屈新利，姜?；?，俞 宏

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 730000)

隧洞進(jìn)口洞臉邊坡的穩(wěn)定性決定隧洞的安全運(yùn)行。特別是水庫(kù)泄洪兼輸水洞的洞臉邊坡，在汛期按水庫(kù)泄洪調(diào)度要求泄洪時(shí)，水位驟降是否引起洞臉邊坡滑坡堵塞洞口，造成水庫(kù)汛限水位急劇上升，危機(jī)大壩安全。自20世紀(jì)80年代以后，隨著大、中型水利水電工程的大量修建，邊坡安全的重要性越來(lái)越受到重視，已開(kāi)展許多關(guān)于洞臉邊坡的穩(wěn)定性及處理措施的研究。如劉平祿[1]研究了二灘水電站左岸導(dǎo)流洞出口邊坡的加固方案，并提出了以預(yù)應(yīng)力錨索為主的邊坡綜合整治措施；羅海林等[2]通過(guò)分析楓溪港河岸高邊坡不穩(wěn)定的現(xiàn)象及其成因，提出了相應(yīng)的治理措施；萬(wàn)克誠(chéng)等[3]采用有限元方法研究了不同工況及加固方案下湖南涔天河水電站導(dǎo)流洞出口邊坡的穩(wěn)定性；劉林軍[4]采用強(qiáng)度折減法對(duì)清蓄下庫(kù)泄洪洞的兩種進(jìn)洞方案的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析；張建[5]采用軟件ADINA研究了開(kāi)挖和隧洞掘進(jìn)對(duì)洞臉邊坡的影響；姚福海等[6]研究了李家峽水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口洞臉邊坡的處理及進(jìn)洞措施；占艷平等[7]從地質(zhì)角度對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索加固與削坡減載兩種治理方案對(duì)寺坪水電站導(dǎo)流隧洞進(jìn)口洞臉邊坡的適用性進(jìn)行了論證。袁黎明[8]以普棚水庫(kù)為背景分析了隧洞進(jìn)口高邊坡的加固技術(shù)；劉大群[9]以姚家山水利樞紐工程輸水隧洞進(jìn)口邊坡為研究對(duì)象，開(kāi)展了高陡邊坡的穩(wěn)定性與開(kāi)挖效應(yīng)的研究。

上述研究成果雖然在解決具體工程問(wèn)題方面體現(xiàn)出了各自的優(yōu)勢(shì)，但都是圍繞洞臉邊坡巖石裂隙產(chǎn)生的邊坡不穩(wěn)定進(jìn)行的邊坡穩(wěn)定分析及加固，與本泄洪洞洞臉邊坡(存在厚度18.71m的洪積砂礫卵石夾壤土透鏡體，底部為上第三系紅砂巖強(qiáng)風(fēng)化地層)的地層巖性完全不同，以上洞臉邊坡穩(wěn)定性處理均采用的是非壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固，同時(shí)不涉及水庫(kù)水位驟降引起邊坡滑動(dòng)問(wèn)題。本文結(jié)合牙塘水庫(kù)泄洪輸水洞洞臉邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定情況和不同高程地質(zhì)鉆探成果，提出壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固結(jié)合削坡襯砌和壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固結(jié)合隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)的兩個(gè)方案開(kāi)展對(duì)比研究，以期該研究成果能夠?qū)Ρ竟こ碳邦愃乒こ痰脑O(shè)計(jì)和施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

