水利水電工程中的滑坡和防冶方法

引導語：滑坡是水利工程建造常見的問題，以下是小編整理的水利水電工程中的滑坡和防冶方法，歡迎參考!

　　1水利水電工程滑坡的誘發因素

　　1.1地面開挖

應該説地面開挖是最為常見的誘發滑坡的因素。在水利水電工程界，漫灣、天生橋二級等工程的邊坡失穩事件是眾所周知的。進入21世紀，由於邊坡開挖導致的失穩事件仍屢次發生。

2001年6月23日至7月27日，四川紫坪鋪水利樞紐工程2#導流洞出口曾發生四次滑動，終於導致全面解體。邊坡位於F3斷層帶所形成的槽谷下部，開挖總高度約50m。滑動物質為第四紀堆積體，沿覆蓋層與基巖接觸面滑動，並在滑坡範圍以外形成多條拉裂縫。

　　1.2地下開挖

由於地下開挖導致邊坡失穩和滑坡，在採礦工程中屢有發生。1980年6月3日凌晨，湖北省鹽池河磷礦由於地下開挖導致突發性滑坡，崩塌巖體達一百萬立米，埋沒了鄰近的村莊，287人喪生。陝西韓城發電廠與年產20萬噸原煤的象山煤礦相鄰。由於煤層開採，在中央形成了一個採空區。1982年發現幹煤棚柱體傾斜，柱基隆起開裂等現象。自1985年開始，在長達近20年的時間內，先後進行了兩次大規模的整治，但邊坡至今未停止變形。

甘肅昌馬水庫右岸導流泄洪隧洞在開挖過程中發生大範圍的塌方導致的巖體開裂，邊坡變形加劇，這是水利水電工程中由地下開挖誘發邊坡變形的一個例子，該工程隨後實施了大規模的加固工作。

地下開挖導致邊坡失穩的另一種值得重視的情況是由於隧洞洞口開挖導致的滑坡。龍灘水電站導流洞進口附近曾發生規模較大的崩滑，1996年在萬家寨隧洞口突然發生的塌方導致剛下班的十餘人喪生。

　　1.3填方

在飽和軟粘土上修建堤壩，當施工速率較高時，經常會發生滑坡。飽和粘土通常壓縮性很大，而滲透係數很小，如果施工速率過快，則孔隙水壓力無法及時消散，導致滑坡。為了保證在軟基上修築壩的穩定性，需要控制施工速率，同時可採取一定的工程措施。例如通過砂井、塑料板排水或真空預壓等技術加速水壓力消散。

在已有的邊坡頂部不適當地填方壓載，也可能觸發滑坡。

1985年12月24日下午3時，天生橋二級水電站首部右側擋土牆施工時發生滑坡。雖然坡高僅30m，但導致了正在基坑內施工的48人喪生。這一滑坡的主要原因是坡內存在一層飽和軟粘土。但是將開挖基坑的土又壓到邊坡頂部，也是觸發滑坡的一個因素。

2004年1月17日凌晨5時30分，位於火溪河右岸的水牛家電站泄洪洞出口下方邊坡發生了突發性滑坡。這一滑坡與出碴土料直接堆放在邊坡頂部有一定的關係。坡體從右岸“飛”過火溪河，“跳躍”到左岸灘地，摧毀左岸水電五局的拌合樓、值班住房(活動房)、變壓器站、試驗室等臨建設施，造成2名職工當場死亡，並使坡體上方正在施工的水電十四局挖掘機翻滾下坡，一名司機重傷的重大事故。

　　1.4降雨

暴雨是導致滑坡和泥石流的主要觸發因素。前述紫坪鋪工程導流洞的滑坡就與都江堰地區持續一個月頻繁降雨有直接關係。位於長江支流青幹河上的千將坪滑坡是三峽工程蓄水後首次出現的一個大規模邊坡失穩事件。2003年6月21日至7月11日該地區持續強降雨。總降雨量達162.7毫米。滑坡發生於7月13日零時20分，失穩巖體最大坡高達220m，下滑巖體達2000餘萬m3。邊坡水平位移200餘米，垂直落差100餘米。這次滑坡已證實有14人死亡，10人失蹤。

泄洪雨霧誘發的滑坡是在水利水電工程中常見的一種特殊的邊坡失穩形式。水電工程樞紐建築物常佈置在狹窄的河谷，通過溢洪道泄放的洪水的強度超過自然界暴雨幾百倍。在這種情況下，承受泄洪雨霧的邊坡可能失穩，給工程帶來重大危害。位於黃河上游的`龍羊峽電廠虎山坡滑坡即是一個典型的實例。位於龍羊峽電站下游的李家峽電站下游的“三一”滑坡是又一個泄洪雨霧誘發的失穩的邊坡。

