滕玉楠,馬得蓮
(1.溫州市珊溪水利樞紐管理局,浙江 溫州 325000;2.浙江珊溪經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限責(zé)任公司,浙江 溫州 325000)
趙山渡引水工程為國家重點(diǎn)建設(shè)工程—溫州珊溪水利樞紐組成部分之一,由引水樞紐和引水渠系組成。引水渠系總長63 km,設(shè)計(jì)年供水總量7.3億m3。工程于2001年底投入運(yùn)行。
2009年8月,受8號臺風(fēng)莫拉克影響,趙山渡引水渠系南干渠許岙隧洞出口洞臉右側(cè)山坡發(fā)生滑坡,造成引水渠系曹村節(jié)制閘上游側(cè)明洞、暗渠段均被泥石覆蓋,覆蓋厚度約為3~5 m,同時滑坡山體后側(cè)的未滑坡山體上發(fā)現(xiàn)多處裂縫(其中裂縫最寬處達(dá)35 cm左右),裂縫多位于原洞臉排水溝附近,其中幾條裂縫橫貫排水溝,排水溝基本失去原有排水功能。
由于引水渠系肩負(fù)溫州450萬人飲水重任,是溫州的最大的民生工程,而許岙隧洞出口洞臉右側(cè)山體發(fā)生第2次滑坡的可能性較大,必須及時采取相應(yīng)的工程措施進(jìn)行處理,消除安全隱患,確保溫州“生命線”正常運(yùn)行。
許岙隧洞出口洞臉右側(cè)山體滑坡后,暫時處于穩(wěn)定的狀態(tài),但是滑坡體后面的山體由于坡度較陡,其中山體最陡處角度約為75°,并且在原排水溝位置及附近出現(xiàn)了5條較大的裂縫,其中1條寬約35 cm,4條寬約20 cm,且這些裂縫均在發(fā)展擴(kuò)大。同時原排水溝出現(xiàn)裂縫(貫穿型),山體來水通過排水溝裂縫進(jìn)入滑坡側(cè)山體內(nèi),使排水溝失去了原有的排水功能,增加了右側(cè)山體第2次滑坡的可能性。
許岙隧洞出口段山坡坡度大約20°,地表出露第四系上更新(dlQ3)坡洪積的黏土、含礫石粉質(zhì)黏土,厚度5.0~15.0 m?;鶐r為侏羅系上統(tǒng)c段第三亞段(J3C3)青灰色晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r,致密堅(jiān)硬,塊狀,強(qiáng)風(fēng)化帶厚2.0~3.0 m。本區(qū)地下水以孔隙潛水和基巖裂隙水為主,受地表水和大氣降水補(bǔ)給,沿溝谷、河道排泄。地下水位埋深一般為0.5~1.0 m,局部大于1.5 m。
許岙隧洞出口段覆蓋層厚度較大,滑坡發(fā)生后,邊坡土體破壞蠕動,由于邊坡穩(wěn)定主要受黏土、含礫石粉質(zhì)黏土控制,工程地質(zhì)條件差,應(yīng)注意其變形和穩(wěn)定問題。
技術(shù)處理目標(biāo)是通過采取相應(yīng)的工程措施,使許岙隧洞出口洞臉右側(cè)山體滿足邊坡穩(wěn)定要求,防止右側(cè)山體發(fā)生第2次滑坡、確保工程安全運(yùn)行。主要從以下3方面入手:①對已產(chǎn)生的滑坡體,盡量不去擾動;②對已產(chǎn)生裂縫的,發(fā)生第2次滑坡可能性較大的部分山體進(jìn)行處理;③加強(qiáng)對曹村節(jié)制、退水閘閘室段的保護(hù)。
許岙隧洞出口渠道被泥石覆蓋厚度約為3~5 m,是否對渠道有安全影響,需進(jìn)行渠道結(jié)構(gòu)安全復(fù)核。復(fù)核時覆蓋深度取4 m,覆蓋層容重取19 kN/m3,水深取1 m,水容重取10 kN/m3。頂板按兩端固端,取單位寬度進(jìn)行計(jì)算。
2.4.1 荷載計(jì)算
板自重:g1=0.4×25=10 kN/m;
覆蓋層重:g2=4×19=76 kN/m;
水重:g3=1×10=10 kN/m;
γGg=1.05×96=101 kN/m。
2.4.2 彎矩計(jì)算
M=ql2/12=92 kN?m。
2.4.3 配筋計(jì)算
h=400 mm;a=25 mm;h0=400-25=375 mm;b=1000 mm;
as=γdM/fcbh02=1.25×92/(11.9×0.375×0.375×1000)=0.07;
ξ=1-(1-2×as)0.5=0.073;
As=fcξ bh0/fy=11.9 ×0.073 ×1000 ×375/300=1085mm2。
2.4.4 復(fù)核結(jié)論
通過復(fù)核計(jì)算,引水結(jié)構(gòu)原配筋滿足強(qiáng)度要求。第1次塌方后的覆蓋物不會對引水渠道造成破壞。
2.5.1 滑坡體后側(cè)山體處理
