邵鵬哲，李金龍，袁超燚，羅 浩，鄭付剛

(1.雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051；2.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概況

錦屏水電站某營(yíng)地于2018年2月開始施工，在場(chǎng)地平整(后邊坡切角)開挖過(guò)程中，邊坡出現(xiàn)變形。最早于2018年3月10日發(fā)現(xiàn)變形裂縫，裂縫分布范圍為開挖后坡開口線至以上約120 m距離范圍(水平距離)、高度50 m左右。在坡腳開口線、坡腳上部公路及路邊擋墻、1 673 m高程中部坡面及1 695 m高程上部坡面(民房區(qū))均出現(xiàn)了由于邊坡蠕變產(chǎn)生的張拉裂縫，裂縫共10余條，延伸長(zhǎng)度5～10 m，寬度1～10 mm(見(jiàn)圖1)。

圖1 邊坡坡腳開挖后裂縫分布

考慮到邊坡蠕變具有一定的時(shí)效性，為避免進(jìn)一步開挖擾動(dòng)邊坡，確保邊坡上部受影響居民的人身安全，消除營(yíng)地施工期及后期入住后的安全風(fēng)險(xiǎn)，需及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理。

綜合工程地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪和鉆探資料揭示，邊坡場(chǎng)地主要由滑坡堆積、崩坡積、沖積的塊碎石、卵礫石土構(gòu)成，其主要有7種地層，分別是碎礫石土、塊碎石砂土、粉砂質(zhì)黏土、碎石土、卵礫石夾砂、礫石砂土、變質(zhì)砂巖，覆蓋層深度約30.2～44.0 m。

2 治理前邊坡穩(wěn)定計(jì)算分析

2.1 邊坡失穩(wěn)模式與計(jì)算斷面

2.1.1 變形體邊界條件綜合分析

裂縫形成原因系由于場(chǎng)平開挖進(jìn)一步切削坡腳，坡腳處形成了高約10余米的陡坡，致使坡體下部失去支撐，發(fā)生向臨空變形，從而引發(fā)后部原處于穩(wěn)定狀態(tài)的斜坡產(chǎn)生變形，變形模式為牽引式逐級(jí)破壞，在高出場(chǎng)地平臺(tái)約10 m、30 m、50 m處形成了地表裂縫。從現(xiàn)場(chǎng)查看結(jié)果分析，裂縫為淺表層裂縫。

2.1.2 滑移模式

根據(jù)變形體基本地形、地質(zhì)條件、目前的變形跡象分析坡體結(jié)構(gòu)，確定變形體主要存在的失穩(wěn)模式有以下幾種。

滑移模式①：變形土體以高程1 695 m左右的后緣順河向拉裂縫為后緣，在營(yíng)地開挖坡腳附近高程1 639 m左右剪出，為弧形滑面，高差約56 m。此模式為變形體整體穩(wěn)定的控制性滑移模式，對(duì)應(yīng)變形體方量約35 萬(wàn)m3。

滑移模式②：變形體以高程1 673 m左右的中部裂縫為后緣，開挖坡腳附近高程1 639 m左右剪出，為弧形滑面，高差約34 m。此模式控制變形體中下部的穩(wěn)定。

滑移模式③：變形體以公路裂縫(1 644～1 652 m高程)為后緣，開挖坡腳附近高程1 639 m左右剪出，為弧形滑面，高差約4～14 m。此模式控制變形體下部的局部穩(wěn)定。

根據(jù)測(cè)斜數(shù)據(jù)顯示：邊坡在深度16 m處存在錯(cuò)動(dòng)，與滑移模式①深度對(duì)應(yīng)。在變形體范圍內(nèi)，選取1個(gè)代表性剖面進(jìn)行二維平面極限平衡穩(wěn)定分析，主要滑移模式見(jiàn)圖2。

圖2 典型剖面主要滑移模式

2.2 穩(wěn)定分析方法

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)[1]第5.2.4條、《水電工程移民安置區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)程》(NB/T35085-2016)[2]條文說(shuō)明中第8.2.3條，以及《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)[3]第5.3.1條規(guī)定相關(guān)要求，邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算方法采用簡(jiǎn)化畢肖普法(Bishop)[4]，使用Slide軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。

2.3 土體物理力學(xué)參數(shù)

