付躍明

（永州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 永州 425100）

清江水庫庫內(nèi)松散體處理方式研究

付躍明

（永州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 永州 425100）

針對(duì)清江水庫庫內(nèi)松散體，結(jié)合水庫基本情況、地質(zhì)條件與松散體概況，采用“削坡+壓腳體”方法對(duì)松散體進(jìn)行處理，經(jīng)計(jì)算分析得出此處理方法切實(shí)可行，能使邊坡前緣最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論。

清江水庫；庫內(nèi)松散體；處理方式

清江水庫位于瀟水水系，開發(fā)方式為：在瀟水三級(jí)支流（萌渚水二級(jí)支流、洪河一級(jí)支流）清江河中上游的源口村修建水庫，為大石橋鄉(xiāng)和白芒營鎮(zhèn)兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的1506.7hm2耕地提供灌溉用水，同時(shí)為大石橋鄉(xiāng)及附近居民日供水500 t，是一座以灌溉為主，結(jié)合鄉(xiāng)村供水等綜合利用的小（一）型水利工程?，F(xiàn)針對(duì)本水庫庫內(nèi)松散體，探討有效處理方式。

1 水庫概況

清江水庫位于清江河中上游的源口村境內(nèi)，距江華縣縣城42km，壩址以上控制流域面積17.38km2，水庫正常蓄水位428.40m，正常庫容424.3萬m3，30年一遇設(shè)計(jì)洪水位429.74m，相應(yīng)庫容 457.7萬 m3，300年一遇校核洪水位為430.11m，水庫總庫容 467.1萬 m3，最大壩高58.80m。工程等級(jí)為Ⅳ等?。ㄒ唬┬凸こ蹋饕ㄖ餅榛炷疗鍪且缌鲏?、溢流壩和灌溉、沖砂用塔式進(jìn)水口，按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔勘探揭露，形成松散體主要原因是坡崩積堆積，巖性由上至下依次為含碎石粉質(zhì)粘土和含粘土碎塊石，巖性特點(diǎn)見表1。松散體的厚度最大值為24m，鉆孔位置松散體厚23m，總體積106.5 ×104m3。

從結(jié)構(gòu)上看，上部有大量粘粒，碎塊石含量相對(duì)較低，中部與下部的碎塊石含量不斷變大，底部達(dá)到最大，為60% ～65%。結(jié)合地表調(diào)查結(jié)果，塊石直徑最大為1.0m，大部分保持在5.0～30cm范圍內(nèi)，局部可見架空。庫內(nèi)松散體和基巖面之間的接觸帶，其巖性主要是含碎石粘土，所含碎石的粒徑大多較小，含量為10%～20%。

表1 巖性特點(diǎn)

庫岸基巖主要有石英砂巖、砂巖、粉砂巖夾頁巖等，據(jù)勘探巖性為軟硬相間，巖層為單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀在 N30°～45°E.NW∠18°～26°范圍內(nèi)， 巖層主要傾向于下游的右岸，產(chǎn)狀不屬于順層，但岸坡上地形較為陡峭，邊坡體為松散結(jié)構(gòu)，而且沖溝上還可見產(chǎn)狀為 N35°E.SE∠65°的 F6斷層，屬規(guī)模一般的正斷層?，F(xiàn)階段此邊坡尚且穩(wěn)定，但蓄水后有發(fā)生失穩(wěn)的可能。

3 松散體處理

3.1 松散體概況

庫內(nèi)松散體（雞公祖松散巖體邊坡）主要處于水庫的右岸，松散體前緣和壩線間距為280m，順河寬100m，松散體前端已經(jīng)進(jìn)入河床387m高程以下，松散體后緣的高程為500m，中部460m范圍內(nèi)地形較為平緩，前緣與后緣之間有213m高差，縱向長度為370m，坡度均值為19°，呈中間厚兩端薄，下游還可見切割深度為20～25m的沖溝，方向?yàn)?13°，邊坡表面植被良好。通過調(diào)查可知，現(xiàn)階段松散體附近與周邊未見變形跡象，邊坡后緣無開裂表現(xiàn)，樹木挺拔直立，說明雞公祖松散體邊坡暫且穩(wěn)定。