牙塘水庫(kù)位于甘肅省臨夏回族自治州和政縣境內(nèi)海撥3300m的太子山下牙塘河緣頭，水庫(kù)總庫(kù)容1920萬(wàn)m3。泄洪輸水洞位于大壩左岸，洞長(zhǎng)370m，圓形洞徑4m，洞進(jìn)口前水庫(kù)正常高水位2410.88m，設(shè)計(jì)洪水位2509.78m，校核洪水位2512.45m，死水位2469.48m，洞進(jìn)口底板設(shè)計(jì)高程2468.28m，出口高程2460.28m，隧洞縱坡1/43.57，邊坡自然坡度25°。洞進(jìn)口位于Ⅲ級(jí)階地前緣斜坡坡腳處，洞進(jìn)口地層表層為3～5m厚坡積礫質(zhì)土，下部為厚度18.71m的洪積砂礫卵石夾壤土透鏡體，底部為上第三系紅砂巖。洞臉邊坡原設(shè)計(jì)1∶1.25，洞臉邊坡防護(hù)紅砂巖層邊坡部分采用厚度20cm的C20混凝土掛網(wǎng)噴錨護(hù)砌；砂礫石層邊坡部分采用厚度30～50cm的M10水泥砂漿砌塊石護(hù)砌。

由于牙塘水庫(kù)海拔較高，冬季氣溫較低，夏季降雨量較大，洞臉護(hù)坡經(jīng)歷20多年的凍脹破壞，邊坡防護(hù)已起伏不平，砌石勾縫砂漿部分已脫落，尤其是左側(cè)邊坡已明顯起鼓，噴錨護(hù)砌砂漿現(xiàn)已大面積掉塊，掛網(wǎng)鋼筋大部分已裸露銹蝕，洞臉邊坡存在不穩(wěn)定的安全隱患，特別是水庫(kù)水位驟降可能造成滑坡以堵塞洞口，給汛期水庫(kù)正常下泄洪水帶來(lái)威脅，危及大壩安全。

2 洞臉邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡現(xiàn)狀

從1#剖面向上游至7#剖面處，坡面傾向由SE170°漸變?yōu)镾E111°，坡面高度為44.6～51.8m。第四系松散堆積物覆蓋層下的紅砂巖面總體傾向SE151°，傾角約2°，紅砂巖與砂礫卵石層的分界高程由1#剖面處2496.87m漸變至上游7#剖面處的2490.76m。邊坡護(hù)砌為：紅砂巖界面以下為掛網(wǎng)噴錨護(hù)砌，砂礫卵石部位為漿砌石護(hù)砌，坡面地下水溢出點(diǎn)的分布范圍為4#～6#剖面基巖面上部的砂礫卵石邊坡的坡腳處，溢出點(diǎn)高程在2492～2494m之間，地下水順基巖頂面和預(yù)留排水孔零星溢出。

目前坡面破壞狀況為：在4#～6#剖面處地下水溢出點(diǎn)附近砂礫卵石邊坡有明顯的凸鼓變形現(xiàn)象，其分布高度在2492.5～2493.5m之間，造成這種現(xiàn)象的原因是由于地下水對(duì)局部坡體的浸泡所致，另外上部砂礫卵石邊坡局部考慮臨時(shí)上壩路的寬度，4#～6#剖面在上壩路面以上產(chǎn)生了1.02～5.33m垂直面，坡角超過(guò)了其允許坡角，致使邊坡面產(chǎn)生了凸鼓現(xiàn)象，護(hù)砌面的漿砌石呈現(xiàn)松動(dòng)狀態(tài)，紅砂巖部位噴錨護(hù)砌由于遇坡面水結(jié)冰凍脹，造成了大部分砂漿掉塊脫落，掛網(wǎng)鋼筋銹蝕，現(xiàn)狀邊坡存在不穩(wěn)定隱患。

2.2 地層巖性及物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)牙塘水庫(kù)泄洪兼輸水洞地質(zhì)勘察成果，進(jìn)口洞臉邊坡屬溝谷Ⅲ級(jí)基座階地前緣，其下部基巖為第三系上新統(tǒng)臨夏組(N2L)砂巖組成，上部主要為第四系al-Pla3砂礫卵石層。

N2L砂巖為厚層狀，磚紅色，屬泥鈣質(zhì)膠結(jié)，遇水易軟化，且遇水有輕微崩解性，其干密度為2.08～2.21g/cm3，飽和密度為2.21～2.26g/cm3，在干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為3.7MPa，飽和狀態(tài)下：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度為1.3MPa，彈性模量為60～80MPa，泊松比為0.42，軟化系數(shù)為0.39，內(nèi)聚力為2.4～1.7MPa，內(nèi)摩擦角為35.7°～37.7°。

