(四川省水利水電勘測設計研究院規(guī)劃設計分院，四川 德陽，618000)

1 工程概況

楊柳灘水電站位于四川省宜賓縣與云南省水富縣的界河橫江上，距水富縣兩碗鎮(zhèn)下游約3.2km，控制集水面積14441km2，總庫容3205×104m3，總裝機容量3×18MW，是一座以發(fā)電為主，遠期發(fā)展航運的中型水電工程。楊柳灘水電站是橫江干流鹽津至河口段水電開發(fā)的第四級，采用河床式開發(fā)：主河床段共布置3孔沖砂閘、5孔泄洪閘和1孔調節(jié)閘，泄流總凈寬99.0m，最大擋水高度18.0m；利用左岸較緩的有利地形，在較開闊的二級平臺處布置主廠房、副廠房及戶外式升壓開關站。

該工程于2004年11月開工建設，2009年8月完建，2010年1月完成下閘蓄水階段驗收和首臺機組啟動驗收，2010年2月首臺機組并網發(fā)電，2016年1月通過竣工驗收。工程建成后多年平均年發(fā)電量達2.48億kW·h，發(fā)電效益顯著，對緩解當地電力不足、發(fā)展地方經濟起到了積極的促進作用。

2 工程地質條件

左岸坡較開闊，為緩坡、臺地與斜坡相連。地面高程319.0m～370.0m，自然坡度一般為15°～25°，局部達35°～40°。地表零星分布坡殘積層(Q4dl+el)，組成物質為塊碎石土，厚0.0～6.0m。下伏基巖為侏羅系中統上沙溪廟組(J2s2)粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖不等厚互層，局部相變明顯。巖層產狀為N15°～40°W/NE∠7°～25°。巖層傾向河流下游偏右岸，屬緩傾角順層巖質結構邊坡。巖體中發(fā)育N1～N3泥化夾層和C2～C7巖塊巖屑型軟弱夾層。巖體強、弱風化帶厚度分別為2m～5m和6m～12m。

河床至施工公路間地面高程為318.0m～340.0m，自然坡度一般為10°～15°，基巖陡坎局部達40°～50°，地表基巖裸露，僅零星分布坡殘積層(Q4dl+el)之塊碎石土，厚0～5.0m。施工公路至川云中路之間的地面高程為340.0m～388.0m，自然坡度一般為20°～25°；地表覆蓋層為崩坡堆積層(Q4col+dl)，組成物質為粘土夾塊碎石，厚18.0m～26.0m?；鶐r為侏羅系中統上沙溪廟組(J2s2)粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖不等厚互層，局部相變明顯，基巖臥坡坡角為一般為10°～13°，局部達23°。在巖體中發(fā)育有N1～N3泥化夾層和C2、C3、C6、C7巖塊巖屑型軟弱夾層。巖層產狀為N15°～40°W/NE∠7°～25°。巖層傾向河流下游偏右岸，屬緩傾角順層巖質結構邊坡。巖體強、弱風化帶厚度分別為2m～5m和6m～10m。

3 滑坡形成過程及成因分析

3.1 滑坡形成過程

2004年底左岸邊坡開始開挖施工，施工方式為自下而上開挖，且開挖過程中未進行任何臨時邊坡處理措施。2005年5月發(fā)生滑坡，滑坡體順坡向長170m～240m，寬50m～60m，厚15m～25m，采用平行斷面法計算其方量約20×104m3。

2005年3月進入雨季后，滑坡體地表出現變形開裂。至2005年4月5日，現場統計拉裂縫約13條，地表張開寬度一般為0.5cm～3cm，最大張開寬度18cm；延伸長度一般10m～20m，最大延伸達32m；可探測最大深度28cm；鉛直位移1cm～5cm。泥化夾層(N1)的上部巖體向坡外有微弱變形跡象，水平位移約3mm～5mm，變形位移方向與泥化夾層中擦痕方向基本一致。經參建各方共同協商，及時研究制定并實施了削坡減載、修建截(排)水溝等初步措施。

