镇防护工程可行性研究方案.docx
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镇防护工程可行性研究方案
官地水电站梅子坪集镇防护工程
滑坡治理方案设计报告
核工业西南勘察设计研究院有限公司
二○○七年四月
官地水电站梅子坪集镇防护工程
滑坡治理方案设计报告
工程编号：
C2007-003
院长：
江涛
总工程师：
杨金川
审核：
王顺富
审定:
彭盛恩
工程负责：
岳建国
编写：
王雄
主要参加人员：
胡鹏朗秋玲
资质级别：
甲级
证书编号：
国土资地灾设资字第（2005323006）号
编写单位：
核工业西南勘察设计研究院有限公司
提交日期：
二○○七年四月
通过ISO9001质量管理体系认证（注册号00604Q11014RIM）
单位地址：
成都市二环路东四段298号邮编：
610061
通讯地址：
成都市二环路东四段298号电话：
028－84540365
电子信箱：
cnnc＠传真：
028－84540362
官地水电站梅子坪集镇防护工程
滑坡治理方案设计报告
工程编号：
C2007-003
审核：
审定:
工程负责：
编写：
目录
1.概述1
1.1任务由来1
1.2主要目的与任务1
1.3工程治理的必要性1
1.4工程特性表1
2.水文2
3.工程地质2
3.1区域地质2
3.2主要地层岩性2
3.3滑坡体地层岩性3
3.4滑坡体特征及变形3
3.5主要建筑材料3
4.工程设计2
4.1设计依据2
4.2工程等级及设计标准2
4.3设计荷载组合2
4.4计算参数及计算剖面2
4.5计算工况3
4.6稳定性计算3
4.7方案设计5
4.8分项工程设计5
4.9方案比选及建议7
5.环境保护设计8
6.投资估算8
6.1编制原则、依据8
6.2编制方法8
6.3其他应说明的问题9
6.4工程投资估算成果总表9
6.5各方案总估算表9
7.建议11
7.1已有资料利用情况11
7.2建议11
附图
1、梅子坪集镇防护工程平面布置图
2、梅子坪集镇防护工程断面图
1.概述
1.1任务由来
官地水电站是雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。
上游与锦屏二级电站尾水衔接，下游接二滩水电站。
工程枢纽区位于四川省凉山彝族自治州西昌市与盐源县接壤地带，距西昌市直线距离约30km，有四级公路相连，公路里程约80km，对外交通较为方便。
电站总装机容量2400MW，水库正常蓄水位1330m。
官地水电站库区梅子坪集镇位于雅砻江右岸，系盐源县梅子坪乡政府集镇所在地，下距水电站坝址50km，有对外公路与外界相接，交通较方便。
梅子坪集镇现居住人口196人，集中居住在长约230m，宽约100～150m的梅子坪台地上。
已有地质调查表明，梅子坪台地属早期古滑坡体，前缘分布在高程1320m左右，后缘高程1410～1500m，在现状条件下古滑坡处于稳定状态。
水库蓄水后，滑体前缘将被部分淹没，由于滑体结构松散，水库蓄水后前缘部分将发生库岸再造，可能影响滑坡体的稳定，进而影响梅子坪集镇及其居住196人的生命和财产安全。
为确保梅子坪滑坡的稳定，需对其进行防护治理。
工程防治措施主要设计了三种方案，一是在滑坡前缘设置抗滑桩；二是在集镇中部（即滑坡的中部）设置抗滑桩，滑坡前缘进行护坡；三是在滑坡前缘采用压脚进行支护。
通过技术经济比较，选取方案一作为推荐方案。
受中国水电顾问集团成都勘测设计研究院委托，核工业西南勘察设计研究院有限公司承担了梅子坪集镇防护工程可行性研究方案工作，并编制相应文件。
1.2主要目的与任务
1.2.1主要目的
对梅子坪滑坡治理的可行性进行研究，提出两个以上的防治方案，并进行投资估算，对防治方案进行技术经济比较，确定优化方案。
1.2.2主要任务
（1）评价滑坡的危害和治理的紧迫性；
（2）提出多个治理方案，从技术经济上进行方案比选，推荐合理的治理方案；
（3）估算治理所需费用；
（4）治理可行性建议。
1.3工程治理的必要性
根据《雅砻江官地水电站库区周家坪滑坡体稳定性专题研究报告》及《四川省雅砻江官地水电站可行性研究报告（重编）》，梅子坪滑坡目前处于稳定状态。
但据地质宏观分析与稳定性计算，官地水电站蓄水至1330.0m后，梅子坪回水位在非汛期为1336.38m，在汛期为1343.23m，在库水高低水位反复作用下，将会影响到梅子坪滑坡的稳定。
梅子坪滑坡一旦失稳破坏会影响到梅子坪整个集镇的安全，直接威胁人数约196人，影响人数约700人，经济损失较大。
滑坡的失稳会给当地居民在心里上、生活及生产上造成较严重影响，直接影响到社会的安定。
治理工程的实施，将会产生明显的经济效益和社会效益。
因此对该滑坡的治理具有相当的必要行性。
1.4工程特性表