砂礫卵石層，呈褐黃、銹黃色，砂以中粗砂為主，相對(duì)密度為0.69，天然密度2.1g/cm3，干燥狀態(tài)下內(nèi)摩擦角的均值為34.7°，內(nèi)聚力的均值為94.2kPa。在飽和狀態(tài)下，彈性模量60MPa，內(nèi)摩擦角均值28.1°，內(nèi)聚力均值49.4kPa。

2.3 穩(wěn)定性分析

2.3.1 砂礫卵石層邊坡穩(wěn)定性

根據(jù)牙塘水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算及有關(guān)規(guī)范規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)狀和擬采取的邊坡加固處理方案，擬定以下三種水庫(kù)水位驟降工況對(duì)現(xiàn)狀砂礫卵石層邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算(工況一：正常運(yùn)用條件下水位驟降工況；工況二：非常運(yùn)用條件水庫(kù)水位驟降工況Ⅰ；工況三：非常運(yùn)用條件水庫(kù)水位驟降工況Ⅱ)。各剖面在各工況下的砂礫卵石層邊坡最不利滑動(dòng)面穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值見(jiàn)表1。

從表1可以看出，正常運(yùn)用條件水位驟降工況，邊坡1#～3#、7#剖面滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范值，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，4#剖面處于臨界平衡狀態(tài)，5#～6#處于不穩(wěn)定狀態(tài)；但從表2可以看出，經(jīng)對(duì)4#～5#剖面臨時(shí)施工道路以上現(xiàn)狀直坎段砂礫卵石邊坡按1∶1.5削坡，并做漿砌石護(hù)坡；路面以下砂礫卵石邊坡按1∶1.25削坡；6#～7#剖面砂礫卵石邊坡按1∶1.9削坡，并將3#～5#剖面按扭曲面銜接，所有砂礫卵石層邊坡表面除排水孔位置為干砌石以外均改為漿砌石護(hù)坡后，邊坡穩(wěn)定系數(shù)提高較快，邊坡由臨界穩(wěn)定和不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)；非常運(yùn)用條件水位驟降工況Ⅰ，現(xiàn)狀砂礫卵石層邊坡1#、7#剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，2#剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，3#剖面處于臨界平衡狀態(tài)，4#～6#剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài)；從表2看出，對(duì)4#～7#剖面按前述正常運(yùn)用條件工況下不穩(wěn)定邊坡消坡方式進(jìn)行削坡和護(hù)坡，由于水庫(kù)水位驟降速度快，坡內(nèi)地下水位降低緩慢，使得穩(wěn)定安全系數(shù)較正常運(yùn)用工況變化不大，且5#剖面邊坡由臨界穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)對(duì)邊坡坡面進(jìn)行比較分析，認(rèn)為5#剖面不穩(wěn)定的原因是由于該剖面處于削坡漸變扭曲面中間，坡面依然較陡所致；非常運(yùn)用條件水位驟降工況Ⅱ，庫(kù)水位由正常水位降至死水位過(guò)程中，隨著庫(kù)水位的降低，溢洪道底檻高程2506.28m以上不再參與泄流，水量全部由泄洪洪輸水洞泄流，并適當(dāng)控制泄洪洞的泄流量，增加了砂礫卵石層內(nèi)地下水的排出時(shí)間，現(xiàn)狀砂礫卵石層邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均較非常運(yùn)用條件水位驟降工況Ⅱ有所提高，全部處于穩(wěn)定狀態(tài)和基本穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 砂礫卵石層邊坡安全系數(shù)