　1.5水庫蓄水誘發的滑坡

在水庫蓄水引起的滑坡中，意大利瓦依昂滑坡是典型的災難性事故例子。在瓦依昂滑坡發生前二年，我國拓溪水電站庫區於1961年3月6日也發生過一次災難性的高速滑坡。滑坡同樣發生於水庫首次蓄水。邊坡巖體為前震旦系溪羣細砂巖和夾泥薄層板巖，巖體沿順層面滑動，滑坡發生於下午6時，產生浪高21m，湧浪越過壩頂使位於壩面上工作的70餘名工人喪生。

　　2工程邊坡的加固

　　2.1減載和壓坡

削頭和在坡趾壓坡是提高邊坡穩定性最經濟也是最有效的手段，如果能將上部減載的土料壓到坡趾，則是更佳的選擇。

天生橋二級水電站廠房高邊坡在開挖過程中發生大面積的開裂滑移後，在坡頂60m高程以上減載22萬立米，對扼制滑坡體進一步變形起到了重要作用。新西蘭Clyde壩庫區邊坡的冶理，主要工程手段就是將開挖排水洞的石碴壩壓在不穩定山體的坡趾上。

　　2.2排水工程

排水對於提高邊坡的穩定性具有重要作用。邊坡排水可分為地面排水和地下排水兩大類。對於規模巨大的邊坡加固工程，僅僅依靠表面排水是不能有效地降低地下水位、提高邊坡安全度的。通過邊坡內的排水洞，大幅度降低地下水位，是增加邊坡穩定性的戰略性工程措施。

在工程邊坡中使用排水洞降低水位，已有大量成功的實例。三峽船閘北坡斷面2003年11月，坡內的地下水位均被壓到排水廊道底板以下5一10m。由於排水廊道的存在，在距邊坡表面約30~50m範圍內形成了一個疏幹區，大大提高了邊坡的穩定性。

水利水電工程庫區的高邊坡還經常面臨水庫因水位變動導致的穩定性問題。對於庫水位以下部分的山體不存在常規的重力式排水條件，可採用水泵抽水強制排水。上述新西蘭Clyde壩對庫水位以下的排水洞採用了抽水排水的方案。

　　2.3錨固技術

近年來，巖土鑽鑿技術有了很大的進步。各種錨固鑿巖機的出現，使風動和液動鑽孔的效率有了極大的提高。巖土鑽機的國產化程度也有了很大的提高，值得一提的是，在常規鑽機中配用潛孔錘技術，可以使鑽進效率大幅度提高，由於鑽壓和轉速低，防斜效果好。

在以砂礫和塊石為主的堆積體中鑽孔，難以保證成孔。近期，我國巖土錨固界使用偏心潛孔錘，開發了堆積體錨索成孔技術，在小灣水電站左岸以孤石為主的堆積體的不良地質條件下取得了突破性的進展。

回顧巖土工程預應力錨索發展的歷史，大致經歷過第一代有粘結無保護預應力錨索;第二代無粘結雙層保護錨索和第三代分散壓縮型無粘結預應力錨索的過程。中國水利水電科學研究院近期引進開發了一個新型的分散壓縮型無粘結預應力錨索體系，是第三代錨索中較為先進的一種。該錨索體系克服了第一代和第二代錨索體系的各種缺陷，具有以下優點:

(1)內錨頭受力均勻，具有極強的抗拉拔超載能力，可縮短錨固段長度;

(2)不再使用波紋套管，結構緊湊，漿液在孔內流動暢通，有利於注漿密實，提高了內錨頭的可靠性，減少預應力損失;

(3)整個錨索體系全程防鏽，大大延長了使用壽命。

(4)錨索是在工廠按嚴格的質量控制標準生產出來的一個產品，和在現場半露天狀態下由未經培訓的工人生產的產品相比，其質量保證體系更加可靠。

(5)錨索以成卷形式運到現場，通過吊車或捲揚機送入孔內，施工簡單方便，改變了以往在現場綁紮，幾十個人肩抗手抬的落後工藝。

(6)該內錨頭結構形式不再需要波紋管，不僅節省了成本，還縮小了鑽孔孔徑，300噸級孔徑僅為174mm，200噸級以下孔徑為140mm，因此在經濟方面也具有競爭力。

　　2.4鋼筋

混凝土支擋結構鋼筋混凝土支擋結構係指抗滑樁、抗剪洞、錨固洞以及各種形式(重力式、扶壁式)的擋牆。使用這些混凝土結構加固邊坡，在我國水電和鐵道交通建設中都取得了較好的效果。特別是遇到風化破碎巖體、預應力錨索難以成孔時，更需考慮使用抗滑樁等混凝土結構。

將預應力錨索和抗滑樁的組合結構，即在抗滑樁的頂部設裏錨索，使抗滑樁成為兩端都具有固定端的結構，以提高其承載能力。此類結構在各行業均有廣泛的應用。

在邊坡的頂部和趾部位裏已定，無法放緩其坡度時，通過伸出的懸臂抗滑樁，提供一個反壓力，將邊坡的坡度降下來，是一種可以考慮的工程措施。近期，小灣水電站在處理飲水溝堆積體時採用了這一種方法，懸臂高達30m。但樁身拉有165根預應力錨索，故已不是真正意義的懸臂。