表1.1工程特性表（推荐方案）
工程位置
治理措施位置
主要措施
主要工程量
工程总投资
（万元）
官地水电站库区梅子坪集镇
滑坡前缘
抗滑桩+浆砌块石护坡
土石方开挖：
8678.8m3
混凝土：
16311.1m3
钢材：
2650.4t
浆砌块石：
1171.5m3
土方回填：
29717.7m3
4525.3
2.水文
雅砻江位于四川西部，系金沙江的最大支流，河流全长1570km，河道天然落差4420m，流域面积13.6万km2。
梅子坪集镇库岸防护工程位于雅砻江右岸，在官地坝址上游约50km处，工程处河道水位受库区回水影响，20年一遇洪水位时的库区回水情况见表2-1（由中国水电顾问集团成都勘测设计研究院提供）。
表2.1官地水电站库区P=5%回水计算成果表
断面编号
距坝里程
主要地名
居民、企事业单位地调查水位（m）
非汛期
回水位
汛期
天然水位
汛期
回水位
1
0
坝址
1330
1219.64
1328
10
11.953
官地沟口
1330
1243.87
1328.01
17
26.213
1330.01
1275.3
1328.04
18
28.383
官房沟
1330.15
1289.81
1328.69
19
31.123
1330.53
1306.38
1330.34
20
33.473
1330.95
1310.53
1331.95
21
35.168
1331.26
1319
1333.01
续表2.1
22
36.663
1331.5
1324.74
1333.76
23
38.708
1331.84
1327.89
1334.72
24
40.703
1332.21
1330.21
1335.74
25
43.148
1332.79
1333.59
1337.24
26
45.398
1333.57
1336.49
1338.91
27
47.62
1334.79
1339.62
1340.94
28
49.095
1335.77
1341.25
1342.28
29
51.135
1337.14
1343.7
1344.42
30
52.77
1338.42
1345.66
1346.19
31
53.73
锦屏二级厂房
1339.26
1346.8
1347.23
32
55.39
1341.45
1349.22
1349.54
33
56.93
1343.8
1351.83
1352.06
34
58.53
1345.21
梅子坪集镇下距坝址约50km，根据成勘院提供的资料，水库蓄水前水位为1323.6m，蓄水后正常水位为1330.0m。
根据上表数据内插得梅子坪非汛期回水位1336.38m，20年一遇洪水位为1343.23m，即汛期水位为1343.23m。
3.工程地质
3.1区域地质
3.1.1区域地形地貌及地层岩性
滑坡体位于官地水电站库尾，锦屏二级水电站下游，地处青藏高原向四川盆地过渡之斜坡地带。
地貌上多属侵蚀山地，地形上表现为高山峡谷，其间分布有大小不等、形态各异的山间盆地和构造洼地，地势总的趋势是西北高东南低，呈阶梯状逐渐降低，由海拔5000～4000m降至约2000m。
区内主要出露地层为上古生界（泥盆系~三迭系）：
下部主要为绿片岩及大理岩。
场地出露的地层主要为填土（Q4ml）和第四系崩滑堆积（Q4col+dl）而成的块碎石土、含碎石粉质粘土及角砾、溶塌堆积，下伏三迭系大理岩、绿片岩。
大理岩产状SN/W∠70～80°。
3.1.2主要断裂及活动性
与梅子坪滑坡有关的主要断裂构造要是马头山－周家坪断裂带。
该断裂主体发育在区域以北，区内为断裂带的最南段周家坪断裂。
区域上周家坪断裂走向总体呈NE20°～30°，倾向NW，倾角大于60°，属压扭性质，为晚更新世活动断裂。
3.1.3地震
根据《雅砻江官地水电站库区周家坪滑坡体稳定性专题研究报告》，工程区地震基本地震烈度为Ⅶ度，50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.125g。
3.2主要地层岩性
根据《官地水电站库区梅子坪集镇库岸防护工程工程地质勘察报告》（初勘阶段），场地地基土岩性在从上到下依次为填土、崩坡积或崩滑堆积的块碎石和二迭系下统灰岩、片岩，分述如下：
（1）填土（Q4ml①）
褐黑色，稍湿，稍密，成分以粘性土为主，夹少量碎石、角砾和碎瓦片，本层全场地普遍分布，层厚0.8～3.2m，主要为梅子坪乡各居民开挖建房等形成。
（2）块碎石土（Q4col+kl②）
黄褐色，松散～稍密，呈块状或棱角状，粒径4～8cm，局部含块石，成分为大理岩，强～中等风化，隙间充填为粘性土及少量粉土。
该地层全场地分布，由勘探孔揭示该层层厚1.5～30.5m。
