成都院整治高边坡有高招
溪洛渡坝址区边坡有多高?如果知道溪洛渡峡谷有多深,就大概得出答案了。
峡谷谷底高程大约在350米,谷肩高程800米,谷肩之上的缓坡还有100多米厚的堆积体,也就是说,深度最少也有500多米。
如此高的岸坡,地质条件怎样,决定边坡的稳定,关系到工程建筑物的安全。
巨型水电工程所在位置,地质条件是一个首要决定因素,因此溪洛渡电站地质条件自然是相当优越。李攀峰博士描述为,两岸边坡出露的岩层属平缓层状体斜坡,地形完整;峨眉山玄武岩坚硬,宏观上以块状、次块状结构为主,部分镶嵌碎裂结构,岩体质量较好。
这些描述,除了来源于肉眼的宏观判断,更离不开成都院在溪洛渡前期做的大量地勘工作。
天然状态下两岸未发现大规模的变形体,仅在自然斜坡陡壁的浅表部可见局部的崩塌和冒落,因此,坝区边坡天然状态下整体稳定,这是总前提。但边坡在千万年大自然的作用下,浅表风化卸荷较强烈,一般强卸荷深度达10到20米,经风化卸荷后,致使这部分岩体拉裂和松动,而这正是需要设计考虑的。
溪洛渡枢纽区岩质高边坡有拱肩槽上下游边坡、引水系统进出口边坡、缆机平台边坡、高线混凝土连通平台和泄洪雾化区高边坡等。
这么多部位的边坡,根据工程边坡设计规范,结合边坡所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后危害程度,都属于A类I级边坡,也就是属于最重要的边坡范畴。是不是按照同样的处理模式进行操作呢?
显然是不合适的。
拿拱间槽边坡来说,不仅要求边坡长期稳定,对岩体质量也有相对高的要求。
最终,拱间槽边坡采取自坡顶开始整体下挖,系统支护方案。其余建筑物边坡对开口线以外采取清除拉裂和松动的危岩体,配合局部的喷锚支护。从经济性方面来讲,理应这么处理。
但是,问题随之而来。
边坡若按照一梯段接一梯段往下开挖,开挖和支护均易实施,但如何处理好开口线以外卸荷松动带的危岩体,并确保枢纽区200余米高的环境天然边坡在工程长期运行中安全稳定,没人能给出肯定答案。
首先的问题是,危岩体分布、规模、边界的不同,处理方案自然也不同,需要“对症下药”。而那些危岩体的位置,离工程开挖边坡远,分布又广,地质人员无法对所有的危岩体进行“诊断”,也就无法给出具体支护方案。要是个别危岩体成了“漏网之鱼”,那就是一颗随时可能引爆的炸弹了。
即使凭地质人员的火眼金睛,全部找出了这些影响安全的岩体,施工人员对它们进行处理操作,也是一大难题。
要解决这些问题,只有一个办法,整体退坡往下开挖。
开挖的范围,削坡多少,对投资和稳定影响极大。
最终方案在这些方方面面的权衡中被确定下来——
从上游的厂房进水口、泄洪洞进水口、拱间槽、高线混凝土系统、泄洪雾化区全长约 3公里范围,对开口线以外的环境边坡实施由坡顶向下的系统开挖,挖除浅表强卸荷松动拉裂岩体,水平开挖深度为 10至15米,并采取系统喷锚支护。
如何用最经济的支护方案,保证几百米高边坡的稳定,很有讲究。如果将边坡看作一个整体,上中下依次为头、腰、脚,这三个部位最关键,需要重点对待。具体就是锁头、锚腰、固脚,即开口线附近用长锚杆或锚索锁口,边坡中部每隔一段采用锚索锚腰,坡脚附近布置锚索固脚,这些锚索只要穿过潜在滑动面,就控制了边坡的滑动。整个开挖边坡的中部附近,设置贯穿厂房进水口、泄洪洞进水口、坝顶和高线混凝土系统的上下游连通平台,平台宽 10到25米,每20到30米一段设置马道,这么处理,除了解决施工通道,一定程度上放缓了坡度。整个处理过程总结起来就是“顺坡除危、喷护固表、重点加固、一劳永逸”。
虽然均为岩质边坡,侧重点也有不同之处。比如下游泄洪雾化区边坡,在雾化影响下,更易引起边坡失稳,处了上面说到的锁头、锚腰、固脚,实施“系统治理、重点防护、施工可行、永久安全”理念就可以确保万无一失。
当然也有岩体边坡,没有整体开挖的,比如尾水出口的高边坡,这部分区域建筑物少,影响相对小,设计采用系统支护,减少开挖量,控制投资成本。
前面提到,溪洛渡谷肩之上还存有大量堆积体。堆积体谷坡范围大,物质组成特殊,基本为古滑坡堆积体、冰水冰川堆积物、洪积物,厚度在100米以上,对这些庞大的堆积体,也不敢轻视。在大量勘探工作的基础上,摸清地下水、土层性状、底部岩体组成,并经过大量分析,认为这些堆积体直接威胁下部枢纽工程的运行安全,必须实施削坡和坡面加固处理。实际上,在工程施工的过程中,就有不少坡面出现比较大的裂缝,处理刻不容缓。
鉴于溪洛渡谷坡堆积体范围大、厚度深、工程量浩大,而且临谷,不具备缓坡大开挖条件。如何治理,面临诸多技术难题。
在全面查清坡体物质组成及水环境条件的基础上,针对坡体物质属性及各种可能破坏滑移方式,设计人员开展一系列模拟分析研究,提出了分区分梯段削坡,坡面网格结构及注浆锚杆保护与灌木绿化,坡脚混凝土衬护和预应力锚索锁固,坡顶坡面排水和基岩排水洞排水孔等综合治理方案。与岩质边坡相比,水对堆积体稳定影响更大,加大边坡排水就很有针对性了。
堆积体边坡治理于2008年完成,运行至今,监测成果表明整体稳定良好。
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