結(jié)合鉆孔勘探及地表測(cè)繪，庫內(nèi)松散體由含粘土碎塊石構(gòu)成，其最大直徑可以達(dá)到1.0m，局部為架空狀態(tài)，庫岸基巖主要有石英砂巖、砂巖、粉砂巖夾頁巖等。經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)階段雞公祖松散巖體邊坡穩(wěn)定，并且擁有一定安全余度，但其前緣的穩(wěn)定性相對(duì)較差，在水庫蓄水后，隨水位不斷抬高，松散體前緣有可能出現(xiàn)崩塌解體和滑坡現(xiàn)象。由于大壩與松散體距離較近，如果出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，則會(huì)危及大壩安全。

3.2 加固措施

3.2.1 削坡設(shè)計(jì)

對(duì)松散體邊坡前緣進(jìn)行削坡減載處理，削坡范圍從邊坡前緣420.00m高程向上，按1∶2的邊坡進(jìn)行削坡，每10m高差設(shè)一2m寬減載平臺(tái)，共分為3級(jí)邊坡、2級(jí)平臺(tái)。減載平臺(tái)的內(nèi)側(cè)設(shè)有0.3m×0.4m排水溝，采用漿砌紅磚砌筑，用于及時(shí)排除坡面匯水。邊坡的兩側(cè)和底部均設(shè)置排洪溝，采用0.5m×0.6m混凝土梯形斷面，現(xiàn)澆20cm厚C20混凝土。為防止雨水對(duì)坡面的沖刷及庫水位升降對(duì)坡面的掏刷破壞，對(duì)430.00m平臺(tái)以下坡面采用混凝土預(yù)制六角塊進(jìn)行護(hù)坡處理，混凝土六角塊厚為10cm，邊長為25cm，混凝土塊下設(shè)一層15cm厚的中砂墊層，護(hù)坡混凝土塊每隔2.5m設(shè)一排水孔，排水孔呈梅花型布置，同時(shí)加設(shè)反濾層。430.00m高程以上削坡減載坡面使用草皮護(hù)坡。

3.2.2 壓腳體設(shè)計(jì)

方案一：抗滑樁。沿明渠內(nèi)外部距離明渠2～3m的范圍內(nèi)設(shè)置φ1400抗滑樁，樁深為15～20m，澆筑C25混凝土，基巖內(nèi)深度在樁長1/3以上，同排抗滑樁在樁頂部位設(shè)置40 cm×80cm縱連系梁。

方案二：壓腳體。壓腳體布置在松散體突出前緣的正下方，頂寬15m，頂部高程 405.00m，高18.6m，上、下游邊坡坡比均為1∶2，上、下游邊坡各設(shè)有一2m寬平臺(tái)，上游側(cè)平臺(tái)高程為396.00m，下游側(cè)平臺(tái)高程為395.00m。壓腳體全部利用壩基開挖的石料進(jìn)行回填，回填壓實(shí)后其相對(duì)密度不小于0.75。為防止空庫蓄水時(shí)壓腳體前后水位相差過大對(duì)下游邊坡造成沖刷破壞，在壓腳體下部預(yù)埋兩根φ150cm的預(yù)制混凝土管，使壓腳體上、下游保持水流通暢。

考慮到方案二可直接利用壩基開挖棄料，無需額外棄渣場(chǎng)，滿足本水庫不設(shè)置大型棄渣場(chǎng)的要求，且相比方案一占用耕地的面積較小，加固效果突出，經(jīng)濟(jì)合理，故將壓腳體作為本水庫松散體處理方案。