2005年5月中旬，因連降暴雨，坡體變形裂縫增多，原各條裂縫均加長、加寬并加深，一些裂縫互相貫通。內側緣L7-L10向上游方向已延伸至泥化夾層處，下游至開挖邊坡，張開寬度一般0.1m～0.5m，局部達1.0m；可探測深度一般1.5m～2.0m，局部達3.0m；垂直位移一般0.3m～0.6m，局部達1.0m；水平位移一般0.5m～0.8m，局部達1.2m。外側緣L6向兩側延伸，張開寬度一般7cm～20cm，局部達0.5m；可探測深度一般0.7m～1.2m，局部達1.6m；垂直位移一般0.2m～0.3m，局部達0.5m；水平位移一般0.4m～0.7m，局部達1.0m。施工方在2#沖溝向上游延伸而設置的排水溝也被拉裂變形，集水坑中的水大部分下滲至滑坡體，未起到地表預期排水效果。施工方的生活用水也直排滑坡體后緣。

2005年5月24日下午18∶30～19∶00近半個小時，整個滑坡體開始加劇變形，變形裂縫增多并延伸，在短短的半個小時內，滑坡體整體向下游方向滑移約2m～3m、向右岸方向滑移約3m～4m、沉陷高差3m～5m；在廢品收購站房子處垂直位移約3.5m，排水溝處4m～5m，施工生活區(qū)3m～4m?；虑熬壯啬嗷瘖A層上部巖體剪出約0.1m～0.3m，各條裂縫張開寬度一般0.1m～0.4m，局部延伸長度達50m～60m，局部陡壁垮塌，在施工上壩公路處，地面出現鼓丘，長軸長6m～8m，短軸方向寬2m～3m，隆高0.6m～0.8m，短軸方向S75°E，從而形成工程滑坡。

2005年5月28日，整個滑坡體仍在滑移，后緣廢品收購站房子處垂直位移達4.5m，排水溝處5.5m，施工生活區(qū)3.5m～4.5m；前緣鼓丘隆高達1.5m～1.8m。對覆蓋層與基巖接觸界面觀測，未見有土層滑動的痕跡。據2005年6月份的補充勘探鉆孔證實，在滑坡后緣，基巖與土層均未有滑動的痕跡。

整個滑坡直到2005年6月中旬才逐漸趨于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，在其前緣陡壁處泥化夾層(N1)上部的巖、土體有局部垮塌，鼓丘隆高達1.8m～2.0m。在滑坡體前緣，對施工開挖的基巖與土層形成的平臺進行觀測，未見覆蓋層沿基巖接觸面產生位移滑動的痕跡。

3.2 滑坡成因分析

根據開挖邊坡的工程地質條件和特征，發(fā)生滑坡的主要原因有以下幾方面：

(1)邊坡巖體層面總體傾向下游略偏坡外，其中順層分布的泥化夾層為滑坡的潛在控制性結構面，是產生滑坡的內在因素。

(2)開挖臨空面過高過陡，形成人工高邊坡，且未按設計要求對邊坡采取支護、加固等工程處理措施，使邊坡巖(土)體長期處于臨空裸露狀態(tài)，是產生滑坡的外在人為因素。

(3)施工放炮的震動作用和地表水的滲入，是產生滑坡的觸發(fā)因素。據坡頂以上約100m處的村民介紹，施工放炮曾多次使其屋頂瓦塊掉落，說明施工放炮裝藥量過大，對邊坡巖(土)體的震動及變形危害甚大。

總之，左岸邊坡由于自然及人為因素的影響，形成了工程滑坡。

4 滑坡體穩(wěn)定性分析

根據地質條件和相應的巖體力學參數，采用巖質邊坡穩(wěn)定分析程序(EMU)對巖體力學參數進行了反算，并對各種可能的滑動形式(沿泥化夾層層面、沿軟弱夾層層面)，分別按不同工況進行穩(wěn)定計算。