從上述水庫(kù)水位驟降三個(gè)工況分析，洞臉邊坡的穩(wěn)定性與庫(kù)水位驟降關(guān)系極為密切，如正常運(yùn)用工況和非常運(yùn)用工況Ⅰ，因泄洪洞和溢洪道閘門全部開(kāi)啟，庫(kù)水位降落速度較快，洞臉邊坡砂礫卵石中的地下排出速度較漫，砂礫卵石層中的孔隙水壓力對(duì)坡面的穩(wěn)定產(chǎn)生負(fù)作用，使得正常運(yùn)用工況下的4#～6#剖面、非常運(yùn)用工況Ⅰ下的3#～6#剖面邊坡穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范值，但從4#～7#剖面削坡處理后的表2計(jì)算結(jié)果看出，除5#剖面處于臨界狀態(tài)以外，其余剖面最不利滑動(dòng)面穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.05，由此判定4#～7#剖面實(shí)施削坡處理后在水庫(kù)水位2496.88m以下驟降過(guò)程中砂礫石邊坡穩(wěn)定狀態(tài)將逐步好轉(zhuǎn)。

表2 砂礫卵石層邊坡經(jīng)削坡處理后的安全系數(shù)

通過(guò)分析得出以下結(jié)論：在對(duì)砂礫卵石邊坡不進(jìn)行較大范圍處理的情況下，要提高邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，比較可行的辦法是適當(dāng)限制水庫(kù)水位驟降速度，延長(zhǎng)砂礫石層地下水的排出時(shí)間，增大地下水的排出量，降低砂礫石層中的地下水位，減小砂礫石層中的孔隙水壓力的負(fù)作用力。但水庫(kù)蓄水位在非常情況下不可能按邊坡排水時(shí)間進(jìn)行泄洪，必須研究經(jīng)濟(jì)合理的加固處理方案。

2.3.2 邊坡應(yīng)力狀況分析

計(jì)算工況按非常運(yùn)用條件水位驟降工況Ⅰ(水庫(kù)水位驟降按死水位～正常高水位的1/3處)考慮。計(jì)算斷面選為1#剖面。考慮兩個(gè)方案：①不加錨索;②采用1000kN級(jí)錨索。兩種方案下坡體的剪應(yīng)力、主應(yīng)力及破壞接近度如圖1和圖2所示。

從圖1(a)中可以看出，1#剖面巖質(zhì)邊坡及砂礫卵石邊坡在不施加預(yù)應(yīng)力錨索情況下，高程2503.80m以上坡體最大剪應(yīng)力為0.183MPa，坡腳高程2478.21m處的最大剪應(yīng)力為-0.131MPa，最大剪應(yīng)值均小于1.0MPa，表明坡體、坡腳不存在剪切破壞；從圖1(b)中可以看出，高程2496.548m以上邊坡最大主應(yīng)力為-0.1MPa(拉應(yīng)力)，坡腳高程2478.21m處最大主應(yīng)力為0.364MPa(壓應(yīng)力)，可見(jiàn)砂礫卵石邊坡會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，需進(jìn)行防護(hù)，巖質(zhì)邊坡表面基本正常；從圖1(c)可以看出，高程2496.548m以上砂礫卵石邊坡和紅砂巖弱風(fēng)化層以下破壞接近度η<1(圖中深色部分)，表明未破壞；高程2496.548m以下紅砂巖弱風(fēng)化層巖質(zhì)邊坡破壞接近度η>1(圖中淺色部分)，表明巖質(zhì)邊坡強(qiáng)風(fēng)化層已進(jìn)入屈服狀態(tài)，由Tresca屈服準(zhǔn)則η=1/K得出巖質(zhì)邊坡強(qiáng)風(fēng)化層安全系數(shù)k=1.03，小于SL212- 2012《水工預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計(jì)規(guī)范》[10]規(guī)定的四級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.1～1.05。從圖2(a)中可以看出，高程2496.548m以上坡體最大剪應(yīng)力為0.217MPa，坡體中部最大剪應(yīng)力為-0.46MPa，坡腳最大剪應(yīng)力為-0.068MPa；從圖2(b)中可以看出，坡腳高程2478.21m處最大主應(yīng)力為0.262MPa(壓應(yīng)力)，坡體中部(高程2496.548～2484.88m之間)最大主應(yīng)力為-1.229MPa(拉應(yīng)力)。

