鄭華兵

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

古瓦水電站位于四川省甘孜藏族自治州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，是碩曲河干流鄉(xiāng)城、得榮段“一庫(kù)六級(jí)”梯級(jí)開發(fā)方案中的“龍頭水庫(kù)”電站，下游為娘擁水電站。樞紐主要建筑物由面板堆石壩、溢洪洞、放空洞、壩后生態(tài)機(jī)組、引水隧洞及地下廠房系統(tǒng)等組成。主體電站裝機(jī)容量為3×67MW，生態(tài)機(jī)組裝機(jī)容量為1×4.4MW(低水頭時(shí)段運(yùn)行1×2.6MW機(jī)組)，總裝機(jī)容量205.4MW[1]。

2017年10月15日，擦金許溝口左側(cè)高程約3340m～3475m邊坡發(fā)生垮塌，垮塌體下部寬約15m～25m，上部寬40m～50m，最寬約65m，橫河長(zhǎng)70m～120m，垂直厚度約45m～50m，水平深度約55m～60m，體積約40萬(wàn)m3，此次塌方造成已開挖完成的導(dǎo)流洞進(jìn)口被完全掩埋，引水隧洞進(jìn)口邊坡被毀壞，年度截流目標(biāo)被迫推遲。

2 地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

進(jìn)水口3293m～3412m為殘留基座階地，自然坡度35°～45°，臨河基座高約15m，階地寬度55m～80m，主要為冰川冰水沉積碎石土和含漂卵礫石，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，覆蓋層厚30m～40m；3412m以上為順層陡坡，自然坡度33°～38°[1]，地表植被發(fā)育。

2.2 地層巖性

2.3 邊坡發(fā)育裂隙情況

邊坡發(fā)育三組裂隙，第一組傾角24°～32°，傾右岸上游，3400m以上層面產(chǎn)狀N25°～40°E/NW∠40°，間距0.5m～1.5m；第二組N80°～85°W/SW(NE)∠80°～85°，間距1m～2m；第三組N6°～25°E/SE∠80°～87°，間距0.5m～1.5m。

弱風(fēng)化強(qiáng)卸荷水平深度10m～25m，弱卸荷水平深度30m～45m。

3 塌方原因及塌方后現(xiàn)場(chǎng)情況

3.1 塌方原因分析

(1)進(jìn)水口外側(cè)3400m以上山體屬于工程區(qū)域外，三面臨空，巖層產(chǎn)狀沿擦金許溝發(fā)育為順坡向且傾向碩曲河偏上游光滑面。

(2)巖體中發(fā)育的平行于河流的陡傾節(jié)理形成了寬體的后緣切割面，垂直于河流的結(jié)構(gòu)面形成了側(cè)向切割面，受卸荷影響，兩組節(jié)理連通率較高，對(duì)塊體形成了有效切割。

(3)工程區(qū)域連續(xù)降雨，雨水沿裂隙滲入，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度進(jìn)一步惡化，進(jìn)而誘發(fā)、加速山體變形。

3.2 塌方后現(xiàn)場(chǎng)情況

(1)塌方后堆積體存在大面積孤石、浮石，并且孤石之間層層疊加，個(gè)別滑動(dòng)極易造成連鎖反應(yīng)，對(duì)施工人員及施工設(shè)備安全影響較大。

(2)由于倒懸體上部為施工區(qū)域以外，并且無(wú)通道，材料等均需人工搬運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，需要投入大量人力，難度較大，存在較大安全隱患。

4 塌方治理規(guī)劃

進(jìn)水口垮塌后造成了已完成的導(dǎo)流洞進(jìn)口被掩埋，影響導(dǎo)流洞過(guò)流，致使大壩截流推遲。為此，對(duì)垮塌邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析[2]，根據(jù)計(jì)算成果表明：殘留邊坡當(dāng)以垮塌體底滑面作為滑面時(shí)，在開挖后運(yùn)行期各種工況不能滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)以深部滑面在覆蓋層底部坡腳剪出為底滑面時(shí)，正常蓄水的持久工況不能滿足要求，其他滿足要求。垮塌邊坡計(jì)算成果見表1。

研究區(qū)位于天山—興蒙造山系，跨準(zhǔn)噶爾地塊—吐哈地塊，覺羅塔格晚古生代裂陷槽，中天山多期復(fù)合陸緣巖漿弧和艾爾賓山—庫(kù)米什殘余盆地等三個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元[8]。北以阿其克庫(kù)都克斷裂為界，其北部為覺羅塔格晚古生代裂陷槽，南部為中天山多期復(fù)合陸緣巖漿??；南以卡瓦布拉克斷裂為界，其南部為艾爾賓山—庫(kù)米什殘余盆地(圖1a)。