4.1 邊坡的級別及抗滑穩(wěn)定最小安全系數的確定

邊坡的級別根據相關水工建筑物的級別及邊坡與水工建筑物的相互間關系確定，本工程廠房建筑物為3級，一旦廠房邊坡失事將對廠房建筑物乃至水電站的運行造成極為嚴重的破壞，按SL 356-2007《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》確定邊坡級別為3級。

由于邊坡的破壞風險難以確定和查明，按SL 356-2007《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》表3.4.2確定正常運用條件、非常運用條件Ⅰ、非常運用條件Ⅱ三種工況下的抗滑穩(wěn)定最小安全系數分別為1.20、1.15、1.10。

4.2 巖(土)體力學參數的反算

按地質專業(yè)的巖(土)體力學參數建議值，對選取的3個代表斷面天然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定進行了計算，其穩(wěn)定安全系數僅為0.7～0.8，與滑坡體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的實際情況不太吻合，穩(wěn)定安全系數明顯偏小，表明巖(土)體力學參數建議值不盡合理，需進行反算。根據邊坡天然狀態(tài)下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，可認為其穩(wěn)定系數稍小于1，通過已知穩(wěn)定系數及滑面等條件下反算滑面的巖土抗剪強度參數[1]。經反復試算，3個代表斷面天然狀態(tài)下的穩(wěn)定安全系數為0.97～0.98時，滑坡體巖(土)體抗剪強度參數見表1，故將其作為計算采用的抗剪強度參數。

表1滑坡體巖(土)體抗剪強度參數

4.3 各剖面穩(wěn)定復核

根據上述選定的力學參數分別對3個代表性剖面在各種計算工況下的穩(wěn)定進行了復核。其計算工況如下：

①天然狀態(tài)；

②開挖至設計邊坡；

③開挖至設計邊坡+設計工程措施(正常運用條件)；

④開挖至設計邊坡+設計工程措施+暴雨(非常運用條件Ⅰ)；

⑤開挖至設計邊坡+設計工程措施+七度地震(非常運用條件Ⅱ)。

初擬各代表性剖面的設計工程措施為：1剖面為A類2000kN、B類1500kN抗滑樁各1排，850kN級預應力錨索3排，2000kN級預應力錨索4排；2剖面為A類2000kN、B類1500kN抗滑樁各1排，850kN級預應力錨索8排，2000kN級預應力錨索2排；3剖面為A類2000kN、B類1500kN抗滑樁各1排，850kN級預應力錨索6排。

代表性剖面各種工況下穩(wěn)定安全系數計算成果見表2。

表2代表性剖面各種工況下穩(wěn)定安全系數計算成果

計算工況1剖面2剖面3剖面沿N3泥化夾層沿C2軟弱夾層沿N3泥化夾層沿C2軟弱夾層沿N3泥化夾層沿C2軟弱夾層①0.981.201.250.970.981.80②0.941.161.210.930.951.75③1.331.231.431.241.381.88④1.301.201.371.201.351.83⑤1.281.161.351.191.271.76

據表2可知：

(1)代表性剖面在天然狀態(tài)下的最小穩(wěn)定安全系數分別為0.98、0.97、0.98，與滑坡體在天然狀態(tài)下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的實際情況基本吻合，采用反算后的巖(土)體力學參數進行滑坡體穩(wěn)定分析計算是合適的。

(2)1、3剖面邊坡穩(wěn)定主要受N3泥化夾層控制，而2剖面受廠房深基坑開挖影響，其穩(wěn)定主要受下部C2軟弱夾層控制。

(3)各剖面采用擬定的抗滑樁與預應力錨索的設計工程措施后，其穩(wěn)定安全系數均能滿足要求。

5 治理方案設計

滑坡體治理依據臨時與永久相結合、先易后難、分步實施、確保安全的總體原則，首先根據滑坡體治理區(qū)的地形地貌，確定了削坡減載、排水、鋼管樁的臨時措施；再根據初擬的設計工程措施及各代表性剖面穩(wěn)定計算成果，確定了抗滑樁、預應力錨索、護坡的永久措施。