對滑坡體后側(cè)不穩(wěn)山體進(jìn)行削坡處理,根據(jù)工程實(shí)際情況,對滑坡體右側(cè)山體進(jìn)行削坡,削坡坡度為1∶3;對滑坡體上游側(cè)山體進(jìn)行削坡,削坡坡度為1∶2。削坡時應(yīng)注意對現(xiàn)有山體的保護(hù),同時不得擾動已有滑坡體。根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 386—2007),對處理后山體邊坡進(jìn)行改革穩(wěn)定復(fù)核。采用圓弧滑動法對進(jìn)行削坡處理后的山體進(jìn)行邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算 [采用穩(wěn)定滲流期抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算(有效應(yīng)力法)],計(jì)算公式如下:
式中:
b為條塊寬度,m;
W為條塊重力,W=W1+W2+ρwZb,kN;
W1為在邊坡外水位以上的條塊重力,kN;
W2為在邊坡外水位以下的條塊重力,kN;
Z為邊坡外水位高出條塊底面中點(diǎn)的距離,m;
u為穩(wěn)定滲流期邊坡中的孔隙壓力,kPa;
β為條塊的重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角,°;
γw為水的重度,kN/m3;
C'、 ψ'為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),kN/m3,°。
滑坡體右側(cè)山體、滑坡體上游側(cè)山體邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果簡圖見圖1、圖2。邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果見表1。
圖1 滑坡體右側(cè)山體邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果簡圖
圖2 滑坡體上游側(cè)山體邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果簡圖
表1 邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表
根據(jù)計(jì)算結(jié)果,可知進(jìn)行削坡處理后的山體邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
2.5.2 洞臉排水溝處理
對洞臉右側(cè)山體進(jìn)行削坡處理的部位,在削坡頂部外側(cè)一定距離,新設(shè)C20W4F50混凝土洞臉排水溝。
2.5.3 滑坡體底腳處理
為了防止已有滑坡體對曹村節(jié)制、退水閘產(chǎn)生不利影響,在已有滑坡體底腳新建C20F50混凝土擋墻,根據(jù)工程情況,新建C20F50混凝土擋墻高3.60 m。擋墻底部采用厚0.40 m的C20F50混凝土;墻體高2.70 m,頂寬0.5 m,一側(cè)底板以上直立,另一側(cè)底板以上坡度為1:0.5。擋墻設(shè)水平間距為 2.50 m的D10 cmPVC排水管,背水側(cè)用350 g/m2的土工布包裹碎石進(jìn)行反濾。
通過以上技術(shù)方案的實(shí)施,許岙隧洞出口山體滑坡得到了很好的處置,保證了水利工程的安全運(yùn)行。在本次搶險(xiǎn)方案的編制和實(shí)際運(yùn)用中得到如下啟示:
(1)地質(zhì)條件是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)因。引水工程線路較長,在工程線路布置中,應(yīng)盡量避開地質(zhì)條件較差的山體。
(2)山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害,多因排水不暢引起,排水不暢是外因。引水渠道 (隧道)洞臉部位應(yīng)設(shè)置完備的排水系統(tǒng)。
(3)水利工程運(yùn)行單位應(yīng)做好水工建筑物及周邊環(huán)境的巡檢,尤其抓好在臺風(fēng)雨到來之前的檢查工作。
(4)對重要的水工建筑物以及周邊山體采取工程觀測手段。
(5)對已發(fā)生的山體滑坡等自然災(zāi)害,首先采取前期處置。措施有 “閉縫、隔離、疏導(dǎo)”等,避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。
(6)采取工程措施。具體有對不穩(wěn)定體削坡處置;恢復(fù)原有排水系統(tǒng);增設(shè)擋墻護(hù)坡等設(shè)施。