水库施工中强风化泥岩边坡防治技术

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1、水库施工中强风化泥岩边坡防治技术以贞丰县鲁花水库为例摘要：根据水利水电工程边坡设计规范(SL386-2007)要求，“对于土质边坡和呈碎裂 结构、散体结构的岩质边坡，当滑动面呈圆弧形时，宜采用简化毕肖普(Simplified Bishop)法和摩根斯顿-普赖斯法(Morgenstern-Price)进行抗滑稳定计算，“对于同样 呈块体结构和层状结构的岩质边坡，宜采用萨尔玛法(Sarma)和不平衡推力传递法进行抗 滑稳定计算”。本次计算选用理正岩土软件进行计算，其中沿覆盖层的土质边坡滑动采用简 化毕肖普法(Simplified Bishop )进行计算，岩质边坡采用不平衡推力传递法，即传递系 数

2、法进行抗滑稳定计算。关键词：水库施工；边坡滑动；防治措施；处理成果前言水利工程作为重点工程建设项目，我们对水利事业的研究从未停止，其相关技术也得到了显 著的提高，而其中的边坡防治技术是重点研发的技术之一。长期以来，边坡滑坡现象时有发 生，只有在设计之初严谨计算，施工之时严格遵循规范并实时监测可能发生的动向尽量避免 发生滑坡。但过程总会有一部分意外不可控的因素，而一旦发生滑坡等事故，如何采取相关 措施补救以减少损失也是重中之重。本文就以贞丰县鲁花水库工程溢洪道控制段边坡为例， 对水库施工中的边坡防治作相关论述，以期能为水库事业添砖加瓦。1概述1.1工程概况鲁花水库隶属于贵州省黔西南州贞丰县鲁容乡

3、鲁花村。鲁花水库位于北盘江一级支流 鲁容河上游，正常蓄水位为579m时，相应库容为103万m3，兴利库容为81.6万 m3 。水库开发的主要任务是向鲁容乡下辖的孔明、里秀、鲁容三个村提供人畜饮水和灌溉 用水。鲁花水库工程挡水坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高39.5m,工程枢纽由混凝土面板 堆石坝、左岸溢洪道、右岸取水兼放空系统及下游灌输水系统组成。鲁花水库工程等别为W 等，工程规模属小(1)型，本工程泄水建筑物为 4级建筑物，相应水工建筑物结构安全级 别为III级。本次涉及边坡包括：溢洪道控制段及水平调整段左岸边坡，溢洪道为 4级建筑物，其 边坡对水工建筑物的危害程度为严重，因此边坡等级也为 4

4、 级。1.2左岸溢洪道工程 溢洪道工程布置于左岸，岩质边坡开挖坡比为 1:0.75，土质边坡开挖坡比为1:1.5。初步 设计工程中，对溢洪道边坡进行了稳定计算，计算结果满足规范要求。1.2.1初步设计方案（一）结构布置溢洪道布置在左岸坝肩附近，轴线方位S53W,建基面在弱新鲜岩体之间，其允许 地基承载力为1.21.5MPa,满足溢洪道基础要求。溢洪道分为进水渠段、侧堰段、调整段 和泄槽段、消力池段。溢流表孔设1孑L,单孔净宽12m,溢流段总净宽12m,堰顶高程 579.00m （与正常蓄水位等高）。进水渠段底板高程575.00m，侧堰段为WES堰，轴线长度 8.0m，堰基高程573.00m，堰

5、顶上游堰头采用三圆弧曲线，上游堰面铅直，下游堰面采用 WES幂曲线，堰面曲线与泄槽段连接。泄槽宽度10m，采用矩形断面，总长161.20m。根据 地形情况，为减少溢洪道开挖量，泄槽采用坡比 1：20 与 1:1.75 的两坡相连。泄槽底板 基础做砂浆锚杆加固，溢洪道两岸永久边坡采用喷锚支护。出口消能采用底流消能，对溢流 堰和消力池基础进行固结灌浆处理。2. 边坡稳定性分析计算成果天然状态下安全系数 1.82；暴雨工况下按后缘拉裂缝部分充水考虑，计算得到安全系 数 1.63；偶然工况下考虑地震荷载时安全系数为 1.76，均满足规范要求。在初步设计阶段 的稳定计算中，只对泄槽缓坡段中部开挖断面进行