表1 垮塌邊坡計(jì)算成果

結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及計(jì)算成果，垮塌邊坡分為搶險(xiǎn)和治理，搶險(xiǎn)疏通、恢復(fù)被掩埋的導(dǎo)流洞進(jìn)口，治理方面先從頂面、正面、背面三個(gè)方向“鎖”住倒懸體?？紤]倒懸體正面邊坡垮塌后表面巖體破碎，正面邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)大，頂面邊坡也存在安全風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)組織先背面，從過(guò)壩交通洞、檢修洞進(jìn)行深孔錨索，再頂面邊坡錨噴支護(hù)、錨索，最后正面邊坡錨噴支護(hù)、錨索。

5 塌方治理方案及效果

5.1 擦金許溝口左岸垮塌殘留至導(dǎo)流洞口及上游的覆蓋層

擦金許溝口左側(cè)邊坡發(fā)生塌滑后，大量的渣體滑落至碩曲河左岸低高程區(qū)域。塌滑發(fā)生時(shí)導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠當(dāng)時(shí)已開挖完成，距上游溝口不遠(yuǎn)，高高程塌滑體部分渣體進(jìn)入了導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠段。該塌滑體覆蓋層邊坡組成物質(zhì)包括垮塌殘留渣體、冰水堆積物等，根據(jù)邊坡工程地質(zhì)條件分析，覆蓋層邊坡破壞模式為圓弧滑動(dòng)破壞，根據(jù)邊坡水下穩(wěn)定坡腳，對(duì)覆蓋層邊坡進(jìn)行削坡[3]。

第一次為臨時(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)清挖，主要為清理導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠及其上游塌滑體渣量。為滿足2018年汛期來(lái)臨前截流，清挖采取1∶1臨時(shí)坡比，坡頂開口線由導(dǎo)流洞洞口頂部進(jìn)行反推，3340m、3320m高程分別設(shè)置3.5m寬?cǎi)R道，開挖后邊坡及時(shí)采取“主動(dòng)網(wǎng)+噴混凝土(C25，10cm厚)+排水管”方案進(jìn)行支護(hù)。3320m、3295m導(dǎo)流洞洞口段視情況采取自進(jìn)式花管注漿錨桿和鋼管樁進(jìn)行預(yù)支護(hù)。

第二次清坡為永久性支護(hù)方案，主要為保證電站正常運(yùn)行工況及檢修工況，保證放空(導(dǎo)流)洞上游塌滑體邊坡的穩(wěn)定。清挖邊坡按不緩于1∶2.4坡比進(jìn)行，高高程部位覆蓋層清除處理。沿河低高程位置采取混凝土矮擋墻護(hù)腳。同時(shí)導(dǎo)流洞前緣約50m明渠段采取蓋板和涵洞方案，上部進(jìn)行覆土處理以防殘留覆蓋層局部掉塊進(jìn)入放空洞內(nèi)。

5.2 左岸塌滑高高程基巖邊坡

擦金許溝口左岸垮塌以后，塌滑體滑向低高程并堆積在擦金許溝口及導(dǎo)流洞進(jìn)口上游。高高程部位仍殘留有基巖邊坡，基巖邊坡主要為垮塌后殘留邊坡。根據(jù)基巖邊坡工程地質(zhì)條件、邊坡特征及計(jì)算分析成果，邊坡存在沿垮塌體底滑面和深部軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生順層滑動(dòng)的可能性，殘留邊坡處于極限平衡狀態(tài)，邊坡整體穩(wěn)定性安全余度不滿足設(shè)計(jì)要求，需對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)以錨索結(jié)合常規(guī)噴錨支護(hù)為主。

結(jié)合殘留基巖邊坡分布在不同位置情況，針對(duì)性地采取以下處理措施：

(1)從過(guò)壩交通洞、檢修洞各設(shè)置4根對(duì)穿錨索至倒懸體坡面，錨索參數(shù)：2000kN級(jí)、L=110m～80m。

(2)倒懸體坡頂線以外邊坡，采用預(yù)應(yīng)力錨索+系統(tǒng)錨桿+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)[4-5]。預(yù)應(yīng)力錨索2000kN級(jí)、L=60/50m、排距6m×6m，間錯(cuò)布置；錨桿φ25，L=4.5m，間排距2m×2m，梅花形布置；素噴C25混凝土，10cm厚；局部厚度較厚覆蓋層邊坡采用錨筋樁+工字鋼梁+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)，參數(shù)同放空(導(dǎo)流)洞進(jìn)口上部覆蓋層邊坡支護(hù)參數(shù)一致；邊坡排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，間排距4m；排水孔內(nèi)插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管設(shè)4排引水孔，間距0.5m，孔徑8mm。

