溪洛渡电站左岸古滑坡堆积体位移与治理.docx

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溪洛渡电站左岸古滑坡堆积体位移与治理

溪洛渡电站左岸古滑坡堆积体位移与治理

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溪洛渡电站左岸古滑坡堆积体位移与治理

兰艇雁李杰

（长江三峡发展公司溪洛渡监理部，云南永善657300）

摘要：

由二叠系宣威组底部软弱夹层作为古滑体界面的溪洛渡左岸巨型谷肩古滑坡堆积体在处理过程中，由于坡脚破坏，大气降水渗入，滑坡体表层发生大面积蠕动变形，滑移距离达到180mm，古滑坡体内部沿深层滑动面滑移60mm，总体积约5000万m3。

古滑坡的复活对滑坡体上部居民以及电站进水口造成严重威胁。

通过采取深层、浅层排水，压脚贴坡混凝土，框格梁加锚索固脚等工程措施，保证了古滑坡体的稳定。

关键字：

古滑坡位移治理

1概述

溪洛渡水电站位于金沙江下游云南省永善县与四川省雷波县相接壤的溪洛渡峡谷之中，是金沙江下游河段规划开发的第三个梯级电站。

该工程以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合功能。

溪洛渡水电站枢纽由拦河大坝、引水发电建筑物、泄洪建筑物等组成。

拦河大坝为混凝土双曲拱，最大坝高278.00m，坝顶高程610.0m，拱顶中心弧长698.07m。

发电厂房为地下式，分设在左、右两岸山体内，各装机9台、单机容量为700MW的水轮发电机组，总装机容量12600MW。

电站主要供华东、华中地区兼顾川、滇两省用电需要，是金沙江“西电东送”距离最近的骨干电源之一，是我国第二大巨型水电站。

溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体位于坝址上游电站进水口的上方，在治理过程中发现存在浅部蠕动滑移以及深部古滑带位移，有复活迹象，如果失稳，后果将十分严重。

通过采取综合措施进行治理，目前达到了稳定的良好效果。

这种对古滑坡体进行综合治理的方法在国内十分罕见，尤其是土锚管在边坡加固中的应用在国内实属创新，故予以介绍。

2地质背景

2.1地形地貌

工程区位于雷波—永善构造盆地中的永斜之西翼，系一总体倾向南东由似层状玄武岩组成的单斜构造，缓倾下游左岸，顺流方向地层产状呈陡—缓—陡的平缓褶曲。

坝址区所在金沙江河谷呈“U”字型分布，谷底高程约350m左右，正常蓄水位600m时，河谷宽535m，600m高程以上为70°～80°的玄武岩陡壁，740m高程以上为古滑坡堆积体。

左岸古滑坡堆积体位于电站进水口及泄洪洞进水口的上方，原始坡面平缓，总体坡度15°～20°左右，具体见图1。

图1左岸古滑坡堆积体处理分区示意图

2.2地质结构

左岸古滑坡体的滑动面主要发生在玄武岩与宣威组铝土页岩之间，滑动面出口高程730～858m，滑动面产状N20°E/SE∠5°～8°。

古滑坡堆积体由下至上，从老到新依次为二叠系宣威组沉积（P2x），冰川、冰水堆积体（fgl+glQ21），洪积体（plQ3），其中以冰水堆积和洪坡积为主，见图2。

图2左岸谷肩古滑坡堆积体剖面示意图

二叠系宣威组沉积（P2x）位于古滑坡底部，为海陆相沉积，岩性为灰黄色砂页岩互层，底部存在较稳定的铝土质页岩，残留厚度一般在22～30m之间，顶板高程730～800m。

宣威组地层假整合于玄武岩之上。

冰川、冰水堆积体（fgl+glQ21）形成于中更新统早期，为河流相冲积物，厚度一般为10～79m，组成物质主要为玄武岩、砂岩、灰岩，钙质接触式胶结较紧密，具有成层性，局部架空，偶有缺失，分布高程一般在730～800m之间。

洪积体（plQ3）厚度4～30m左右，主要由紫红色粘土组成，自上而下含石量逐渐增多，厚度逐渐增大，覆盖于冰川、冰水堆积物之上。

2.3水文地质条件

古滑坡体水源主要接受边坡后缘大气降水补给，补给面积约8000m2。

就滑坡体组成物质而言，上部洪坡积物主要组成物质为红色粘土，相对隔水，对大气降水起到了屏障作用；中部冰川、冰水堆积体为冲积层，结构架空，是相对透水层；下部宣威组岩层为相对隔水层。