圖1 不加錨索計(jì)算結(jié)果

圖2 施加1000kN錨索計(jì)算結(jié)果

對(duì)比圖1和圖2可知，砂礫卵石層與紅砂巖層分界面高程2496.548m以下不加錨索和加錨索剪應(yīng)力和主應(yīng)力值變化不很大，但加錨索后的破壞接近度η<1的范圍增加，數(shù)值也相應(yīng)減小，由Tresca屈服準(zhǔn)則得出巖質(zhì)邊坡強(qiáng)風(fēng)化層的穩(wěn)定安全系數(shù)由1.03提高為1.82，由此可見(jiàn)本隧洞洞臉邊坡1#～6#剖面砂礫卵石邊坡坡腳和紅砂巖強(qiáng)風(fēng)化層部分施加預(yù)應(yīng)力錨索后穩(wěn)定安全系數(shù)有較大提高，增加錨索是十分必要的。

3 邊坡加固方案

3.1 方案擬定

根據(jù)本隧洞工程地質(zhì)勘探報(bào)告建議的邊坡比值及洞臉邊坡穩(wěn)定性分析，以及現(xiàn)狀邊坡護(hù)砌的實(shí)際情況，本文提出了兩個(gè)洞臉邊坡加固處理方案。

方案一，錨索加固結(jié)合削坡襯砌方案：洞臉1#～4#剖面，洞進(jìn)口高程2473.13至高程2503.00m之間高度29.87m的砂礫卵石邊坡坡腳和巖質(zhì)邊坡在現(xiàn)狀邊坡和經(jīng)消坡后的邊坡面上，先澆筑20cm厚C20鋼筋混凝土面板，然后采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索和框格梁加固，并在框格梁孔間打入Φ20錨桿。4#～6#剖面高程2502.91～2513.92m的砂礫卵石邊坡削坡為1∶1.509，坡面采用厚度50～30cm的M10水泥砂漿砌塊石護(hù)坡；高程2473.13～2502.91m的局部砂礫卵石邊坡和巖質(zhì)邊坡削坡為1∶1.23～1∶1.12，然后在砂礫卵石層及紅砂巖強(qiáng)風(fēng)化層邊坡坡面上澆筑同上厚度的面板，并采用同上形式的錨索加固。6#～7#剖面將高程2490.83～2509.61之間的砂礫卵石邊坡按1∶1.9削坡，坡面采用同前厚度的漿砌塊石護(hù)坡；高程2474.14～2490.83m之間的巖質(zhì)邊坡按1∶1.23～1∶1.12削坡，然后打入Φ20、長(zhǎng)6m錨桿，坡面采用厚度20cm的C15混凝土噴錨掛網(wǎng)護(hù)面。方案一平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 加固方案一平面布置圖

圖4 加固方案二平面布置圖

方案二，錨索加固結(jié)合隧洞延長(zhǎng)方案：洞進(jìn)口1#～3#剖面高程2478.21～2496.00m之間高度17.79m的巖質(zhì)邊坡強(qiáng)風(fēng)化層面按方案一的方法處理。隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)60m，3#～7#剖面邊坡維持現(xiàn)狀邊坡不再處理。延長(zhǎng)段隧洞斷面考慮施工方便，且與現(xiàn)洞口很好銜接，采用與現(xiàn)洞口相同的斷面，即6×6m的矩形斷面。結(jié)構(gòu)厚度按洞頂以上覆土4m，再考慮洞口左側(cè)邊坡可能產(chǎn)生滑塌后的土體厚度2m的荷載，按隧洞為空洞時(shí)的不利工況計(jì)算，洞底板厚度1.0m，側(cè)墻、頂板厚度0.8m。方案二平面布置見(jiàn)圖4。

3.2 錨索體系設(shè)計(jì)