6、了计算，且根据初步设计阶段地质勘探成 果，边坡不存在不利结构滑动组合，由于钻孔揭露夹层效果不佳，未能揭露三条夹层，未能 反映出软弱夹层的参数。2溢洪道边坡变更原因2.1变更依据溢洪道缓泄槽段左岸边坡在开挖过程中发生下部岩质边坡局部坍滑，在其上、下游侧 各发生1处土质边坡坍塌。滑坡体为强风化泥岩，厚约3m,以J1夹层为底滑面滑动。主 滑动方向N37W。经现场巡视，滑坡经处理后目前整体处于稳定状态。边坡垮塌后我们组织 设计相关专家、技术人员到现场进行踏勘，边坡发生浅层垮塌，垮塌部分主要为表层 13m 残坡积粘土夹碎石。经过现场踏勘后发现，控制段左岸边坡局部出现裂缝，如果不进行处 理，可能会发生再次

7、滑坡，对施工期及运行期溢洪道泄槽安全造成影响，相对于原设计方 案，需要对溢洪道水平调整段边坡进行变更处理。2.4变更方案本次变更涉及到溢洪道泄槽局部区域受地质条件变化，结构型式基本不变，仅边坡开挖形式 和支护方式产生局部变化，因此本次变更属于一般设计变更。本次边坡设计变更方案为削坡 支护，即对溢洪道水平调整段左岸边坡进行削坡，然后按照常规的支护方式进行支护，上部 边坡后期进行植被恢复；对溢洪道控制段边坡采用锚索强支护措施。仅需对边坡进行开挖和 框格梁支护等常规处理措施，对场内外交通、施工机械和设备，施工工艺、环境影响无特殊 要求，施工工序和工艺较为简单，对施工队伍资质无特殊要求，因此方案可行。

8、变更方案边 坡典型剖面见图 2.4-1。1- N ffl(UJ)曲丑M 3图2.4-22.5边坡基本地质条件(1) 气象水文工程区属中亚热带季风湿润气候，低纬度、高海拔、季风气候较明显。冬季干旱，夏 季湿润，阴雨天多，暴雨、冰雹、春秋低温、干旱、洪涝等灾害性天气都有发生。测区多年 平均气温13.6C，极高气温33.9C，极低气温-7.0C； 般5月份进入汛期，10月份结 束，大暴雨集中在6月9月份，洪水主要特点是峰高量集中，洪水历时短。(2) 地形地貌鲁花水库溢洪道边坡位于坝址左岸，1#及2#冲沟，距离左坝肩轴线20m30m,两冲沟 均发源于左岸646m高程处，在574m高程处两冲沟交汇，在交

9、汇点高程以上1#冲沟流向 稳定，整体流向北偏西 48，沟底平均坡度18。(3) 地层岩性测区出露地层为三叠系中统边阳组(T2b)地层及第四系覆盖层，从新到老依次为： 第四系(Q)：残坡积层(Qedl):冲沟两侧及岸坡分布残坡积粘土夹少量碎块石，其中粘土多呈可塑 硬塑状，碎石成分多为风化泥岩，厚度一般03m，局部厚4m9m； 三叠系中统边阳组第一段(T2b1 )：灰黄色、浅灰及灰色薄厚层泥岩，属软岩。(4) 地质构造测区岩层呈单斜产出，整体倾右岸偏上游，产状N40。65E，NW 12Z25。工程区构造简单，无区域性断层分布，仅在坝址上游右岸发育小断层fl、f2；根据 现场开挖及钻孔揭露，溢洪道边

10、坡区发育三条夹层，即 J0、J1、J2。 断层fl：正断层，产状N16W,NE 75Z85，断距lm左右，破碎带宽0.1m0.3m，主要由碎裂岩体组成；f2:正断层，产状N62W，NE 68Z，破碎带宽0.5m1m，影响带宽2m3m。 裂隙工程区节理裂隙较发育，测区主要发育两组裂隙：L1：产状N815E，SE65Z75，裂隙走向与河流流向近平行，剪性，裂隙密度35条/m,延伸长度较 长，裂隙面多闭合、平直、粗糙，局部风化带张开宽1mm3mm，有岩屑及泥质充填；L2： 产状EW，S 60Z65，剪性，裂隙密度24条/m,延伸长度一般45m,裂隙面多 张开1mm3mm，有岩屑及泥质充填。 夹层根据

