摘 要：本文對水庫建設(shè)時(shí)同步實(shí)施的樞紐區(qū)2km范圍的護(hù)岸工程設(shè)計(jì)、地下水處理和運(yùn)用效果進(jìn)行了分析，以期與同行共勉。

關(guān)鍵詞：平原水庫;岸坡穩(wěn)定;地下水處理;措施;效果

Abstract: This paper analyzes the revetment engineering design, water treatment and application effect of the synchronism carrying out the pivot area2km in the reservoir construction, in order to share with colleagues.

Key words: plain reservoir; bank slope stability; groundwater treatment; measures; effect

中圖分類號: TU94+3.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

1. 概述

某平原水庫上游清河兩岸主要為黃土狀壤土、粉質(zhì)及輕粉質(zhì)壤土組成，當(dāng)水庫蓄水后，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及承載能力顯著降低，兩岸陡坡土體將發(fā)生崩塌。該水庫庫區(qū)護(hù)岸工程分兩段實(shí)施，一期工程對影響樞紐主要建筑物安全運(yùn)行的大壩上游2km范圍土坡進(jìn)行了護(hù)坡處理，使其達(dá)到永久穩(wěn)定岸坡狀態(tài)，對一些重要建筑物，如溢洪道進(jìn)口、抽水站處岸坡采用了漿砌石拱格網(wǎng)干砌塊石進(jìn)行護(hù)岸。二期工程是當(dāng)水庫達(dá)到正常蓄水位，庫區(qū)13.3km回水范圍岸坡基本穩(wěn)定后，采取植物措施進(jìn)行護(hù)坡。本文重點(diǎn)針對樞紐區(qū)2km范圍的護(hù)岸工程作以論述。

2. 工程地質(zhì)條件

水庫樞紐工程所處河流由西向東呈近東西向，河谷呈“U”型，寬約170～200m，高差30～32m，谷坡約40～60o。河床高程394～396m，近河一級階地高出河床2～3m，右岸階面寬40～60m，左岸階面寬10～30m，左岸階面有坡崩積物覆蓋。階地堆積物具有二元結(jié)構(gòu)，上部為粉土，下部為卵石。河谷斜坡主要由第四系全新統(tǒng)的黃土狀壤土與第四系上更新統(tǒng)的粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土組成，兩岸坡30～60m范圍內(nèi)落水洞和裂隙發(fā)育，落水洞直徑1.0～1.5m不等，一般深度2.0～7.0m，兩壩肩斜坡有小的滑塌堆積。

樞紐區(qū)地層根據(jù)形成年代、成因和工程地質(zhì)特點(diǎn)可分為10個(gè)工程地質(zhì)單元，分層為：①灰黃色粉質(zhì)壤土，②砂卵石，③褐黃色粉質(zhì)壤土夾雜雞窩狀含礫中粗砂，④黃土，⑤黑壚土，⑥淺黃色輕粉壤土，⑦淺黃色中粉壤土，⑧棕褐色粉質(zhì)粘土，⑨黃灰色粉質(zhì)粘土，⑩棕褐色粉質(zhì)粘土。岸坡地層自上而下為④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨，壩基河床由①、②、③、⑩組成。

3. 穩(wěn)定分析及設(shè)計(jì)簡況

岸坡穩(wěn)定分析是合理確定坡比，確保工程安全，盡量減小工程量，節(jié)省投資必不可少的重要工作。

3.1 計(jì)算參數(shù)確定

岸坡穩(wěn)定計(jì)算分四種工況，即：(1)庫水位由420m驟降至400m時(shí)上游岸坡的穩(wěn)定;(2)庫水位由420m驟降至400m加地震時(shí)上游岸坡的穩(wěn)定;(3)庫水位420m、下游水位396m時(shí)下游坡的穩(wěn)定;(4)庫水位420m、下游水位396m加地震下游坡的穩(wěn)定。上游邊坡比420m 高程以上1：1，在420m高程設(shè)一戧臺，寬1.5m;420m高程以下1：2.5。下游邊坡比為1：1.5。

