曹 建 平, 彭 仕 良
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610072)
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長河壩水電站土料場邊坡變形及采取的應(yīng)急處理措施
曹 建 平,彭 仕 良
(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都610072)
摘要:針對長河壩水電站土料場施工期后邊坡變形與工期緊迫的矛盾,在掌握料場基本地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,對邊坡變形進(jìn)行了分析和穩(wěn)定性評價,采取設(shè)置截排水溝、削坡減載、鋼管樁加固、加強變形監(jiān)測等應(yīng)急處理措施,確保了料場開采安全和施工進(jìn)度不受影響。
關(guān)鍵詞:邊坡變形;截排水溝;削坡減載;鋼管樁;長河壩水電站;土料場
1工程概述
長河壩水電站土料場是電站心墻防滲料的主料場,面積約72萬m2,開采坡高約520 m,共需開采礫石土壓實方約430萬m3。規(guī)劃開 采 坡 比 為1∶1,10 m坡高留一級馬道,實際開采臨時坡比為1∶0.5~1∶1,坡高15~30 m留有馬道。鄰近料場坡腳有村莊和集鎮(zhèn)。在開采過程中,由于開采順序不合理、邊坡支護不及時、坡度較陡,后邊坡出現(xiàn)了蠕滑變形,危及施工安全及周邊村民安全,在大壩填筑進(jìn)度的重壓下,必須采取應(yīng)急支護措施以確保大壩填筑不受影響。
2料場基本地質(zhì)條件
料場天然坡度總體為20°~30°,前 緣 高 程2 200~2 450 m間地形 坡 度 為27°~35°,高 程 2 450 m以上坡度為40°~55°,坡面植被繁茂。
料場內(nèi)地層:基巖為泥盆系灰?guī)r、板巖,覆蓋層為冰磧、冰水堆積、崩坡積和殘積塊碎石土及碎礫石土。基巖產(chǎn)狀為N10°~40°E/SE∠60°~80°或N20°~50°W/NE∠30°~50°,傾坡內(nèi),全強風(fēng)化巖體厚度為10~15 m,其中表部5~10 m為全風(fēng)化基巖。覆蓋層厚一般為10~20 m,最厚達(dá)33 m以上,主要為含塊碎礫石土,表層為厚約0.5~1.3 m的耕植土。
據(jù)勘探及開挖揭示,料場內(nèi)無穩(wěn)定地下水位,上部為第四系孔隙潛水及局部上層滯水,下部為基巖裂隙水,具二元水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。地下水補給源主要為降雨、雪,排泄方式以滲水為主,在開挖過程中局部有滲水點。
長河壩水電站料場地處高山峽谷區(qū),內(nèi)外動力地質(zhì)作用強烈,物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖體風(fēng)化、卸荷及傾倒變形和土體蠕滑等。
3變形分析及穩(wěn)定性評價
長河壩水電站料場后緣開口邊坡形成于2013年9月前后,由于開挖坡 度 較 陡(最 陡 達(dá)1∶0.5),馬道間的坡高太大且無支護措施,加之其下部持續(xù)開采出料的切腳影響,2014年2月24日在后緣高程2 235~2 267 m范圍首次發(fā)現(xiàn)局部坡體變形拉裂、坍塌。2014年3月上旬,料場后邊坡變形進(jìn)一步擴展,后緣裂縫變形加大,拉裂張開最寬達(dá)50 cm,座落40 cm,前緣2 210 m高程出現(xiàn)裂縫并逐漸形成剪出口,上下游側(cè)也出現(xiàn)性狀、規(guī)模不等的 裂 縫。2014年3月 中 旬,在 高 程 2 381 m處發(fā)現(xiàn)一條弧形裂縫(即1#裂縫),其與之前的變形區(qū)域基本連通,裂縫寬度一般為10~40 cm,深度一般為80~150 cm,最深可達(dá)290 cm(圖1),兩側(cè)出現(xiàn)明顯的錯臺現(xiàn)象,錯臺高度一般為10~40 cm。2014年3月下旬,高程2 210 m處的剪出口朝臨空方向最大位移達(dá)20 cm,擦痕明顯,可見礫石定向及階步現(xiàn)象(圖1)。低高程2 118~2 120 m出現(xiàn)新的剪出口,擦痕清晰可見,局部可見階步和礫石定向現(xiàn)象,至此,該區(qū)域變形邊界基本清晰且基本貫通,僅局部平臺處羽狀裂縫未錯斷,蠕滑變形體基本形成(圖2)。