結(jié)合勘探揭示的土體性狀、試驗(yàn)成果和工程經(jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地土體的物理力學(xué)參數(shù)取值見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)地土體物理力學(xué)參數(shù)

2.4 計(jì)算工況及荷載組合

邊坡穩(wěn)定分析考慮了三種工況：

(1)持久工況，荷載為自重+地下水壓力。由于地下水位埋深較大，一般為35.4～46.8 m，而滑面都在20 m以內(nèi)，因此計(jì)算中未計(jì)入地下水壓力影響。

(2)短暫工況，荷載為自重+暴雨。暴雨工況下滑面取其相應(yīng)的飽和參數(shù)，同時(shí)考慮5.5 m高滑面以上土體容重為飽和容重。

(3)偶然工況，荷載為自重+地震作用。本場(chǎng)地區(qū)基本烈度為Ⅷ度，地震加速度為0.2 g。計(jì)算時(shí)同時(shí)考慮地震效應(yīng)折減，效應(yīng)折減系數(shù)取0.25，地震狀況與降雨?duì)顩r不進(jìn)行疊加。

2.5 穩(wěn)定分析結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，典型剖面最危險(xiǎn)滑移模式為滑移模式③，穩(wěn)定安全系數(shù)持久工況0.908，暴雨工況僅為0.778；其次為滑移模式②，穩(wěn)定安全系數(shù)持久工況0.926，暴雨工況為0.819。以上均不滿足安全系數(shù)要求，需采取加固措施。

3 邊坡加固設(shè)計(jì)方法

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與安全系數(shù)

綜合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)、《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)和《水電工程移民安置區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)程》(NB/T35085-2016)等規(guī)范要求，結(jié)合本工程實(shí)際情況，考慮邊坡高度與失穩(wěn)模式，將營(yíng)地后邊坡進(jìn)行分區(qū)，分別制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 營(yíng)地與上部公路之間的邊坡

營(yíng)地與上部公路之間的邊坡高度在4～14 m之間，按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》要求選取(見(jiàn)表2)。

表2 營(yíng)地與上部公路之間的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值

3.1.2 公路以上邊坡

公路以上邊坡，即中部、后緣裂縫到營(yíng)地場(chǎng)平之間的邊坡，高度超過(guò)15 m，最大高度50 m左右。按《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》和《水電工程移民安置區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)程》要求選取(見(jiàn)表3)。

表3 公路以上邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值

3.2 加固設(shè)計(jì)方案

因削坡方案對(duì)邊坡開挖擾動(dòng)大，雨季會(huì)加劇邊坡變形；抗滑樁方案投資大。綜合對(duì)比后，遵循“固腳、強(qiáng)腰、鎖頭、排水”分層支護(hù)及全面治理的加固原則，將邊坡分布下部(A區(qū))、中部(B區(qū))、上部(C區(qū))選擇“地表截排水+坡面框格梁(錨筋樁貼坡混凝土擋墻)錨索”加固方式。邊坡治理范圍根據(jù)工程范圍區(qū)、邊坡變形特征和地形特征綜合確定。邊坡治理方案平面布置及典型剖面加固方案示意見(jiàn)圖3～4。

圖3 加固設(shè)計(jì)方案平面布置示意

圖4 典型剖面加固方案示意

3.2.1 地表截排水設(shè)計(jì)

變形體地表系統(tǒng)截排水工程措施主要是修建頂部截水溝及變形體范圍內(nèi)排水溝。

3.2.2 固腳(A區(qū))

固腳區(qū)即開挖坡腳處，采用錨筋樁貼坡?lián)鯄渝^索加固。典型部位(A2區(qū))支護(hù)方案具體如下。

(1)錨索。貼坡混凝土，擋墻上布置3排750 kN無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)度35 m/45 m交錯(cuò)布置，水平間距3.0 m。由于邊坡下部覆蓋層較薄，為提高邊坡抗滑力，錨索錨固段深度需入基巖，長(zhǎng)度為7.5 m。

(2)錨筋樁。錨筋樁布置在擋墻底部，3C22焊接形成，高6.0 m，入土5.0 m，縱向間距2.0 m，布置2排。

(3)排水孔。Φ75排水花管間排距2.0 m，入土4.0 m，仰角10°，梅花型布置。

3.2.3 強(qiáng)腰(B區(qū))