11、现场开挖情况，工程区夹层均为次生夹层，主要有 3 条：J0：产状同岩层，厚度约3mm，岩屑夹泥型，起伏粗糙，主要分布在弱风化上部，连续性较 好，补勘钻孔有揭露。J1：产状N55E，NW 17Z，强风化带内厚约13cm，强风化带内为泥夹岩屑型，底部 为 15mm 灰褐色粘土，呈软塑状，强风化带内延伸较长，夹层底部泥岩层面相对平直光 滑。补勘钻孔孔均未揭露该夹层说明该夹层在弱风化岩体内延伸长度有限。J2：产状同J1,厚约5mm，岩屑夹泥型，起伏粗糙，连续性较差，现场仅从下游侧延伸至 岩质滑坡后被覆盖。该夹层主要发育于弱风化上部岩体中，按夹层产状延伸已进入弱风化下 部或微新岩体，因此钻孔均未揭露该夹

12、层。（5）物理地质现象物理地质现象主要为岩体的风化，其中强风化厚度一般510m。冲沟底部多基岩出 露，测区岩体风化严重，表层泥岩崩解、崩落现象较为严重。3变更方案施工1削坡处理对滑坡区域进行强支护及清坡处理，主要区域为溢0+30.32m上游边坡及控制段上游 边坡，其中：溢洪道控制左岸段转弯段之前的边坡采用1:0.75的坡比开挖至590.0m高程。 转弯段至溢0+30.32m范围内边坡，采用1:1.5的坡比，开挖至590.0m高程。 590.00m608.00m之间边坡坡比为1:1.5，608.0m高程以上按照1:2的坡比放坡。在 590.0m 和 608.0m 高程各设一道 2m 宽的马道。2

13、支护处理措施(1) 边坡开挖线周边设置截水沟，底宽0.6m,两侧坡比1:0.7，采用C20混凝土进行衬 砌，厚度 0.2m。(2) 边坡处理区域设置框格梁进行护坡，框格梁间距为2.5m,断面尺寸为2mX2m，节 点布置长度4.5m的C25锚杆。(3) 608.0m高程以下，喷C20混凝土厚10cm，挂网钢筋6.520cmX20cm；(4) 坡面及贴坡设置排水孔，50，深入基岩3m，间排距3m，仰角为10，梅花型布 置。5.为便于后期植被恢复，608.00m以上边坡部分不进行混喷支护处理，608.00m以上局 部区域存在不良地质块，对该部分进行喷锚支护。3处理后边坡稳定计算分析根据上述分析及地质

14、处理建议，需对溢洪道左岸塌方区域的边坡稳定进行计算分析， 并根据计算分析成果提出处理方案。本次计算选用理正岩土软件进行计算，其中沿覆盖层的 土质边坡滑动采用简化毕肖普法进行计算，岩质边坡采用不平衡推力传递法，即传递系数法 进行抗滑稳定计算。3.2计算成果削坡减载加固处理后，控制段边坡计算成果满足规范要求，变更方案拟定合理。但控 制段上游引渠段边坡，在天然工况和地震工况下，处于稳定状态或临界稳定状态，当遇到暴 雨工况时，J0夹层内摩擦角及粘聚力都有所降低，为J0面之上岩体提供了滑动的有利条 件，除Z3剖面外，Z4、Z5计算结果都略小于1.0,表明该部分边坡稳定性较差，或可能 发生滑坡。因此，需对

15、控制段上游引渠段边坡进行加强支护处理。3.3支护措施(1) 锚索+节点锚筋束+框格梁。锚索长度25m，60t级别，高程575m、583m、587m，间排距4m，安装倾角10，梅花型布置；混凝土框格梁断面大小为30cmx20cm，间排距2mx2m；节点锚筋束3C28,长度20m,倾角10(2) 排水措施：坡顶截水沟+坡面排水孔。排水孔050，长度L=15m，间排距4m,仰角53.4加强支护后稳定分析计算结果剖而滑而L况计算诫果规范要求备注Z4-Z4工况1L140L10満足工况21小】L05講足工况31.080L00満足Z5-Z5工况1L1601,10講足工况21.05&1.05満足1：况3L099L00满足行支护措施后，稳定性满足规范要求。对边坡进4总结水利工程的数量和规模越来越大，使用边坡的高度也在逐渐增加，为了能够让边坡稳 定及起到很好的加固效果，就要对边坡防治技术进行充分的分析和了解，对水利工程的日常 运作情况进行充分的分析，针对不同的边坡稳定性问题而采取科学的对策进行解决，这样能 够起到预期的防护效果，从而保证水利工程能够进行正常的运作，不仅能够给附近的居民带 来生活上的便利，而且还能够让