3.2.1 錨索體形式選擇

錨索體的形式根據(jù)SL212- 2012的要求，應(yīng)根據(jù)錨固工程的使用年限、單根預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)錨固力、錨索的布置及施工條件，經(jīng)綜合比較選擇。本隧洞洞臉邊坡較陡，機(jī)械式施工難度較大，且?guī)r石單軸抗壓強(qiáng)度小于60MPa，不適合；膠結(jié)式的拉力型、拉力分散型、壓力型、拉壓復(fù)合型等一般適合于巖體單軸抗壓強(qiáng)度高、錨固段長(zhǎng)度小于10m的邊坡加固。本隧洞洞臉邊坡上部為較厚的砂礫卵石層，錨索必須伸入下部的第三系紅砂巖中，而該巖體較軟弱，干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度3.7MPa，飽和狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為1.3MPa，且錨索全部淹沒(méi)于庫(kù)水之中，同時(shí)紅砂巖與水泥漿(砂漿)粘結(jié)強(qiáng)度較低，錨索錨固段長(zhǎng)度要求較長(zhǎng)，錨索體型式優(yōu)先選用壓力分散型結(jié)構(gòu)。這種錨索的最大優(yōu)點(diǎn)是錨固段的剪應(yīng)力分布更加均勻，可以最大限度地發(fā)揮錨固段的承載能力，多用于錨固深度較深、施加的預(yù)應(yīng)力噸位較高的預(yù)應(yīng)力錨索。本研究選擇壓力分散型錨索。

3.2.2 錨索體長(zhǎng)度確定

單根錨索體的長(zhǎng)度，由自由段和錨固段兩部分組成，自由段長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)橫剖面，錨索穿過(guò)的砂礫卵石層和紅砂巖強(qiáng)風(fēng)層作為錨索的自由段長(zhǎng)度，錨索錨固段長(zhǎng)度根據(jù)前述有限元應(yīng)力分析和巖石與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度確定。錨索間距豎向采用3.5m，橫向5.0m，錨索設(shè)計(jì)噸位根據(jù)有限元分析確定為1000kN，錨固體直徑取130mm，分4級(jí)承載體錨固，錨孔傾角按現(xiàn)狀和消坡后的邊坡布置為30°，錨索鋼膠線根數(shù)選為8根，每束錨索鋼絞線由固端1級(jí)承載體2根逐步增加到4級(jí)承載體8根，每級(jí)承載體抗拉撥力由一級(jí)300kN，逐步增加至1000kN。錨固長(zhǎng)度確定由以上參數(shù)按理正邊坡穩(wěn)定分析程序計(jì)算的錨固段長(zhǎng)度為22m。

按SL212- 2012規(guī)范中公式計(jì)算的錨索錨固段長(zhǎng)為23.6m，與理正邊坡穩(wěn)定分析程序計(jì)算值相接近，故取錨固段長(zhǎng)度最大值24m，其中伸基巖弱風(fēng)化層內(nèi)長(zhǎng)度不小于22m。單根錨索總長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)剖面和邊坡穩(wěn)定性分析以及錨固段長(zhǎng)度的計(jì)算，單根錨索長(zhǎng)度最長(zhǎng)為44m，最短17.3m，平均34.4m，其中：

第一方案：錨索結(jié)合削坡加固，即1#～6#剖面高程2503.0～2473.13m之間，錨索加固邊坡長(zhǎng)45m，高度24.29～29.87m，總面積1310m2，共設(shè)錨索130根(其中試驗(yàn)錨索5根)，總長(zhǎng)4563m。

第二方案：錨索結(jié)合隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)，即1#～3#剖面高程2496.00～2478.21m，之間錨索加固邊坡長(zhǎng)23m，高17.79m，面積409m2，共設(shè)錨索61根(含實(shí)驗(yàn)錨索3根)，總長(zhǎng)2235m。