3.3 前緣穩(wěn)定性復(fù)核

根據(jù)《水利水電工程邊坡工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（DL/T5337-2006）7.4.1條規(guī)定，雞公祖松散巖體邊坡為4級(jí)邊坡，其最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滿足以下要求：

工況一：正常蓄水位情況：Fs≥1.05～1.15，穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 正常蓄水位穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖

工況二：校核洪水位速降至死水位情況及暴雨工況：Fs≥1.05～1.10，穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 校核洪水位速降至死水位穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖

Fs即最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，可用如下函數(shù)表示：

式中，（x0，y0）-滑弧圓心坐標(biāo)，m；R-滑弧半徑，m；γ-土體密度，kN/m3；c-粘聚力，kPa；φ-內(nèi)摩擦角，°。

前緣穩(wěn)定性復(fù)核即對(duì)以上兩種工況進(jìn)行松散體前緣穩(wěn)定計(jì)算。

根據(jù)地勘分析成果，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)見表2。

表2 松散體邊坡穩(wěn)定性計(jì)算物理力學(xué)參數(shù)

在此基礎(chǔ)上，借助《北京理正巖土軟件》進(jìn)行松散體邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算成果見表3。

表3 松散體邊坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表

從上述計(jì)算結(jié)果中可以看出，若只對(duì)邊坡進(jìn)行削減部分坡面處理，在工況二中，即校核洪水位速降至死水位時(shí)，邊坡的前緣有發(fā)生解體滑塌的危險(xiǎn)。而在采取壓腳措施之后，邊坡前緣最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可以達(dá)到1.052（該工況計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3所示），符合相關(guān)規(guī)范的要求，說明此方法切實(shí)可行。

圖3 削坡結(jié)合壓腳處理后邊坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖

4 結(jié)論

（1）清江水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合鄉(xiāng)村供水等綜合利用的?。ㄒ唬┬退こ?。庫內(nèi)松散體即雞公祖松散巖體邊坡，雖現(xiàn)狀穩(wěn)定性良好，但蓄水后其前緣穩(wěn)定性下滑明顯，且與大壩間距較近，產(chǎn)生滑動(dòng)后將直接危及大壩安全，亟需采取有效措施處理。

（2）針對(duì)雞公祖松散巖體邊坡實(shí)際情況，現(xiàn)采用“削坡+壓腳體”方案加固邊坡，并輔以預(yù)制混凝土管預(yù)埋和植被防護(hù)措施，以確保邊坡穩(wěn)定性，特別是預(yù)防邊坡前緣失穩(wěn)。該加固主要具有以下特點(diǎn)：可對(duì)壩基開挖棄料加以利用，解決了水庫缺乏棄渣場(chǎng)的缺陷，極大的降低了耕地資源的占用，降低項(xiàng)目投資。

（3）通過松散體邊坡穩(wěn)定性物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算得出，僅使用削坡措施在部分工況仍有可能發(fā)生滑塌，而在聯(lián)合應(yīng)用壓腳措施后，邊坡前緣的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可以達(dá)到1.052，穩(wěn)定性良好。

［1］楊倩.基于EFDC的密云水庫水環(huán)境及應(yīng)急處理模型研究［D］.中國地質(zhì)大學(xué)，2014.

［2］張慶惠.萬家溝水庫泥沙處理方式的探討［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（03）：249-259.

［3］夏井泉，唐翊，陳志.高填方路基邊坡穩(wěn)定性分析的方法比較［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2015（06）.

［4］鄒國勝.小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案與施工技術(shù)探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（08）.

［5］劉大群.姚家山電站輸水隧洞進(jìn)口邊坡穩(wěn)定性分析與抗剪洞加固措施［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2017（01）.

［6］徐鎮(zhèn)南，鄧志華.基于BISHOP法的某水利工程滑坡穩(wěn)定性計(jì)算研究及評(píng)價(jià)［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（08）.

TV62

B

1672-2469（2017）10-0153-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.043

2017-04-13

付躍明（1976年-），男，工程師。