第３２卷 云南水力发电 第２期 ＹＵＮＮＡＮ ＷＡＴＥＲ Ｐ０ＷＥＲ 高边坡深厚覆盖层冲沟治理技术研究 武晓杰 （中国水利水电建设工程咨询西北公司两河口工程监理中心，Ｎ）ｌＩ雅江６２７４５０） 摘要：两河口水电站坝址区河谷深切，两岸基岩裸露，沟梁相间，岸坡陡峭，阶地不发育，呈典型的峡谷地貌。特别是大坝基坑范 围内两岸边坡，存在多条深厚覆盖层冲沟，由于受两岸边坡开挖的不同程度影响，各冲沟存在一定的安全隐患，需要进行治理。结合 两河口水电站左岸１号沟谷堆积体和右岸２号沟谷堆积体治理方案，介绍不同深度、不同位置的深厚覆盖层冲沟治理技术。 关键词：高边坡；深厚覆盖层；治理技术；两河口水电站 中图分类号：ＴＶ５５４．１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６ ３９５１（２０１６）０２ ００８７—０５ Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－３９５１．２０１６．０２．０２３ ｌ 工程简介 ０～２ｍ，估计松散物质方量约８ Ｘ １０ Ｉｎ ；沟两侧 两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境 基岩多出露，植被不发育；冲沟与工程建筑物边 内，是雅砻江中下游的控制性龙头水库电站， 坡交汇位置高程约２ ６９０ｍ，该处干沟宽约８０ｍ， 坝址位于雅砻江干流与支流鲜水河的汇口下游 自然边坡坡度约３４。。随着工程建设施工通道的 约３ｋｉｎ处，距雅江县城约２５ｋｉｎ，坝址控制流域 施工，施工便道穿过１号沟谷堆积体处于沟心高 面积６．５７ Ｘ １０ ｋｍ ，多年平均流量６６６ｍ ／ｓ，水 程约２ ８４１ｍ左右。便道开挖揭示沟内覆盖层可见 库正常蓄水位２ ８６５．０ｍ，正常蓄水位以下库容 深度大于６ｍ（未见底），覆盖层为碎、砾石含土 １０１．６７×１０ Ｉｎ ，调节库容６５．６ Ｘ １０ ｍ ，具多年 层，碎、砾石含量可达７０％～８０％。２ ８４１ｍ高程 调节性能，电站装机容量３ ０００ＭＷ。电站采用 以上地形坡度约２９。，谷宽６０～９０ｍ。沟内植被 坝式开发，枢纽建筑物由土心墙堆石坝、左岸泄 茂盛，多为灌木，极个别树围大于ｌｍ。为查明覆 洪放空建筑物、右岸引水发电建筑物等永久建筑 盖层深度于１号沟谷堆积体先后进行了高密度电 物以及导流建筑物等临时建筑物组成，最大坝高 阻法测试和钻探，勘探揭示１号沟谷堆积体沟心 ２９５ｍ，大坝上下游最大长度约１．３ｋｉｎ。 处覆盖层深度范围２６．５～３０．９ｍ，复核松散物质 方量约６００ Ｘ １０ ｍ 。复核表明１号沟谷堆积体深 ２地形地貌及工程地质情况 度与前期相比，一是后缘高程较２ ８３５ｍ增高，二 两河口水电站坝址为横向谷，坝址区河谷深 是覆盖层深度变深。 切两岸山体雄厚，基岩裸露，谷坡陡峻，呈典型 该沟谷堆积体位于深孔泄洪洞出口明渠上方， 的峡谷地貌，临河坡高５００～１ ０００ｍ。左岸呈弧 如若该沟谷堆积体失稳崩滑，将给深孔泄洪洞运 形凸向右岸，地形平均坡度５５。，局部沟梁相间， 行及大坝安全运行带来极大威胁。 发育数条小冲沟；右岸为凹岸，平均坡度４５。， ２．２右岸２号沟谷堆积体工程地质情况 坝址下游５００ｍ有阿农沟切割，其余为浅表冲沟。 右岸２号冲沟为干沟，沟源高程约３ ２００ｍ， 坝址区覆盖层主要为现代河流冲积物以及分布于 沟口高程约２ ７００ｍ，流域面积约９．