3.2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

為保證牙塘水庫(kù)泄洪輸水洞進(jìn)口洞臉邊坡工程運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)合理，提出了錨索結(jié)合削坡加固方案和錨索結(jié)合隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)方案。經(jīng)對(duì)比分析，方案一總投資275.52萬(wàn)元(其中錨索201.15萬(wàn)元，削坡加護(hù)砌74.37萬(wàn)元)；方案二總投資450.42萬(wàn)元(其中錨索加固面95.86萬(wàn)元，隧洞延長(zhǎng)段171.31萬(wàn)元，施工導(dǎo)流圍堰及其它183.25萬(wàn)元)。從工程安全性分析：方案二錨索結(jié)合隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)基本避免了水位驟降引起洞臉邊坡滑坡堵塞洞口的問(wèn)題，但該方案延長(zhǎng)段隧洞位死水位1.2m以下，且洞基紅砂巖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)水浸泡，現(xiàn)已完全軟化，必須進(jìn)行基礎(chǔ)處理，且基坑排水工作量很大，特別是進(jìn)入汛期，除施工期需要導(dǎo)流外，汛期導(dǎo)流圍堰工程量也很大，如按大壩填筑施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)，P=10%考慮，汛期施工導(dǎo)流洪水流量為20m3/s，水庫(kù)沒(méi)有其它泄水通道，且延長(zhǎng)段隧洞砼澆筑工程量很大，沒(méi)有時(shí)間與原洞口合攏，即是加快施工進(jìn)度，也需在7月底才能完成施工(不含自然因素的影響)；方案一根據(jù)邊坡穩(wěn)定分析，適當(dāng)控制水位驟降，延長(zhǎng)砂礫石邊坡地下水的排出時(shí)間，洞臉邊坡經(jīng)錨索加固結(jié)合削坡處理后是穩(wěn)定的，且削坡工程施工較為簡(jiǎn)單，進(jìn)度快，不存在施工導(dǎo)流問(wèn)題，投資也較方案二省174.9萬(wàn)元。故本研究推薦采用方案一。

4 結(jié)論

牙塘水庫(kù)泄洪輸水洞位于大壩左岸，洞臉護(hù)坡經(jīng)歷20多年的凍脹破壞存在安全隱患，特別是水庫(kù)水位驟降可能造成滑坡并堵塞洞口，給汛期水庫(kù)正常下泄洪水帶來(lái)威脅。本文研究了洞臉邊坡的穩(wěn)定性并論證了相應(yīng)的加固方案，主要研究成果如下：

(1)針對(duì)現(xiàn)狀砂礫卵石層邊坡擬定了三種水庫(kù)水位驟降工況，工況一：正常運(yùn)用條件下水位驟降工況；工況二：非常運(yùn)用條件水庫(kù)水位驟降工況Ⅰ；工況三：非常運(yùn)用條件水庫(kù)水位驟降工況Ⅱ。

(2)洞臉邊坡的穩(wěn)定性與庫(kù)水位驟降關(guān)系密切。正常運(yùn)用工況下4#～6#剖面、非常運(yùn)用工況Ⅰ下3#～6#剖面邊坡穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范值，但4#～7#剖面經(jīng)削坡處理后，除5#剖面處于臨界狀態(tài)以外，其余剖面最不利滑動(dòng)面穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.05。

(3)針對(duì)現(xiàn)狀洞進(jìn)口洞臉邊坡穩(wěn)定情況擬定了兩套加固設(shè)計(jì)方案，方案一錨索結(jié)合削坡加固和方案二錨索結(jié)合隧洞進(jìn)口延長(zhǎng)，從錨索形式選擇及工程投資等方面開(kāi)展了對(duì)比研究。研究表明，無(wú)論從邊坡穩(wěn)定、施工難易程度還是工程投資方面方案一均優(yōu)于方案二，且方案二存在汛期施工沒(méi)有導(dǎo)流條件的問(wèn)題。

為保證牙塘水庫(kù)泄洪輸水洞進(jìn)口洞臉邊坡運(yùn)行安全，并減輕施工難度，本文認(rèn)為在科學(xué)合理的調(diào)度庫(kù)水位，并按本文提出的水位驟降規(guī)律運(yùn)行調(diào)度方案一是安全的，因此推薦方案一。