度的。通過邊坡內(nèi)的排水洞，大幅度降低地下水位，是增加邊坡穩(wěn)定性的戰(zhàn)略性工程措施。

在工程邊坡中使用排水洞降低水位，已有大量成功的實(shí)例。三峽船閘北坡斷面2003年11月，坡內(nèi)的地下水位均被壓到排水廊道底板以下5一10m。由于排水廊道的存在，在距邊坡表面約30~50m范圍內(nèi)形成了一個疏干區(qū)，大大提高了邊坡的穩(wěn)定性。

水利水電工程庫區(qū)的高邊坡還經(jīng)常面臨水庫因水位變動導(dǎo)致的穩(wěn)定性問題。對于庫水位以下部分的山體不存在常規(guī)的重力式排水條件，可采用水泵抽水強(qiáng)制排水。上述新西蘭Clyde壩對庫水位以下的排水洞采用了抽水排水的方案。

3.3錨固技術(shù)

近年來，巖土鉆鑿技術(shù)有了很大的進(jìn)步。各種錨固鑿巖機(jī)的出現(xiàn)，使風(fēng)動和液動鉆孔的效率有了極大的提高。巖土鉆機(jī)的國產(chǎn)化程度也有了很大的提高，值得一提的是，在常規(guī)鉆機(jī)中配用潛孔錘技術(shù)，可以使鉆進(jìn)效率大幅度提高，由于鉆壓和轉(zhuǎn)速低，防斜效果好。

在以砂礫和塊石為主的堆積體中鉆孔，難以保證成孔。近期，我國巖土錨固界使用偏心潛孔錘，開發(fā)了堆積體錨索成孔技術(shù)，在小灣水電站左岸以孤石為主的堆積體的不良地質(zhì)條件下取得了突破性的進(jìn)展。

回顧巖土工程預(yù)應(yīng)力錨索發(fā)展的歷史，大致經(jīng)歷過第一代有粘結(jié)無保護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索；第二代無粘結(jié)雙層保護(hù)錨索和第三代分散壓縮型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索的過程。中國水利水電科學(xué)研究院近期引進(jìn)開發(fā)了一個新型的分散壓縮型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索體系，是第三代錨索中較為先進(jìn)的一種。該錨索體系克服了第一代和第二代錨索體系的各種缺陷，具有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）內(nèi)錨頭受力均勻，具有極強(qiáng)的抗拉拔超載能力，可縮短錨固段長度；

（2）不再使用波紋套管，結(jié)構(gòu)緊湊，漿液在孔內(nèi)流動暢通，有利于注漿密實(shí)，提高了內(nèi)錨頭的可靠性，減少預(yù)應(yīng)力損失；

（3）整個錨索體系全程防銹，大大延長了使用壽命。

（4）錨索是在工廠按嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來的一個產(chǎn)品，和在現(xiàn)場半露天狀態(tài)下由未經(jīng)培訓(xùn)的工人生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，其質(zhì)量保證體系更加可靠。

（5）錨索以成卷形式運(yùn)到現(xiàn)場，通過吊車或卷揚(yáng)機(jī)送入孔內(nèi)，施工簡單方便，改變了以往在現(xiàn)場綁扎，幾十個人肩抗手抬的落后工藝。

（6）該內(nèi)錨頭結(jié)構(gòu)形式不再需要波紋管，不僅節(jié)省了成本，還縮小了鉆孔孔徑，300噸級孔徑僅為174mm，200噸級以下孔徑為140mm，因此在經(jīng)濟(jì)方面也具有競爭力。

3.4鋼筋

混凝土支擋結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土支擋結(jié)構(gòu)系指抗滑樁、抗剪洞、錨固洞以及各種形式（重力式、扶壁式）的擋墻。使用這些混凝土結(jié)構(gòu)加固邊坡，在我國水電和鐵道交通建設(shè)中都取得了較好的效果。特別是遇到風(fēng)化破碎巖體、預(yù)應(yīng)力錨索難以成孔時，更需考慮使用抗滑樁等混凝土結(jié)構(gòu)。

將預(yù)應(yīng)力錨索和抗滑樁的組合結(jié)構(gòu)，即在抗滑樁的頂部設(shè)里錨索，使抗滑樁成為兩端都具有固定端的結(jié)構(gòu)，以提高其承載能力。此類結(jié)構(gòu)在各行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。

在邊坡的頂部和趾部位里已定，無法放緩其坡度時，通過伸出的懸臂抗滑樁，提供一個反壓力，將邊坡的坡度降下來，是一種可以考慮的工程措施。近期，小灣水電站在處理飲水溝堆積體時采用了這一種方法，懸臂高達(dá)30m。但樁身拉有165根預(yù)應(yīng)力錨索，故已不是真正意義的懸臂。

滑坡 預(yù)應(yīng)力 工程

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