２×１０ １２＂１ ，沟 两岸谷坡的崩坡积、坡残积及少量洪积物。 长约５００ｍ，坡比降约１０３５‰。沟内主要为崩坡 ２．１左岸１号沟谷堆积体工程地质情况 积及坡残积块碎石，推测厚度１～３ｍ，估计松散 左岸ｌ号冲沟为干沟，沟源高程约３ ６００ｍ， 物质方量约１３．１ Ｘ １０ ｍ ，植被较发育；沟左侧基 沟口高程约２６００ｍ，流域面积约５３．２ Ｘ １０ ｍ ，沟 岩多出露，植被不发育。冲沟与工程边坡交汇位 长约１．２ｋｉｎ，坡比降约８３３％０。沟内主要为崩坡积 置高程约２ ８５５ｍ，该处干沟宽约８５ｍ，自然边坡 及坡残积块碎石，植被较发育，前期初勘厚度约 坡度约４２。。沟谷宽约５０～９０ｍ，沟内植被茂 ＋ 收稿日期：２０１５ １０ １４ 作者简介：武晓杰（１９８２），女，内蒙古赤峰人，工程师，学士学位，主要从事水利水电工程施工技术与管理工作。 武晓杰 高边坡深厚覆盖层冲沟治理技术研究 高岩土的自身强度和自稳能力，减轻支护结构的 自质量有着重要的作用。预应力锚索还能节约工 程材料，保证施工的安全与稳定。采用预应力锚 素治理滑坡，加固高边坡，由预应力锚素提供的 锚固力可以增加抗滑力，紧固滑体，并能提高潜 在滑移面上的抗剪强度，有效阻止坡体位移。 ３．１．４ 表层加固处理措施：框格梁、喷混凝土、 植草 浅层锚固中空注浆锚杆和深层锚固措施锚索 对表层出露的洪坡积物质难以固定，表层出露的 覆盖层或破碎岩体长期暴露后，在雨水和地表水 的冲刷作用下，常会形成小范围的垮塌，长期作 用会对边坡的整体稳定形成一定的隐患。为防止 岸谷肩堆积体坡面浅表及浅层变形对边坡稳定形 成隐患，常采用框格梁与浅层锚固、深层锚固措 施联合的加固处理方式，锚杆（素）与钢筋混凝 土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙， 锚杆（素）锚点设在格架结点上。并根据当地气 候条件，选择喷混凝土或植草对土体表面进行加 固处理。 ３．２左岸１号沟谷堆积体 ３．２．１招标阶段开挖及支护设计 招标阶段认为１号沟谷堆积体沟内主要为崩 坡积及坡残积块碎石，厚度约０～２ｍ。为了确保 后期泄洪安全，考虑到沟内覆盖层厚度不深，招 标阶段主要采取“全部清除覆盖层＋挂网喷锚＋ 混凝土挡墙＋被动防护网＋排水措施”等措施。 ３．２．２技施阶段开挖及支护设计方案比选 技施阶段在沟内先后进行了高密度电阻法测 试和钻探，勘探揭示ｌ号沟谷堆积体沟心处覆盖 层深度范围２６．５～３０．９ｍ，较招标阶段出现了较 大变化。由于沟谷堆积体内覆盖层厚度较深，且 分布高程及范围较广，经过分析已不具备将覆盖 层全部清除的条件，并在开挖支护方案设计中进 行了比选。 １）方案一：以泄洪雾化强降雨区为界采用不 同处理方式。 由于高程２ ７４０ｍ以下属于泄洪雾化强降雨区， 根据泄洪雾化研究成果，高程２ ７４０ｍ以下边坡以 后将面对ｌＯｍｍ／ｈ～２００ｍｍ／ｈ的短时大暴雨冲 刷，高程２ ７４０ｍ以下的覆盖层稳定难以保证， 如若失稳，将对深孔泄洪洞泄洪安全带来极大 安全威胁。鉴于此，方案一决定对高程２ ７４０ｍ以 下沟心覆盖层进行全部清除，并进行喷锚支护， 对高程２ ７４０ｍ以上边坡采取ｌ：１的开挖坡比进行 削坡减载，削坡减载的范围以不挖除高程２ ８３５ｍ 以上植被较为茂盛的部位的覆盖层为准。 ２）方案二：以施工已扰动破坏为界采用不同 处理方式。 