5.1 臨時措施

在覆蓋層與基巖接觸面設3.5m寬馬道，馬道以上覆蓋層采用1∶1.0的開挖邊坡削坡減載，削坡處的開口面距公路3.0m以上，且不影響民房。

為加強滑坡體地表水的引排，在邊坡上部前緣沿周邊修建一道截水溝，結合公路涵洞排水溝及上壩公路排水溝將地表水引出滑坡體外，以抑制地表水的入滲，降低地下水的滲透壓力。

鋼管樁作為一種抗滑支擋工程，由于其靈活、有效、及時、施工方便、對坡體擾動小且可以提供較大的支護力，能實現對變形中滑坡快速有效地支擋，能提高滑坡穩(wěn)定，為滑坡永久治理工程提供時間[2]。為確保川云中路的安全，在滑坡體前緣、川云中路外側共布置了181根鋼管樁，其孔距為1.0m，伸入N1泥化夾層以下深度不小于5m。鋼管樁采用鉆機打孔下鋼管，鋼管直徑127mm，鋼管內設φ28鋼筋3根，在鋼管內下導管灌注C30豆石混凝土。

5.2 永久措施

5.2.1 抗滑樁

根據穩(wěn)定分析計算成果，對滑坡體采用抗滑樁和預應力錨索的聯合治理措施，在該范圍內布置兩排共49根抗滑樁?？够瑯抖梯S中心線間距均為6m，樁體采用C30混凝土澆筑，總方量約9427m3，鋼筋總計約1296t。

抗滑樁根據滑動面位置分為三類，其中A類、C類抗滑樁以N3軟弱夾層作為滑動面進行設計計算；B類抗滑樁以C2軟弱面作為滑動面進行設計計算。A類、B類抗滑樁布置于左岸主廠房上部的設計永久邊坡上；C類抗滑樁布置于進水池左岸邊坡上。

A類抗滑樁共計20根，提供設計抗滑力為2000kN/m，采用2.5m×3.5m或2.5m×4.0m矩形截面，樁長20m～25m；B類抗滑樁共計20根，提供設計抗滑力為1500kN/m，均采用2.5m×3.5m矩形截面，樁長25.5m；C類抗滑樁共計9根，提供設計抗滑力為1500kN/m，采用2.0m×3.0m矩形截面，樁長16m。

抗滑樁均為人工挖孔鋼筋混凝土懸臂樁。樁井基巖或堅硬孤石段采用少藥量、多炮眼的松動爆破方式，每次剝離厚度不宜大于30cm。孔口開挖后應做好鎖口，孔口以下分節(jié)開挖，每節(jié)開挖1m～2m后立即支護。

5.2.2 預應力錨索

滑坡體邊坡錨索均為雙層保護無粘結式預應力錨索，布置有850kN級和2000kN級兩種，分兩次實施。

850kN級預應力錨索布置在鋼管樁下部的廠房邊坡上。錨索共計176根，間排距4m，沿方位角261°布置，設計錨固角為下傾30°。單孔錨索由6束φ15.2mm、公稱抗拉強度1860MPa、截面積139mm2的鋼絞線組成。設計錨索鉆孔直徑110mm，注漿材料采用M35水泥砂漿。錨索間距為4m～4.4m，錨索設計錨固力為850kN，設計張拉力為設計錨固力的1.2倍。錨索的錨固段長度為8m，錨固段置于弱風化或新鮮的泥質粉砂巖中。根據被加固滑坡體承載力較低及地形實際情況，采用框格梁及地梁作為外錨結構。框格梁梁寬120cm，高80cm，錨頭固定在縱橫梁節(jié)點處；地梁梁寬200cm，高80cm。