在左岸取上下游兩個(gè)典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定分析，用土石壩設(shè)計(jì)軟件包所推薦的《土石壩極限平衡滑弧穩(wěn)定分析程序》進(jìn)行計(jì)算。兩岸岸坡地質(zhì)分層自上而下依次為④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨層土，各層土分布高程及物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

3.2 計(jì)算結(jié)果及穩(wěn)定分析

經(jīng)計(jì)算，上游邊坡正常情況下安全系數(shù)為1.244，非常情況下為1.125，下游邊坡正常及非常情況下安全系數(shù)分別為1.401和1.291。而規(guī)范規(guī)定，采用畢肖普法允許大壩壩坡正常工況下穩(wěn)定安全系數(shù)為1.30，非常情況(地震)下穩(wěn)定系數(shù)為1.15。

表1 設(shè)計(jì)采用的物理力學(xué)指標(biāo)

 

土層	高程 （m）	層厚  (m)	濕容重 （g/cm3）	浮容重  (g/cm3)	強(qiáng)度指標(biāo)
					有效應(yīng)力		總應(yīng)力
					C (Kpa)	φ (°)	C (Kpa)	φ (°)
④	坡頂～421.5	不等	1.6	0.82	16	13.5	29	19.0
⑤	421.5～420.0	1.5	1.76	0.9	15	10	41	24.7
⑥	420.0～415.0	5.0	1.73	0.9	36	10	40	15.0
⑦	415.0～406.0	9.0	1.85	0.94	21.5	18.5	28	22.0
⑧	406.0～404.5	2.0	1.79	0.92	54	17.0	45	24.0
⑨	404.5～384.0	20.5	1.92	0.97	27	20	76	20.8

參照對壩坡的安全系數(shù)值，壩肩岸坡穩(wěn)定的允許安全系數(shù)取正常情況下為1.20，非常情況下為1.10。計(jì)算所得的安全系數(shù)無論是正常和非正常情況，均大于規(guī)范允許值(見表2)，因此，既定坡比下的上、下游岸坡是穩(wěn)定的。

 

表2 岸坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

 

計(jì)   算   工   況	安全系數(shù)（畢肖普法）		規(guī)范規(guī)定允許 安全系數(shù)
	上游坡	下游坡
（1）庫水降落（正常）	1.244		1.20
（2）庫水降落+地震（非常）	1.125		1.10
（3）穩(wěn)定滲流（正常）		1.401	1.20
（4）穩(wěn)定滲流+地震（非常）		1.291	1.10

 

3.3 護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

根據(jù)穩(wěn)定分析結(jié)果并結(jié)合岸坡實(shí)際地形，上游 400～405高程開始至正常蓄水位420m設(shè)計(jì)坡比為1：2.5，420m高程以上坡比為1：1，右壩肩至抽水站約360m范圍，在削坡面上鋪設(shè)反濾土工織物，其上覆蓋河卵石保護(hù)層，外層采用50#漿砌石拱網(wǎng)格填塊石。漿砌石網(wǎng)規(guī)格為5×5m。420m高程設(shè)1.5m平臺后1：1漿砌石網(wǎng)格砌塊石護(hù)坡至岸頂。下游420m高程以上坡比為1：1.5，岸坡砌護(hù)結(jié)構(gòu)與上游相同。 420m高程至岸頂坡比為1：1，漿砌石網(wǎng)格砌塊石護(hù)坡(詳見圖1)。

4. 隱患及地下水處理

樞紐區(qū)兩岸岸坡高度約30m，在雨水的作用下，形成了許多落水洞，直徑1～15m不等。兩岸地下水埋深16～25m，清河階地地下水位埋深1～3m，水位高程398～395m，泉水分布高程為398～407m，在大壩上下游兩岸有多處出露，流量多為3.0～5.0l/min，兩岸地下水無論是坡面出滲或泉水出露，均會形成飽和土壤，影響護(hù)岸工程施工。為給護(hù)岸工程創(chuàng)造施工條件，必須采取因地制宜的措施進(jìn)行處理。另外，壩下游右岸有一滑坡體，其在自然狀態(tài)下是穩(wěn)定的，但受溢洪道開挖、護(hù)岸工程等施工擾動(dòng)，致使該滑坡體失穩(wěn)。認(rèn)真處理這些隱患，是保證壩區(qū)兩岸岸坡穩(wěn)定的重要問題之一。