由于现场ｌ４号施工便道位于沟谷堆积体范围 内部高程约为２ ８００ｍ，且高程２ ８００ｍ以上一定范 围已开挖扰动，考虑将高程２ ８００ｍ以下覆盖层全 部清除，高程２ ８００ｍ清理到基岩面，高程２ ８００ｍ 以上边坡采用１：ｌ的坡度进行削坡，坡面采取“框 格梁＋锚素”的支护方式。 ３）方案三：对整个沟谷进行系统处理。 从高程２６５０ｍ开始采取１：１．２５坡比对覆盖层 边坡进行开挖，然后对开挖后的边坡及原状覆盖 层边坡进行“框格梁＋锚索”支护。 ４）ｌ号沟谷堆积体处理方案比选 方案二边坡最高开挖边坡高度超过高程２ ８３５ｍ 较多，将对高程２ ８３５ｍ以上原状茂密的树林进行 破坏，且开挖以后的高程２ ８３５ｍ以上边坡需要加 大量的锚素以后才能稳定，同时此方案开挖量较大。 经过技术、经济分析，建议不要对高程２ ８３５ｍ以 上的原始边坡进行开挖破坏。 方案三从高程２ ６５０ｍ以上往上采用１：１．２５ 坡比开挖后，为了保证高程２ ８３５ｍ以下沟心覆盖 层边坡稳定，经过稳定计算需要加２９排ｌＯＯｔ锚索（间 排距５．Ｏｍ×５．Ｏｍ）以后才可以保证高程２ ８３５ｍ 以下的覆盖层边坡处于稳定状态，确保后期深孔 泄洪洞运行安全。锚素量巨大，对工期影响较大； 同时根据泄洪雾化研究分析，高程２ ７４０ｍ以下边 坡后期泄洪时，将承受ｌ０～２００ｍｍ／ｈ的雾化降 雨冲刷，由于降雨强度较大，２７４０ｍ高程以下的 覆盖层边坡表面可能发生溜滑，影响深孔泄洪洞 运行安全。 方案一既没有对高程２ ８３５ｍ以上的现状边坡 进行开挖破坏，也保证了高程２ ７４０ｍ以下强雾化 影响区边坡的安全。 鉴于以上分析，１号沟谷堆积体处理方案采用 方案一，即以泄洪雾化强降雨区为界采用不同处 理方式。 ３．２．３ １号沟谷堆积体支护设计 根据１号沟谷堆积稳定计算成果，同时类比 类似工程经验，确定１号沟谷堆积体支护方式如下。 云南水力发电 ２０１６年第２期 １）高程２ ８３５ｍ至开口线之间边坡：覆盖层 边坡布置混凝土框格梁０．５ｍ×０．５ｍ，框格梁水 平间距为４．Ｏｍ，垂直高差为４．Ｏｍ，不设置锚索 的框格梁节点设置节点锚筋束３ ２８，Ｌ－９．Ｏｍ， 设置节点锚索的节点，锚素为Ｐ－１ Ｏ００ｋＮ，锚素 长度为Ｌ－５５ｍ或６０ｍ，整个坡面设置 ９０排水 孔，Ｌ－５．Ｏｍ，间排距为３．Ｏｍ，梅花形布置； 框格粱之间挂网喷Ｃ２５混凝土保护，钢筋网 ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ，喷层厚度０．１５ｍ。岩质边坡挂 网喷Ｃ２５混凝土保护，钢筋网 ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ， 喷层厚度０．１５ｍ，设置系统锚杆 ２５，Ｌ＝４．５ｍ 和 ２８，Ｌ＝６ｍ，间排距２．０ｍ，交错布置，整个 坡面设置 ７６排水孔，Ｌ－４．０ｍ，间排距为３．０ｍ， 梅花形布置。 ２）高程２ ８３５ｍ～２ ７８０ｍ边坡：边坡布 置混凝土框格梁０．５ｍ×０．５ｍ，框格梁水平间距 为４．０ｍ，垂直高差为４．０ｍ，不设置锚索的框格 梁节点设置节点锚筋束３ ２８，Ｌ＝９．０ｍ，设置节 点锚索的节点，锚索为Ｐ＝１ ０００ｋＮ，锚索长度为 Ｌ ４５～６０ｍ。结合定位锚杆布置每个框格梁网格 中间布置自进式锚杆 ２８，Ｌ－６．０ｍ。整个坡面设 置 ９０排水孔，Ｌ－－５．０ｍ，问排距为３．０ｍ，梅花 形布置。