该层成因主要是早期崩塌堆积体经后期岩溶水的冲蚀和溶蚀作用，形成具有较好的球度且具有一定胶结特征的钙化台堆积体。
（3）绿片岩（P2β③）
片岩呈青灰、灰绿色，片状结构，按风化程度可分为全风化绿片岩③1和强风化绿片岩③2。
该地层为灰岩动力变质形成。
全风化绿片岩③1：
青灰、灰绿色，组织结构完全破坏，已崩解成松散土状，但仍可见片岩结构痕迹，遇水软化。
该层层厚约2.7～20.1m，分布于强风化绿片岩层之上，埋深10.0～40.6m。
强风化绿片岩③2：
组织结构大部分已破坏，岩芯敲击易碎，呈短柱状，断面可见紫红色斑点状物质，岩石具有揉皱和定向排列的特征。
该层埋深18.2～43.3m。
（4）大理岩（T2γ④）
厚～巨厚层状，按风化程度可分为强风化大理岩④1和中风化大理岩④2，大理岩产状总体为SN/W∠70°～80°。
强风化大理岩④1：
黄褐色，组织结构大部分被破坏，钻取的岩芯呈短柱状，溶隙较发育，裂隙面氧化锈染，埋深5.5m。
中等风化大理岩④2：
灰褐色，组织结构较清楚完整，溶隙一般发育，裂隙面锈染，钻取岩芯较完整，呈柱状，埋深为5.5m。
3.3滑坡体地层岩性
根据《雅砻江官地水电站库区周家坪滑坡体稳定性专题研究报告》表明：
梅子坪滑坡体主要是由一套早期冲洪积堆积砾砂层和溶塌角砾块碎石堆积构成，坡顶后缘有1.5～5m现代崩塌堆积层，锦屏二级电站施工公路以下坡面有0.8～3.2m的人工堆积土。
滑坡体下伏为三迭系中统盐塘组（T2y）大理岩夹绿片岩透镜体。
3.4滑坡体特征及变形
3.4.1滑坡体特征
梅子坪滑坡在平面上呈不规则椭圆形，是典型的“圈椅状”地形。
表现为古滑体前缘坡度较大，约52º；滑坡平台明显变缓，一般在10～17º，而滑坡后缘则又稍稍变陡，坡度约30º。
滑坡体前缘高程1320.0m，后缘高程1450.0～1500.0m，顺河道长约230m，垂直河道宽约100～150m，最大厚度约为34m。
其组成物主要为块石和粉土，局部见有被扰动的阶地堆积物（为角砾和粗砂，粒径2～20mm为主，呈次棱角状～次圆状）。
块石成分为灰岩或白云质灰岩，大小不一，块径一般为十几厘米～几十厘米，大者可达1m，甚至4～5m，部分大块石为钙质胶结的钙华台物质。
滑坡体前缘的下游侧有基岩出露，岩性为灰岩或白云质灰岩,上游侧为覆盖层，组成物主要为砂卵砾石层，厚度大于10m。
滑体中部地形平坦，地表主要为浅褐色粉土夹灰岩块石，局部为灰岩块石夹粉土。
该滑坡体实际上是一个由早期冲洪积、后缘陡壁崩塌堆积块碎石并经后期岩溶冲蚀和溶蚀作用和现代崩坡积组成的复合体。
3.4.2滑坡体变形
梅子坪早期崩塌堆积块碎石曾沿基覆界面发生过滑动，变形主要集中在前缘附近，且位移量不大，以“座滑式”（牵引式）为特征，而中、后缘部位相对位移量很小。
因此其滑动受力方式在空间上具体表现为：
前缘以剪切、中部为挤压、后缘以拉裂作用特点。
在滑坡体后缘边界附近的1415～1460m高程，在2004年8月，因修建公路开挖坡脚，导致边坡沿全风化绿片岩层发生滑坡，滑坡使下部居民房屋受损。
目前该段边坡以做喷锚支护。
同时在南侧有约30m还可见全风化绿片岩裸露边坡，局部因水管漏水而发生小坍滑。
场地后坡为灰岩直立陡壁，高约10~30m。
主要裂隙有①N4°~8°W/SW∠60°~80°；②N85°E/SE∠38°~83°；①组裂隙为陡倾角的层面裂隙，裂隙闭合无充填物；②组裂隙面见氧化晕，微张，无充填物，间距1.5~1.7m。
由于上述两组裂隙的影响和风化卸荷作用，会形成小规模的崩塌掉块现象，并在滑坡体（Ⅰ滑坡区）后缘边界一带斜坡表不分布崩积堆积块碎石。
3.5主要建筑材料
根据《官地水电站库区梅子坪集镇库岸防护工程工程地质勘察报告》（初勘阶段），工程区附近的天然建材料场为南侧的周家坪料场和堆积体内的堆渣区料场，其中周家坪料场距场地约500m，为良好的块石料开发料场。
该料场面积约4000m2，主要出露基岩为三迭系大理岩，质量较好，储量丰富。
该料场厚度按5m、土石比为3：
7计算，可开采量在1.4万m3以上。
堆渣区料场位于工程区，为锦屏二级电站隧洞开挖弃渣区。
4.工程设计
4.1设计依据
本次设计工作的主要依据有：
（1）《雅砻江官地水电站库区周家坪滑坡体稳定性专题研究报告》（西南交通大学、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院2007.2）；
（2）《四川省雅砻江官地水电站可行性研究报告（重编）》（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院2006.12）；
（3）《官地水电站库区梅子坪集镇库岸防护工程工程地质勘察报告》（中国水电顾问集团成都勘察设计研究院2007.06）
（4）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）；