在公路內(nèi)側(cè)，利用已有的框格梁增設(shè)錨索進(jìn)行加固。錨索布置由原有框格梁形式和所需提供的支護(hù)力綜合確定。具體支護(hù)方案為：錨索為壓力分散型無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索[5]，利用原框格梁，在框格梁節(jié)點(diǎn)處布置2排750 kN錨索，長(zhǎng)度30 m，水平間距6.0 m，錨固段長(zhǎng)度7.5 m。

3.2.4 鎖頭(C區(qū))

為了增加變形體整體穩(wěn)定性以及有效控制后緣裂縫發(fā)展對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆畹挠绊懀喜坎捎每蚋窳杭渝^索的形式進(jìn)行加固。具體支護(hù)方案如下。

(1)框格梁。3 m×3 m順坡向，斷面尺寸0.3 m×0.4 m(寬×高)，框格梁內(nèi)回填種植土，撒播草種。

(2)錨索。錨索為壓力分散型無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索[5]，在框格梁節(jié)點(diǎn)布置兩排750 kN錨索，其長(zhǎng)度30 m，水平間距6.0 m，錨固段長(zhǎng)度7.5 m。

3.2.5 植被恢復(fù)和綠化

支護(hù)工程實(shí)施后，恢復(fù)植被并播撒草籽綠化。其中，固腳區(qū)(A區(qū))和鎖頭區(qū)(C區(qū))受地形、所需加固力等因素影響，從上游到下游分為3個(gè)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 監(jiān)測(cè)儀器布置

為掌握邊坡的穩(wěn)定狀況和支護(hù)系統(tǒng)的工作狀況，在發(fā)現(xiàn)邊坡發(fā)生蠕變后及時(shí)布置了3個(gè)GNSS測(cè)點(diǎn)和1個(gè)測(cè)斜孔，測(cè)斜孔孔底布置1支滲壓計(jì)以及6套錨索測(cè)力計(jì)(見(jiàn)圖5)。

圖5 監(jiān)測(cè)儀器布置示意

4 治理后邊坡穩(wěn)定復(fù)核

4.1 穩(wěn)定性計(jì)算分析

典型剖面3種滑移模式中，持久工況、短暫工況和偶然工況下最小穩(wěn)定安全系數(shù)分別為1.252、1.132和1.084，都大于持久工況1.20、短暫工況1.05、偶然工況1.05的安全系數(shù)要求。其中，各工況最小穩(wěn)定安全系數(shù)均在滑移模式①處(見(jiàn)圖6～8)。

圖6 滑移模式①持久工況

圖7 滑移模式①短暫工況

圖8 滑移模式①偶然工況

4.2 監(jiān)測(cè)成果分析

4.2.1 GNSS監(jiān)測(cè)

邊坡GNSS變形監(jiān)測(cè)成果表明，2018年10月底邊坡坡腳擋墻施工完成，變形速率明顯變緩；各測(cè)點(diǎn)河床方向(X)累計(jì)變形最大，經(jīng)過(guò)治理，邊坡變形已趨于穩(wěn)定(見(jiàn)圖9)。

圖9 GNSS測(cè)點(diǎn)河床方向(X)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

4.2.2 錨索測(cè)力計(jì)

錨索張拉及補(bǔ)充張拉后，主要呈小幅度的松弛，目前已趨于穩(wěn)定(見(jiàn)圖10)。

圖10 錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

5 結(jié) 論

(1)該營(yíng)地及后邊坡場(chǎng)地主要由滑坡堆積、崩坡積、沖積的塊碎石砂土、卵礫石土構(gòu)成，由于邊坡坡腳開挖，致使坡體下部失去支撐，發(fā)生向臨空變形，致使邊坡處于蠕變的不穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)經(jīng)實(shí)施“地表截排水+坡面框格梁(錨筋樁貼坡混凝土擋墻)錨索”的設(shè)計(jì)加固措施后，營(yíng)地后邊坡處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。不同滑移模式在各種工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

(3)邊坡監(jiān)測(cè)資料表明，在當(dāng)前已實(shí)施加固措施下，邊坡變形已趨于穩(wěn)定，擋墻錨索錨固力變化平穩(wěn)，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。