地下水赋存于隔水层之上的冰川、冰水堆积物之中，含水量较少，向金沙江排泄。

2.4主要物理力学指标

洪积体（plQ3）干密度为1.75g/cm3，天然含水率为15.5%，粘土塑性指数为18.7，干燥时坚硬且地表龟裂，遇水软化。

冰川、冰水堆积体（fgl+glQ21）干密度为1.95g/cm3，天然含水率为5.95%。

3古滑坡成因分析

根据该区滑坡体之上倾覆第四纪洪积物可推断滑坡体发生于200～300万年的中更新统早期。

当时金沙江河床高程约868m，河水补给两岸的二叠系宣威组地层，使其中的铝土页岩和粉细砂岩等软弱岩层长期处于软化状态。

由于边山卸荷作用，使其后缘的宣威组、飞仙观组以及铜街子组地层沿卸荷结构面发生错落，错落地层总厚度达423m。

错落体基本保持了原始地层的顺序，中后部解体较弱，具有明显的错落特征。

在错落岩层的重压下，加之宣威组软弱岩层处于软化状态，导致边坡在剪应力条件下产生沿宣威组软弱岩层的塑性变形和剪切滑移。

经勘测发现滑坡体后缘集中发育陡倾节理，产状为N30°～50°W/SW∠65°～80°，中部弧形滑面是经剪断宣威组中上部以及飞仙观组岩体发育而成，因此古滑坡是由于卸荷错落岩体的重力作用，岩体在蠕动变形过程中，经前缘滑移牵引，后缘拉裂，中部剪切下滑形成的。

滑坡主滑方向均指向金沙江，略向下游倾斜。

古滑坡形成后的岩体基本保持了原始的地层顺序，到中更新统末期，该区遭受了冰川河流冲击，将古滑坡体前缘宣威组以上的飞仙观组和铜街子组潜蚀，由河流相冰川、冰水堆积物取而代之。

到上更新统时期，该区又经受一次洪水冲刷，使洪积物覆盖于冰积层之上，从而形成如今的地层结构特征。

4古滑坡稳定性分析

4.1古滑坡变形过程

古滑坡堆积物厚度8.51m～163m不等，体积约5700万m3。

2005年5月份以前，为保证古滑坡下方电站进水口和泄洪洞进水口的安全，对古滑体边坡进行了削坡处理。

在处理过程中发现Ⅲ区下游侧的坡脚部位发生蠕滑拉裂变形，并逐渐发展为洪积物发生弧形浅表层滑动。

2005年5月至9月，Ⅲ区上游侧中部的表层洪积物在前缘开口线附近出现明显的浅层变形，变形范围约为长15m（顺江方向），宽10m（垂直金沙江方向）。

变形特征主要表现为：

变形体前缘部位发生一定程度的向外鼓出，后缘出现深约30～50cm的拉陷槽，后侧最大错位高度达1.2m。

Ⅳ区顶部出现宽5～10cm的拉裂缝，后侧发生高30～50cm的错台。

2005年9月以后，整个滑坡体变形进一步加剧，各区中部都不同程度的出现贯通性裂隙，不仅表层发生裂隙和鼓出，中部的冰川、冰水堆积物亦发生拉开裂缝。

4.2变形监测

为了实时掌握滑坡体的变形情况，在高程▽813.9m和▽797.0m分别布置测斜管IN02-JDL和IN03-JDL，IN02-JDL于2006年6月25日取得基准值，观测时段为06年06月25日～06年07月25日；IN03-JDL于2006年7月13日取得基准值，观测时段为06年07月13日～06年07月25日。

它们的监测情况分别如下：

IN02-JDL测斜孔

（1）累计位移：

在观测时段内0.5m深度测点累计位移量约75mm，3.0m深度测点累计位移量约22mm，28.5m深度测点累计位移量约10mm。

（2）变形速率：

06年7月1日以前，变形速率较小，0.5m深度测点的平均变形速率为1.6mm/d；06年7月1日～06年7月11日期间，0.5m测点的平均变形速率为4～5mm/d；06年7月11日以后，0.5m测点变形速率减小，平均变形速率约1.0mm/d；3.0m和28.5m深度测点具有相似规律，总体平均变形速率约1.0mm/d。

IN03-JDL测斜孔

（1）累计位移：

在观测时段内0.5m深度测点累计位移量约41mm，3.0m深度测点累计位移量约19mm，23m深度测点累计位移量约7mm。

（2）变形速率：

06年7月15日以前，变形速率较小，0.5m深度测点的平均变形速率为2.75mm/d；06年7月15日～06年7月18日期间，变形速率有所减小，0.5m测点的平均变形速率为0.5mm/d；06年7月18日以后，变形速率增大，0.5m测点的平均变形速率约4.6mm/d；3.0m和23m深度测点具有相似规律，但量值较小。