框格梁之间挂网喷Ｃ２５混凝土保护，钢 筋网 ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ，喷层厚度０．１５ｍ。 ３）高程２ ７８０ｍ～２ ７６０ｍ边坡：坡面贴坡混 凝土Ｃ２５Ｗ６Ｆｌ００，厚为０．８ｍ，贴坡混凝土面板 上布置锚素Ｐ一１ ０００ｋＮ，锚素水平间距为４．０ｍ， 锚素垂直高差为４．０ｍ，整个坡面布置 ３２， Ｌ＝９．０ｍ的系统锚杆，锚杆的间排距为４．０ｍ，梅 花形布置，锚杆外露０．５ｍ，锚素与锚杆错开布 置。整个坡面设置 ９０排水孔，Ｌ ５．０ｍ，间排距 为３．０ｍ，梅花形布置。 ４）高程２ ７６０～２ ７４０ｍ边坡：坡面贴坡混凝 土Ｃ２５Ｗ６Ｆ１００，厚为０．８ｍ，整个坡面布置 ３２， Ｌ＝９．０ｍ的系统锚杆，锚杆的间排距为２．０ｍ，梅 花形布置，锚杆外露０．５ｍ，锚索与锚杆错开布 置。整个坡面设置 ９０排水孔，Ｌ＝５．０ｍ，间排距 为３．０ｍ，梅花形布置。 ５）２ ８３５ｍ高程以下两岸侧坡：边坡挂网喷 Ｃ２５混凝土保护，钢筋网 ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ，喷 层厚度０．１５ｍ，设置系统锚杆 ２５，Ｌ一４．５ｍ和 ≯２８，Ｌ＝６ｍ，间排距２．０ｍ，交错布置，整个坡 面设置 ７６排水孔，Ｌ＝４．０ｍ，间排距为３．０ｍ， 梅花形布置。 ３．３右岸２号沟谷堆积体 ３．３．１招标阶段开挖及支护设计 招标阶段认为２号沟谷堆积体沟内主要为崩 坡积及坡残积块碎石，厚度约１～３ｍ。为了确保 后期安全，只考虑在２ ８７５ｍ高程靠山侧修筑浆砌 石挡墙，对上部覆盖层进行锁脚，不对上部覆盖 层进行清理。 ３．３．１技施阶段开挖及支护设计方案调整 ２号沟谷堆积体位于该干沟顶部，由于沟坡降 大，且高程２ ８７５ｍ以上未修建便道，在招标阶段 沟内物质调查仅能采取有限的地表地质测绘方法， 推测沟内主要为崩坡积及坡残积块碎石，推测厚 度１～３ｍ；技施阶段经过复核后２号沟谷堆积体 覆盖层范围范围较招标阶段分布范围增大，同时 覆盖层深度由招标阶段的２．０ｍ变为１０ｍ。由于２ 号沟谷堆积体性状较差，分布范围大，在暴雨等 工况下容易产生滑移破坏，直接威胁右坝肩、开 关站及大坝基坑的安全，因此在技施阶段采用了 全部清除，顶部支护的方案。 ３．３．２处理设计方案 针对２号沟谷堆积体，主要采用全部清除 加顶部支护的方案。全部清除高程２ ９７５ｍ至高 程３ １００ｍ的堆积体，高程２ ９７５ｍ以下纳入右坝 肩开挖。 １）分别在高程３ １６５ｍ、３ １００ｍ各设置１道 被动防护网。在２号沟谷堆积体坡顶３ １６０ｍ高程 设置截水沟，并分别在堆积体沟壁上、下游侧设 置排水沟把水流导至右坝肩坡顶截水沟。要求截、 排水沟底宽不小于０．５ｍ，护壁、护底厚度不小于 ０．１ｍ。 ２）上游支沟高程３ １２５ｍ以上堆积体范围、 下游支沟高程３ １１５～３ １４０ｍ之间堆积体范围 采用锚杆 ２８，Ｌ－６ｍ，问排距２ｍ，梅花形布 置；挂钢筋网 ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ；喷混凝土 Ｃ２５厚１５ｃｍ；｛｛｝水孑Ｌ ９０，间｛｛｝距３ｍ×３ｍ， Ｌ＝５ｍ～８ｍ，要求排水孔深入基岩５０ｃｍ。在锚 杆实施过程中，若入岩深度达不到２ｍ，则加长锚 杆长度。 ３）２号沟谷堆积体高程３ ０９０ｍ以上岩石边坡 采用锚杆 ２５，Ｌ－４．