馮文新，楊國華，胡金山

(1.河南地礦職業(yè)學院，河南 鄭州 450000；2.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

西南地區(qū)區(qū)域地質和環(huán)境地質條件復雜，伴隨著眾多高壩深庫建成，水庫蓄水引起的塌岸問題越來越突出，水庫塌岸問題成為制約高壩大庫工程能否成功的關鍵。水庫塌岸一般會引起庫岸再造，甚至會誘發(fā)新的崩塌和滑坡或使古滑坡復活，可能造成嚴重災害[1]，輕者導致庫岸附近改線公路路基破壞，重者甚至可能導致嚴重人身傷亡事故。

本文針對西南山區(qū)型水庫特點，以某水電站三雕庫岸塌岸變形為例，采用適合于西南山區(qū)型河道水庫的最新塌岸預測方法，提出了塌岸范圍及寬度，進行了風險評估，對塌岸后岸坡變形機制進行了分析和穩(wěn)定性評價，針對性提出應急管控措施。根據山區(qū)型水庫塌岸會產生水庫堆積，基于沖堆平衡理論，利用塊石水下自然休止穩(wěn)定坡角較大特點，筆者首次針對高壩深庫利用開挖料提出了塊石壓腳護坡處理措施，實施后效果較好。監(jiān)測成果顯示庫岸塌岸段邊坡穩(wěn)定，確保了便道穩(wěn)定，保障了交通安全，具有良好的經濟效益及社會效益。

三雕庫岸為某電站一庫段，位于大渡河干流上。該電站大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240 m，蓄水后壅水高度約213 m，于2016年10月蓄水，2017年12月蓄至正常蓄水位1 690 m高程。該電站由于水庫壅水高，對庫岸影響較大，蓄水前對庫岸穩(wěn)定進行了專題研究，對可能產生塌岸部采用多種方法進行了分析及預測。蓄水過程中三雕庫岸覆蓋層邊坡發(fā)生塌岸及變形，引起路基出現滑塌。塌岸發(fā)生后第一時間進行了地質測繪、無人機遙感勘察、分析其變形破壞機理、穩(wěn)定性評價、風險評估及處理措施。

1 三雕堆積體概況

三雕堆積體位于改線S211省道三雕隧道出口下游280 m處大渡河右岸，距壩址約18.3 km，改線公路從該坡體以明線形式通過。2018年10月25日，覆蓋層路基段出現垮塌，造成S211省道斷路，路面垮塌長度約55 m，垮塌寬約45 m，厚度約15 m，垮塌方量約1.8萬m3。堆積體寬約150 m，順坡長約160 m，厚度約15 m，方量約12萬m3。

S211改線公路(1 715 m高程)以下邊坡坡度33°～40°，垮塌后邊坡45°～50°，以上邊坡為35°～40°。覆蓋層段植被較發(fā)育；坡面沖溝發(fā)育，中部為小山脊，山脊兩側為溝槽地貌，溝槽內為近源崩坡積塊碎石土，堆積體范圍內局部基巖零星出露(見圖1)。岸坡崩坡積塊碎石土，厚度約25～40 m，局部具有架空結構，結構較松散(見圖2)。

地下水主要類型有基巖裂隙水、覆蓋層孔隙水，由大氣降水補給，向河床或溝谷排泄。經調查淺表基巖及該堆積體未發(fā)現有地下水出露，堆積體中部沖溝為干溝。

圖1 無人機航拍全貌照片 圖2 岸坡內塊碎石土照片

2 塌岸穩(wěn)定性分析及風險評估

S211改線公路路基座落在崩坡積塊碎石土上，路面高程約1 715 m，正常蓄水位1 690 m，極限死水位1 650 m。蓄水前，該部位地形坡度總體約為35°～40°，為崩坡積塊碎石土，地表無變形跡象，路基邊坡總體基本穩(wěn)定。蓄水后，該處壅水高度達100 m，塊碎石土在庫水浸泡及波浪沖刷作用下，不斷產生自下而上牽引式垮塌破壞，并隨著時間推移，下部土體不斷垮塌，最終導致本次路基垮塌。故本次變形屬水庫塌岸產生的牽引式變形。