2000kN級預應力錨索布置在第一排抗滑樁上部的邊坡上。錨索共計92根，間排距4m，沿方位角261°布置，設計錨固角為下傾30°，總長度約4626m。其中2剖面上游約12m至1剖面上游約30m范圍內布置4排共計52根錨索，錨索長度48.2m～70.5m；余下范圍內布置2排共計40根錨索，錨索長度39.1m～64.8m。每根錨索由12根φ15.2mm、公稱抗拉強度1860MPa、截面積139mm2、極限張拉荷載259kN的鋼絞線組成，錨索最小鉆孔直徑150mm。自由段伸入N3泥化夾層以下長度不小于2m，采用涂油脂和PE管包裹雙層防腐的保護措施，每隔1m設置隔離架對錨索定位；錨固段長度不小于12m，每隔50cm將鋼絞線用緊箍環(huán)(無鋅鉛絲)和隔離架固定，膠結式固結，用純水泥漿做膠結材料，為加快施工進程可在漿液中摻加0.5%(占水泥質量)的早強劑。為保證錨固效果，減少預應力損失，錨墩采用棱臺形鋼筋混凝土結構，置于強、弱風化的粉砂質泥巖或泥質粉砂巖基巖上。墩底應力均滿足地基承載力的要求。

5.2.3 護坡工程

對抗滑樁、預應力錨索區(qū)間范圍內及其下部的永久邊坡采用混凝土框格或掛鋼筋網噴混凝土并輔以砂漿錨桿的加固處理措施；對廠房開挖過程中的臨時邊坡采用噴混凝土對邊坡加固。

5.3 試驗及監(jiān)測設計

為驗證預應力錨索設計，檢驗其施工工藝，指導安全施工，在錨固工程施工初期進行了預應力錨索錨固試驗。預應力錨索錨固試驗分為破壞性試驗(拉拔試驗)和非破壞性試驗(張拉試驗)兩類。

為了驗證補充治理工程的加固效果，監(jiān)測左岸邊坡加固后的穩(wěn)定性，在預應力錨索安裝時在其中5-10根錨索上安裝錨索測力計，另設2套測斜管，3組多點位移計。

6 滑坡治理效果

左岸廠房邊坡治理工程在滑坡體范圍內設置了地面、地下位移監(jiān)測網，共布置了3組多點位移觀測計和2套測斜管，監(jiān)測頻率為每月2-3次，施工期加密至每天1次?？够瑯队?007年8月施工完畢，預應力錨索于2008年2月全部張拉完畢。

工程于2010年2月投產運行，運行期間電站運行管理單位還加強了對左岸滑坡體的地表巡查，滑坡體周界和抗滑樁后側巖土體未出現新的裂縫，原有裂縫已逐步愈合；同時通過自2007年2月以來對3組多點位移計共9個觀測點的不間斷觀測，滑坡治理前左岸廠房最大位移為每月15.2mm～23.4mm，滑坡治理后則逐步減小到每月0.1mm，并趨于穩(wěn)定。表明滑坡得到有效治理，變形得到抑制，整體效果明顯。

7 結論

(1)工程開挖是影響滑坡體穩(wěn)定性非常重要的因素，尤其是邊坡開挖“切腳”導致下伏泥化夾層和軟弱夾層出露于坡腳、在坡腳形成臨空面，并在暴雨、地表水下滲等不利因素誘發(fā)下導致邊坡局部失穩(wěn)而形成滑坡。施工過程中如不及時對邊坡進行支護，將導致后期滑坡處理難度、風險及工程投資大大增加。

(2)工程治理初期于公路外側首先采取了鋼管樁的應急處理措施，有效地避免了滑坡對川云中路造成不利影響，并為后續(xù)滑坡治理贏得了寶貴時間，取得了良好效果。對于已經處于蠕滑或即將進入加速蠕滑階段的滑坡體，鋼管樁不失為一種快速靈活、行之有效的應急搶險措施。

(3)本工程經受多年蓄水和運行的檢驗，其監(jiān)測數據表明邊坡整體穩(wěn)定，整體效果明顯。采用抗滑樁與預應力錨索相結合的聯合治理方案，充分利用了抗滑樁抗滑能力大、支擋效果好和預應力錨索結構及受力合理、對滑體穩(wěn)定性擾動小、施工迅捷的優(yōu)點，有效地改善了滑坡體受力狀況，使滑坡得到了有效治理。