５ｍ，间排距３ｍ，梅花形布 置，外露１０ｃｍ；挂钢筋网 ６．５＠１５ｃｍ Ｘ １５ｃｍ； 喷混凝土Ｃ２５厚１５ｃｍ；排水孔 ５０，间排距 武晓杰 高边坡深厚覆盖层冲沟治理技术研究 ３ｍ Ｘ ３ｍ，Ｌ＝４ｍ。 型覆盖层或坡积物处理。两河口水电站坝址区河 ４）下游支沟高程３ １４０ｍ以上采用坡面布置 框格梁，框格梁所有节点均布置锚筋束３ ２８， Ｌ＝９ｍ，要求锚筋束入岩不小于３ｍ；锚杆 ２８， Ｌ＝６ｍ，问排距２ｍ，梅花形布置，外露１０ｃｍ； 挂钢筋网Ａ６．５＠１５ｃｍ×１５ｃｍ；喷混凝土Ｃ２５ 厚１５￣ｍ；排水孔 ９０，间排距３ｍ Ｘ ３ｍ， 谷深切，两岸基岩裸露，沟梁相间，地形地貌复杂， 枢纽区两岸边坡发育有近１０条冲沟，大部分为干 沟，但沟内覆盖层较厚。结合左岸ｌ号冲沟和右 岸２号冲沟覆盖层处理技术，根据冲沟覆盖层深度、 对建筑物的影响程度等方面的综合分析，采用锚 固处理与清除的不同技术方案，并根据开挖后边 坡岩石情况，采用浅层锚固与深层锚固相结合对 Ｌ＝５～８ｍ，要求排水孔深入基岩５０ｃｍ。在锚筋 束实施过程中，若入岩深度达不到３ｍ，该范围布 置锚素。 岩（土）体内部进行加固处理，并结合当地气候 采用喷混凝土对表层进行固化处理。 参考文献： ４结语 大型水电站往往在山区建设，其现场地形主 要为高山峡谷，且易出现大型的覆盖层冲沟或高 台地，如小湾水电站、溪洛渡水电站均出现过大 【１］施召云，刘雪峰，武晓杰．溪洛渡水电站深覆盖层土体中大型竖井 开挖锚固技术【Ｊ］．施工技术２ｏｌｏ（１１）：８６—８９． ［２】施召云，张建．两河口水电站大型倾倒变形体滑坡处理方案研究【Ｊ］． 云南水力发电，２０１２，２８（２）：２１—２２． （上接第８６页） 工期、投资等均控制在预定目标内，通过近两年 的运行，及对隧道洞内外的监测，隧道洞内外变 形正常。隧道二衬混凝土、边坡喷锚混凝土未出 现裂缝，运行安全，塌方处理取得成功。见图６。 ２）注浆小导管是隧道施工中的常用措施，但 施工中经常遇到难以成孔的情况。该工程施工中， 通过试验，对中空注浆锚杆的结构进行了改进， 可以替代注浆小导管，注浆效果也能满足要求。 ３）小角度超前中空注浆锚杆为超前预支护， 通过超前预支护为后续开挖提拱安全保障。大角 度固结中空注浆锚杆是对松散塌渣进行固结加固， 形成拱效应，提高岩土的自承能力。钢架及喷混 凝土形成底模，可减少浆液渗漏。 ４）中空注浆锚杆的注浆质量是塌方处理成败 的关键。隧道塌方处理前应通过试验确定合理注 浆参数和施工工艺。通过采用分次、分序、间歇、 变浆浓度、掺加速凝剂等方法，能有效控制注浆量， 且保证注浆质量。 ５）塌方处理施工过程中，安全风险很大，施 图６塌方处理完成图 工应在确保安全的前提下进行。做好施工期的变 形监测，了解变形趋势，及时发现非正常变形， 对安全施工有十分重要的意义。 参考文献： ［１】关于两河口水电站交通工程【３号公路】出洞１３边仰坡开１３线外滑 塌处理的设计更改通知【Ｒ】． ５ 结语 １）隧道仰坡塌方引起的洞口段塌方处理，应 处理好洞内外施工的关系，通常应先完成洞外仰 坡的削坡和支护，在洞外边坡稳定后，再进行洞 内的塌方处理，避免洞外施工对塌渣体扰动，引 起洞内２次塌方，造成洞内施工人员伤亡、设备 损坏。 【２】ＪＴＧ Ｆ６０￣２００９公路隧道施工技术规范［Ｓ】． ［３］冯卫星，况勇，陈建军．隧道坍方案例分析【Ｍ］．成都：西南交通 大学出版社，２００２．