（5）《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006）；
（6）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；
（7）《防洪标准》（GB50201-94）；
（8）《地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）；
（9）《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程》（DL/T5337－2006）；
（10）《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180－2003）；
（11）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
（12）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；
（13）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；
（14）《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）；
（15）《水力计算手册》（中国水利水电出版社，2006）。
4.2工程等级及设计标准
梅子坪集镇，属一般城镇。
根据《防洪标准》GB50201-94，设计防洪洪水标准重现期为20～10年。
考虑到该项防护任务的重要性，梅子坪集镇防洪标准重现期定为20年。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180－2003），确定防治工程等级为Ⅱ级。
4.3设计荷载组合
设计荷载主要有：
土体自重、暴雨、地表荷载、地震、地下水压力及水位降引起的水压力。
土体自重：
地下水位以上部分采用天然容重，地下水位以下采用饱和容重，库水位面以下按浮重度计算；
暴雨：
如降雨入渗深度小于地下水位面埋深，降雨入渗范围内按饱和重度计算，降雨入渗范围以下、地下水位面以上仍按天然重度计算；降雨入渗深度大于地下水位面埋深，地下水位面以上按饱和重度计算；由于缺少相关暴雨参数，本设计中考虑暴雨入渗深度为地面下1/2的土体高度进行计算。
地表荷载：
按15kN/m2×建筑物层数（2层）×建筑密度（0.8）进行计算，公路汽车荷载按20kN/m均布荷载计算；
地震：
地震加速度取0.125g。
地下水压力：
当渗透系数大于1×10-7m/s时，滑坡体重度取浮重度，计算动水压力，本次设计中渗透系数为1×10-5m/s，取滑体浮重度进行计算。
4.4计算参数及计算剖面
岩土物理力学参数的合理取值，是正确进行灾害体的稳定性分析和治理工程设计的基本前提，且其取值大小对安全系数和剩余下滑力等计算结果十分敏感，因此必须认真分析，使计算的参数尽可能符合灾害体的实际情况。
设计中所采用滑坡体的物理力学参数的取值主要是由《雅砻江官地水电站库区周家坪滑坡体稳定性专题研究报告》提供，如下表4.1所示。
由于是专题研究报告，其中缺乏一些地灾设计所须的参数，因此其他相关参数参照相关工程地质手册适当选取，如下表4.2。
表4.1滑坡计算参数取值表
土类型
天然状态
饱水状态
滑体
潜在滑面
滑体
潜在滑面
容重（kN/m3）
C（kpa）
（）
容重（kN/m3）
C（kpa）
（）
块碎石混合土
22.0
62
35.0
23.0
30.5
31.0
全风化绿片岩剪切带
19.5
22
25.96
20.5
10.05
21.91
表4.2滑坡计算参数取值表
滑床土体容重
全风化片岩地基水平抗力系数的比例系数m
碎石土地基水平抗力系数的比例系数m
大理岩弹性抗力系数k
全风化片岩
地基承载力fk
（kN/m3）
（MN/m4）
（MN/m4）
（MN/m3）
kPa
20.5
20
10
150
250
滑坡稳定性计算剖面取2-2′剖面、4-4′剖面及推测的b-b’剖面。
4.5计算工况
根据水库运行情况，考虑以下八种工况：
表4.3计算工况表
水库运行水位
工况编号
荷载组合
安全系数
正常水位1330.0m
1
自重＋地表荷载＋暴雨
1.20
2
自重＋地表荷载＋地震
1.10
非汛期1336.38m
3
自重＋地表荷载＋暴雨
1.20
4
自重＋地表荷载＋地震
1.10
汛期
1343.23m
5
自重＋地表荷载＋暴雨
1.20
6
自重＋地表荷载＋地震
1.10
水位降
1343.23降至1328.0m
7
自重＋地表荷载＋暴雨
1.10
8
自重＋地表荷载＋地震
1.05