两测斜孔06年07月25日向河谷方向不同深度位移分布情况分别见图3、图4。

图3IN02-JDL测斜孔位移分布图

图4IN03-JDL测斜孔位移分布图

从监测资料可以看出，在孔深5m左右存在变形差异点，上部各点的累积位移自上而下逐渐减小，孔深5m至冰川、冰水堆积物底部之间各点的累积位移趋于一致；冰川、冰水堆积物底部处是另一变形差异点，该处出现位移巨变，上部累积位移12mm～15mm左右，下部只有2mm～3mm左右。

该观测结果显示，两点一个是浅层位移界面，位于洪积物与冰积物的分界线上，另一个是深层界面，位于冰积物和下部宣威组的分界面上。

4.3原因分析

左岸古滑坡体的稳定情况威胁电站进水口的安全，拟对古滑坡上部致滑段进行削坡处理，开挖坡比1：

1.5～1：

2.5，根据现场地形和土体特征分部位进行。

在施工中，由于表层覆盖的相对隔水的粘土层被削减，导致部分透水的冰积层裸露，加之2005年雨水较丰富，大量雨水通过冰积层渗透到底部的宣威组，使其中的铝土页岩和粉细砂岩等软弱岩层软化，导致其抗剪强度降低，并且由于施工开挖造成滑坡前沿14层玄武岩高程680m～740m位置的坡脚以上形成临空面，因此使得古滑坡沿宣威组深层界面发生位移。

而表层的洪积物粘土在干燥状态下其内摩擦角Φ值可以达到36°～40°，一旦浸水粘土层将达到夜限含水量，Φ值降低至10°～15°之间，由于其在表层植被破坏后接受大量降水补给达到饱和，因此产生沿冰积层界面的浅层蠕滑。

从以上分析说明，该古滑坡已趋于复活，整个左岸高边坡稳定性较差，为确保下部电站进水口和上部居民安全必须彻底治理。

5古滑坡体治理

左岸古滑坡堆积体处理范围长5303m，在高程740m～840m之间。

针对溪洛渡水电站左岸古滑坡堆积体的复杂地质条件和浅层蠕滑以及深层位移的特征，采用了中空注浆土锚管加拱形骨架砼梁对浅层滑移进行加固；采用砼固脚贴坡挡墙加上深入完整玄武岩体的预应力锚索对坡脚进行加固。

为了解决古滑坡内的积水，采取坡面排水、地表排水以及在玄武岩中打排水洞相结合的方式进行综合排水。

5.1中空注浆土锚管固坡

5.1.1固坡作用原理

中空注浆土锚管打入坡面后，使坡面增加了钢管骨架，并且其对周围的松软土体存在挤密作用，增加了边坡的抗滑能力，从而增加了边坡的稳定；当中空注浆土锚管注浆时，水泥浆液在压力作用下通过布置在管壁四周的出浆孔向周围土体及碎屑块石渗透，使周围一定的渗透半径范围内的土体或碎屑块石胶结在一起，既提高抗拔能力又提高抗剪强度，使表层5m范围内的滑移面趋于稳定。

5.1.2参数的选择

土锚管长6m，直径Φ48mm，壁厚3.5mm，入口端加工成锥形导向头，沿轴线方向每10cm布置4个Φ6mm的出浆孔，出浆孔采用三角体角钢倒刺保护，共设置3m，其余3m不设出浆孔。

土锚管夯入坡面5.85m，外露15cm，间排距1.5m×1.5m，梅花形布置，锚管下倾15°。

土锚管灌注M20的水泥净浆，水灰比0.8∶1，注浆压力控制在0.3MPa以内。

5.1.3中空土锚管施工

在脚手架搭设完成后，按照中空注浆土锚管布置间排距逐一放线标注孔位，采用QC150型夯管机夯进中空注浆土锚管；紧接着在土锚管验收合格后进行灌浆，注浆压力控制在0.3MPa以内。