進(jìn)入4月后,蠕滑體內(nèi)部變形加劇,裂縫數(shù)量增加,羽狀裂縫錯斷,前緣伴隨鼓脹、隆起、剪出口及變形體外移、縱向縫迅速增多等現(xiàn)象,據(jù)監(jiān)測資料,局部變形已達(dá)37 mm/d(圖3),表明已進(jìn)入初滑階段,該蠕滑變形體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),危及下方施工人員、設(shè)備甚至對岸居民和小電站廠房安全,影響到土料開采及大壩填筑,同時也危及上部輸電線路之兩座鐵塔基礎(chǔ)的安全。
圖1 后緣拉裂縫及前緣高程2 210 m剪出口照片
圖2 蠕滑變形體輪廓線圖
4最終采取的應(yīng)急處理措施
為保障邊坡下方施工人員、設(shè)備的安全,確保主體工程進(jìn)度不受影響、保障周邊建筑物的安全,最終對該蠕滑變形體采取了以下應(yīng)急處理措施:
圖3 變形區(qū)外部變形監(jiān)測點位移曲線圖
(1)加強監(jiān)測。為了及時掌握變形的發(fā)展情況,在原有監(jiān)測點的基礎(chǔ)上增加了監(jiān)測點數(shù)量,由原來的13個增加至28個(圖4)。加密觀測頻次,由原來的每天觀測一次增加為每天觀測兩次并發(fā)布監(jiān)測日報。只有在監(jiān)測到最大位移小于1 mm/h的情況下,方可在影響較小地段謹(jǐn)慎施工,變形區(qū)域內(nèi)道路宜觀察通行。(2)設(shè)置截排水溝。地表水滲入變形體內(nèi),既增加土體的重量,又降低土的抗剪強度,從而使變形加劇甚至滑動。依據(jù)“治坡先治水”的原則,在變形體后緣設(shè)置截水溝,坡面縱向及橫向設(shè)置排水溝,對已有裂縫進(jìn)行封閉,同時盡量使坡面平整、密實,減少地表水下滲。
(3)鋼管樁加固。鋼管樁具有承載能力大,結(jié)構(gòu)簡單,施工便捷等特點,在邊坡臨時支護中得到了廣泛應(yīng)用。為了減小該變形體對主體工程進(jìn)度的影響,選擇了鋼管樁臨時加固鎖口措施。
在后緣高程2 405 m變形范圍內(nèi)設(shè)置了兩排鋼管樁,梅花形布置,樁徑30 cm,樁深以樁端口入基巖為準(zhǔn),樁間距1.5 m,鋼管內(nèi)灌滿素混凝土(圖5、6)。
圖4 監(jiān)測點加密前后對比圖
圖5 鋼管樁平面布置示意圖
圖6 鋼管樁施工及削坡減載后的地貌
(4)削坡減載。減載是邊坡治理中應(yīng)優(yōu)先考慮的加固措施。在后緣鋼管樁施工完畢,結(jié)合現(xiàn)場變形的范圍和地形,自高程2 381 m開始向下削坡減載,開挖坡比為1∶1,每10~15 m坡高設(shè)寬5 m的馬道,在2 330 m高程形成寬約10 m的馬道(圖6),有利于上部邊坡穩(wěn)定。
(5)加強預(yù)警及應(yīng)急管理。加強巡視,做好預(yù)警工作,制定應(yīng)急預(yù)案,進(jìn)行應(yīng)急演練,加強應(yīng)急管理。
以上措施實施后,向臨空面的速率由應(yīng)急處理前的10~37 mm/d減小至小于1.5 mm/d,變形體的變形速率明顯降低(圖7)。
5結(jié)語
(1)蠕滑變形體已構(gòu)成該主體工程的一大危險源,與主體工程的工程進(jìn)度相矛盾。為了消除危險源,確保工程進(jìn)度不受影響,靈活采用了截水排水、削坡減載、鋼管樁臨時加固、加強監(jiān)測、加強預(yù)警及應(yīng)急管理等措施。實踐證明,所采取的應(yīng)急處理措施取得了顯著成效,為料場開采贏得了時間,為工程進(jìn)度增添了保障。
(2)在文中探討并采取的各種應(yīng)急處理措
圖7 應(yīng)急措施實施后變形區(qū)外部變形監(jiān)測點位移曲線圖
施對類似工程具有參考價值。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,相信一定能探索出更為經(jīng)濟有效、方便快捷的處理措施。
參考文獻(xiàn):
[1]彭土標(biāo).水利發(fā)電工程地質(zhì)手冊[M].北京:中國水利水電出版社,2011.
[2]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.GB50330-2002[S].
曹建平(1957-),男,云南曲靖人,高級工程師,學(xué)士,從事水電工程勘察技術(shù)工作;
彭仕良(1965-),男,四川眉山人,高級工程師,學(xué)士,從事水電工程地質(zhì)、勘察技術(shù)工作.
(責(zé)任編輯:李燕輝)
作者簡介:
收稿日期:2016-01-04
文章編號:1001-2184(2016)01-0068-03
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
中圖分類號:TV7;TV221