注：
水位降为从1343.23m降至1328.0m，两天降完。
4.6稳定性计算
4.6.1计算模型
计算基本假定如下：
①沿横断面方向取1m宽的土条作为计算的基本断面，不计两侧摩阻力；
②滑坡体每一分条假定为整体滑动；
③滑坡体推力的作用方向平行于滑动面；
④推力的应力分布为矩形。
4.6.2计算方法
滑坡体滑面大多呈折线形，采用折线滑动法（传递系数法）计算滑坡稳定性系数，计算公式如下：
图4.1传递系数法计算说明图
式中
:
―滑坡稳定性系数；
―传递系数。
—第
计算条块滑体抗滑力（kN/m）；
—第
计算条块滑体下滑力（kN/m）；
—第
计算条块滑体在滑动面法线上的反力（kN/m）;
—第
计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值（kPa）
—第
计算条块滑带土的内摩擦角标准值（°）；
—第
计算条块滑动面长度（m）;
—第
计算条块地下水流线平均倾角，一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值（º），反倾时取负值;
—第
计算条块自重与建筑等地面荷载之和（kN/m）；
－第
计算条块底面倾角（°），反倾时取负值；
—第
计算条块单位宽度的渗透压力，作用方向倾角为
（kN/m）;
—地下水渗透坡降；
—水的容重（kN/m3）;
—第
计算条块单位宽度岩土体的浸润线以上体积（m3/m）;
—第
计算条块单位宽度岩土体的浸润线以下体积（m3/m）;
—岩土体的天然容重（kN/m3）;
—岩土体的浮容重（kN/m3）；
—岩土体的饱和容重（kN/m3）；
—第
计算条块所受地面荷载（kN）。
4.6.3计算结果
根据前面的计算方法，计算结果见下表4.4和表4.5。
（计算过程详见计算书）
表4.4滑坡稳定性计算结果（2-2′）
工况
稳定性系数
稳定性情况
下滑力（kN）
蓄水后常水位
（1330.0）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.0426
欠稳定
4061.6
自重＋地表荷载＋地震
1.0049
欠稳定
2469.8
蓄水后非汛期
（1336.38m）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.0395
欠稳定
3381.2
自重＋地表荷载＋地震
1.0048
欠稳定
2822.3
蓄水后汛期
（1343.23m）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.0349
欠稳定
3988.2
自重＋地表荷载＋地震
0.9976
不稳定
2529.7
水位降
（1343.23降至1328.0）
自重＋地表荷载＋暴雨
0.9460
不稳定
4103.6
自重＋地表荷载＋地震
0.9124
不稳定
3730.9
表4.5滑坡稳定性计算结果（4-4′）
工况
稳定性系数
稳定性情况
下滑力（kN）
蓄水后常水位
（1330.0）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.2145
稳定
－
自重＋地表荷载＋地震
1.1682
稳定
－
蓄水后非汛期
（1336.38m）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.1879
稳定
1131.1
自重＋地表荷载＋地震
1.0969
基本稳定
53.3
蓄水后汛期
（1343.23m）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.1443
基本稳定
2885.5
自重＋地表荷载＋地震
1.0915
基本稳定
112.6
水位降
（1343.23降至1328.0）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.1266
基本稳定
－
自重＋地表荷载＋地震
1.0843
基本稳定
－
表4.6滑坡稳定性计算结果（b-b′）
工况
稳定性系数
稳定性情况
下滑力（kN）
蓄水后汛期
（1343.23m）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.0321
欠稳定
1388.547
水位降
（1343.23降至1328.0）
自重＋地表荷载＋暴雨
1.0171
欠稳定
1006.994
注：
因b-b′剖面为推测剖面，在作稳定性计算时只选取了较危险的两个工况进行。
4.6.4主要结论
由2-2′剖面计
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