4.1 落水洞處理

處理落水洞的原則是護(hù)岸工程范圍內(nèi)的落水洞全部處理。方法之一是大開挖，對洞徑較大且靠近岸坡的落水洞，開挖至洞底后重新回填。這種方法直觀明了，便于保證工程質(zhì)量，但工程量較大。對于離岸較遠(yuǎn)，直徑較小的落水洞，我們采取灌泥漿法進(jìn)行處理。灌漿過程中，首先要確定落水洞底部出口并采取有效的措施將其封堵，防止漏漿。同時(shí)要注意以下兩方面的問題：⑴、控制泥漿灌入量。落水洞較深時(shí)應(yīng)分?jǐn)?shù)次將其逐漸灌滿，避免壓力過大泥漿沖出新的出口。初次灌漿時(shí)應(yīng)注意觀察洞底封口是否嚴(yán)密，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿要采取措施堵漏并暫停灌漿。⑵、掌握好泥漿稀稠。泥漿過稠容易造成堵塞，形成局部空洞;泥漿過稀、水分過多，易導(dǎo)致管涌，對岸坡造成新的破壞，同時(shí)需增加灌漿次數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)勞。

4.2 泉水處理

岸坡出露的泉眼，均采取疏導(dǎo)引排方法予以處理。首先是掏取坡積淤積物，擴(kuò)大泉眼，做固定工程保護(hù)，用排水管或盲溝、暗溝將泉水引出施工影響范圍之外(見圖2)。當(dāng)泉水量小時(shí)，一般采用排水管或盲溝引流。排水管有鋼管、塑料管等，可根據(jù)實(shí)際需要選用。做盲溝必須在塊石與土層間設(shè)卵石層過渡，并加設(shè)土工布。

以上處理方法，效果一般都很好。但右壩肩碼頭位置一個(gè)處理后的泉眼仍出現(xiàn)流土現(xiàn)象。經(jīng)查原因主要是土工布破損所致，隨即進(jìn)行了粘補(bǔ)，解決了上述問題。

4.3 下游護(hù)岸基礎(chǔ)排水措施

由水文地質(zhì)資料得知，清河兩岸地下水位在402～411m高程之間，而壩下游護(hù)坡基礎(chǔ)位于地下水位以下。護(hù)坡工程基礎(chǔ)開挖后，地下水很快從坡面滲出，若不盡快把水排走，基礎(chǔ)將被淹沒。針對這種情況，施工中一是在砌體后設(shè)置了土工布及卵石反濾(見圖3)，卵石層厚20cm，土工布規(guī)格250g/m2。二是修建排水溝與基礎(chǔ)連通，確保滲流能及時(shí)、順暢排走。三是加強(qiáng)了施工管理，安排好工序銜接，突出一個(gè)“快”字，集中力量突擊完成地下水位以下的基礎(chǔ)部分。以上措施，很好的解決了地下水對護(hù)岸工程的施工影響，保證了工程的順利完成。

5. 效果分析

庫區(qū)護(hù)岸工程于2002年12月全部完工，2003年10月水庫正式蓄水投入試運(yùn)行。庫水位在398～415m高程進(jìn)行了多次調(diào)蓄過程，經(jīng)過技術(shù)人員定期觀測，大壩上游2km范圍已經(jīng)實(shí)施漿砌石拱格網(wǎng)填塊石及削坡的護(hù)岸工程運(yùn)用情況良好。由此說明，我們在實(shí)施大壩上游2km范圍的護(hù)岸工程時(shí)，安全系數(shù)K值與邊坡比選定是經(jīng)濟(jì)而合理的，對隱患及地下水的處理是正確的，達(dá)到既保證了工程安全，又減小了工程量，節(jié)約了兩岸土地的目的。

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