(3)倒懸體正面邊坡3410.00m～3470.00m范圍，采用預(yù)應(yīng)力錨索+系統(tǒng)錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨索2000kN級(jí)、L=60/50/40m、間排距6m×6m，間錯(cuò)布置；錨桿φ25，L=4.5m，間排距2m×2m，梅花形布置；掛鋼筋網(wǎng)φ8，@20×20；噴C25混凝土，15cm厚；邊坡排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，間排距4m；排水孔內(nèi)插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管設(shè)4排引水孔，間距0.5m，孔徑8mm。

(4)倒懸體下游側(cè)側(cè)面邊坡，采用系統(tǒng)錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。錨桿φ25，L=4.5m，間排距2m×2m，梅花形布置；掛鋼筋網(wǎng)φ8，@20×20；噴C25混凝土，15cm厚，邊坡排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，間排距4m；排水孔內(nèi)插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管設(shè)4排引水孔，間距0.5m，孔徑8mm。

(5)倒懸體下部基巖采用預(yù)應(yīng)力錨索+系統(tǒng)錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨索2000kN級(jí)、L=50/40m、間排距6m×6m，間錯(cuò)布置；錨桿φ25，L=4.5m，間排距2m×2m，梅花形布置；掛鋼筋網(wǎng)φ8，@20×20；噴C25混凝土，15cm厚；邊坡排水孔直徑為100mm，L=5m，仰角10°，間排距4m；排水孔內(nèi)插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管設(shè)4排引水孔，間距0.5m，孔徑8mm。

垮塌后倒懸體治理剖面見圖1(a)～(b)。

(a)

5.3 安全監(jiān)測(cè)

安全監(jiān)測(cè)是人們了解監(jiān)測(cè)目標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)和安全狀況的有效手段和方法，用以監(jiān)控塌方邊坡的整體、局部穩(wěn)定性。

進(jìn)水口垮塌邊坡共布置五點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)6套，4個(gè)表面變形觀測(cè)墩，錨索應(yīng)力計(jì)6臺(tái)，3支測(cè)斜管。

5.4 治理實(shí)施效果

為確保在垮塌邊坡完成治理后，通過(guò)布置的安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)得的數(shù)據(jù)分析，確保邊坡穩(wěn)定。

進(jìn)水口垮塌邊坡共布置五點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)6套，累計(jì)位移量在-0.22mm～0.42mm之間，所測(cè)位移變化量均較小，變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)；4個(gè)表面變形觀測(cè)墩，測(cè)點(diǎn)累計(jì)水平合位移量在3.0mm～31.0mm之間，累計(jì)垂直位移量在16.40mm～25.60mm之間，累計(jì)觀測(cè)1108d；最大累計(jì)水平合位移量為24.2mm(LD-2)，最大垂直位移量為25.6mm(LD-4)，目前各測(cè)點(diǎn)位移變化量均較小，測(cè)值無(wú)異常；錨索應(yīng)力計(jì)6臺(tái)，測(cè)得的累計(jì)荷載變化量在-208.44kN～-47.14kN之間，荷載變化量較小，變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)；3支測(cè)斜管測(cè)得的孔口累計(jì)合位移量在1.79mm～2.13mm之間，月變化量在0.25mm～0.48mm之間，變化速率較平穩(wěn)，測(cè)值無(wú)異常。

圖2 進(jìn)水口邊坡垮塌后照片

圖3 進(jìn)水口邊坡垮塌治理后照片

6 結(jié)語(yǔ)

治坡先治水，統(tǒng)計(jì)資料也表明，95%以上的滑坡都與降雨或地下水滲流有密切關(guān)系[2]；水是影響邊坡變形的關(guān)鍵性因素，水可以軟化滑帶使其抗剪強(qiáng)度降低，水可以增加滑體下滑力，降低抗滑力[3]。本次塌方后造成導(dǎo)流洞進(jìn)口被掩埋、上部形成倒懸體、下游側(cè)邊坡拉裂，治理以“鎖”為主，先鎖住上部倒懸體，同時(shí)進(jìn)行下游側(cè)邊坡加固，最后進(jìn)行堆積體清理。進(jìn)水口垮塌邊坡綜合治理完成，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，未發(fā)生滑移及變形，效果良好，為后期水庫(kù)運(yùn)行提供了安全保障。