当孔口返浆，或边坡往外串浆，即可结束灌浆；孔口未返浆，但灌浆压力已达到0.3MPa，且浆液无明显下降时亦可结束灌浆。

整个坡面共布置土锚管20460根。

5.2拱形骨架梁护坡

土锚管完成后在坡面上设置常规砼拱形骨架，间距3.6m，主骨架宽0.6m，拱形支骨架宽0.5m，每3榀主骨架设置一道沉降缝，并用沥青麻丝填塞。

混凝土拱形骨架嵌入边坡坡面，拱形支骨架与主骨架相交位置结合土锚管位置布置，保证混凝土骨架钢筋与土锚管焊接牢固。

5.3混凝土贴坡挡墙加预应力锚索加固

根据左岸故滑坡体的地质结构和坡脚破坏的实际情况，为确保古滑体坡脚的抗滑力，保证边坡整体稳定，故采用混凝土贴坡挡墙加预应力锚索对滑坡下部阻滑部分进行加固。

坡脚混凝土贴坡挡墙基础座落在14层玄武岩的顶面，基础块采用C25混凝土，厚度为1.5m，贴坡混凝土坡长长度一般为6m。

在14层玄武岩混凝土基础面上，设置φ32，L=6m基础锚筋，间排距1.5m×1.5m交错布置，外露50cm，并与混凝土内的钢筋焊接。

斜坡段混凝土基础布置φ32，L=6m的中空自进式锚杆，间排距1.5m×1.5m交错布置，外露50cm，与贴坡混凝土内钢筋焊接。

为加强坡脚混凝土贴坡挡墙对坡脚的加固效果，在6m长的贴坡混凝土中部布置一排1500KN级预应力锚索，设计孔深30m。

预应力锚索需要穿过冰川冰水堆积层、古滑坡堆积层和宣威组砂岩，最终锚固于稳定的14层玄武岩内。

整个加固过程共完成预应力锚索93束，混凝土6269m3。

5.4排水

5.4.1地表排水

左岸滑坡堆积体汇水面积约8000m2，坡度约10°～30°，雨后往往汇成较大的地表径流，坡面存在两条冲沟对坡面进行冲刷，造成垮塌破坏；并且坡面以上有梯田，农田灌溉时灌溉用水时常顺坡面上的冲沟下泻，对坡面亦造成较大的冲刷。

为了控制地表径流对坡面的冲刷以及入渗对滑体的不利影响，沿堆积体上部开挖边界线外侧和马道分别布置截水沟，径流通过纵向排水沟排入砼截水沟后汇入下游河谷。

排水沟过水断面为1.5×0.5m，设置为跌坎式排水沟。

5.4.2坡面排水

左岸地下水位在宣威组顶部高程处波动，因此在宣威组砂岩范围内布置6排Φ100mm的排水孔，间距2.0×2.0m；在洪积物较厚的Ⅳ区布置φ50mm的排水孔，间排距4.0m×4.0m。

排水管采用热镀锌钢管，仰角5°，钢管管壁间隔10cm钻设孔径为8～10mm的小孔，采用梅花形布置。

排水管外包反滤土工织物，管长12m。

通过采用偏心跟管钻进法造孔，然后送入排水花管并拔出套管。

整个坡面共完成Φ100mm排水管10820m，Φ50mm排水管5804m。

5.4.3深层排水

为了最大限度地降低滑坡体的地下水位，在滑坡面下部的玄武岩地层中设置了永久排水平洞，排水平洞分为一条排水主洞和1号、2号两条排水支洞。

排水平洞宽2.7m，高3.4m，为城门洞型，总长1129.0m。

主洞K0+000～K0+080范围及1号支洞和2号支洞内不设排水孔，其余洞段在顶部设置排水孔，孔径90mm，孔距3.0m，梅花形布置，孔轴方向垂直于开挖面；局部破碎岩石的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于45°，排水孔深入覆盖层3m，并安装φ50透水管,共布置排水孔465个，排水管设置总长8452m。

6结语

左岸古滑坡堆积体产生位移的主要原因是在施工过程中，坡脚被破坏，在地表水渗入后使堆积体表层发生蠕动，深层沿古滑面发生位移。

说明古滑体在古滑面附近饱水后处于临界状态，一旦失稳将对电站进水口和泄洪洞入口等建筑物以及上部居民造成严重威胁。

通过利用中空土锚管对堆积体浅表层5m范围内的挤密和灌浆固结作用，结合坡面拱形骨架，有效地控制了表层洪积松散层的蠕滑。

针对古滑体深层位移，采用压脚贴坡砼挡墙加预应力锚索相结合的方法进行施工，有效地增强了阻滑段的抗滑能力，控制了古滑坡的复活。

采用地表排水、坡面排水以及地下廊道辐射孔穿透隔水层对底部排水，大幅降低了故滑坡体的含水量，有效地增强了边坡的稳定性。

通过综合治理，边坡表层蠕动速度从4～5mm/d降低到1.0mm/d，深层滑移速率从0.8mm/d降低到0.07mm/d，位移得到收敛，效果十分显著。

特别是将中空土锚管施工方法用于砾石土边坡支护，既起到了普通土锚杆对土质边坡的挤密作用，又能利用固结灌浆对卵砾石起到固结效果。

其不仅提高了抗拔能力，而且增加了浅层边坡的抗剪能力，对于含土量较大的碎石土边坡实施支护起到了事半功倍的作用，是边坡支护中的工艺创新。

如此全面系统地针对复杂地质体组成的不稳定边坡进行综合治理，使其达到整体稳定，在国内尚属罕见，并对其他类似工程亦有很好的借鉴作用。

作者简介：

兰艇雁，三峡发展公司溪洛渡监理部，主任地质师，

李杰，三峡发展公司溪洛渡监理部，地质监理。