垮塌體前緣地形坡度陡約為45°～50°，土體結構較松散，改線公路高程以下已出現垮塌等變形跡象，處于極限平衡狀態(tài)，穩(wěn)定性極差，在降雨、庫水位升降、震動等不利工況下，易出現向后緣牽引式垮塌。由于該垮塌離大壩較遠，且為前緣解體式滑塌，每次滑塌方量不大，其可能產生的涌浪不高，對樞紐工程及水庫運行影響不大。由于垮塌后修建的臨時保通便道離垮塌體邊緣距離較短(約15～20 m)，該垮塌易在較短時間內危及便道安全，需立即采取治理措施。

3 塌岸預測

目前塌岸預測方法較多，針對此河道型水庫主要有卡丘金法、兩段法及沖堆平衡法等[2]?？ㄇ鸾鸱ㄟm用于黃土類土層及平原地區(qū)水庫的塌岸預測；兩段法適合峽谷型水庫，但對高壩大庫，兩段方法起算點偏低，誤差較大[2]。沖堆平衡法利用塌岸土體體積乘以堆存系數與堆積土體體積相等原理，根據水下穩(wěn)定坡角、淺灘堆積坡角、沖磨蝕坡角、水上穩(wěn)定坡角通過水庫特征水位(死水位、正常蓄水位)確定塌岸范圍[2]。

根據工程類比和堆積體成因及結構等因素確定，三雕堆積體水下穩(wěn)定坡角為26°，水下沖磨蝕角為28°，水上穩(wěn)定坡角為35°，水下淺灘堆積坡角為20°。兩種方法最終預測塌岸寬度為115.0 m，改線公路也完全在塌岸線范圍內，塌岸預測范圍見圖3。

圖3 三雕典型塌岸預測示意

4 塌岸應急處理措施

綜上所述，三雕塌岸變形體是由于水庫蓄水導致三雕堆積體產生塌岸，并牽引上部覆蓋層變形，為牽引式變形。經塌岸預測，原改線公路及變形后新修的保通便道均在塌岸預測范圍內。加之塌岸變形后岸坡陡竣，保通便道又離新近塌岸線較近，在庫水作用下，極易再次產生塌岸變形，并導致保通便道處坡體再次產生滑塌，危及通行人員安全。

塌岸應急處置過程中，采取了加強巡視、監(jiān)測，臨時交通采取單向通行，控制車流量，加強交通管制，采取警戒措施，并設置專職安全員等應急管控措施。

這些措施對臨時便道保通起到了一定作用。但要使便道保持較長通行時間，為公路永久改線創(chuàng)造條件，必須要采取其他處理措施。

工程區(qū)有大量的開挖料，均為花崗巖或閃長巖等堅硬巖開挖料，能否利用開挖料進行坡體壓腳并使庫岸得到保護呢？有人認為在100 m庫深水中對變形坡體進行壓腳，需要天文數字量的開挖料，因而該方案根本行不通，但實際并非如此。

由于山區(qū)型水庫河谷較窄，庫水流速較小，當庫水位以下存在堆積地形時，水下以堆積為主[2]。因此塌岸段水位以下存在一定水下堆積。另根據圍堰施工中相關資料分析，塊石料在水下自然休止穩(wěn)定坡角可達35°～38°[3]，相對比較陡。筆者進行了剖面分析，如圖3所示，最大剖面需塊石料約470 m3/m，總共不超過4萬m3。最終決定本次應急處理采用在塌岸變形處坡腳堆放大量工程開挖塊石料(見圖4)，一方面對坡體起壓腳保護作用，另一方面又可以使庫水波浪不直接作用于庫岸坡體。近一年的運行監(jiān)測成果顯示，塌岸庫段邊坡總體穩(wěn)定，確保了便道穩(wěn)定，保障了交通安全，取得了良好的經濟效益及社會效益。

圖4 三雕塌岸塊石壓腳護坡

5 結 語

針對高壩大庫中水庫塌岸問題出現頻率增多的現象，本文以三雕庫岸塌岸導致改線公路路基滑塌為例，在塌岸發(fā)生后快速進行了地質測繪、無人機遙感勘察，工作人員及時對垮塌原因分析、塌岸預測，并進行穩(wěn)定性評價及風險評估。根據山區(qū)型水庫塌岸會產生水庫堆積，即基于沖堆平衡理論，利用塊石水下自然休止坡角較大和三雕庫岸特點，筆者首次針對高壩深庫利用開挖料提出了塊石壓腳護坡處理措施。實施后效果較好，可為今后類似工程提供經驗借鑒。