水溝口水庫防汛路改造及邊坡滑坡處理措施

水溝口水庫防汛路改造及邊坡滑坡處理措殷建偉(河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，天津300250)1工程概況水溝口水庫坐落在河北省與山西省交界的張家口市懷安縣境內(nèi)洪塘河支流水溝口河上，壩址位于懷安縣蔓菁溝村附近。水庫控制流域面積192kn)2,現(xiàn)狀總庫容730萬m3,是一座以防洪、灌溉為主的小(1)型水利樞紐工程。水溝口水庫于1959年10月開工興建，經(jīng)多次續(xù)建后于1969年底完工。2022—2022年水庫除險(xiǎn)加固后達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。1.1存在問題水溝口水庫經(jīng)過初建、續(xù)建和除險(xiǎn)加固后，仍存在著許多問題，主要問題包括以下4點(diǎn)：(1)水庫淤積嚴(yán)重，防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足500年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。(2)水庫防汛路為簡易土路，防洪標(biāo)準(zhǔn)低、路況很差，影響防汛搶險(xiǎn)及水庫運(yùn)營管理。(3)泄洪洞進(jìn)水塔右岸側(cè)風(fēng)化巖體存在塌岸的隱患，影響安全泄洪;洞身襯砌混凝土裂縫嚴(yán)重，部分裂縫和混凝土伸縮縫存在滲水現(xiàn)象;閘墩及洞身、出口消能設(shè)施底部受沖刷及凍融的影響，局部混凝土剝落，鋼筋裸露、銹蝕。(4)泄洪洞左側(cè)工作閘門止水失效，漏水嚴(yán)重；水庫電氣控制設(shè)備老化，泄洪洞柴油發(fā)電機(jī)組功率不滿足運(yùn)行要求；同時(shí)，庫區(qū)內(nèi)通訊條件很差，不滿足大壩安全運(yùn)行要求。1.2除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)水溝口水庫大壩被鑒定為三類壩，2022年9月對(duì)水溝口水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，除險(xiǎn)加固項(xiàng)目主要包括：(1)攔河壩加高設(shè)計(jì)，滿足500年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。(2)按10年一遇標(biāo)準(zhǔn)改造水庫防汛路，對(duì)路面進(jìn)行硬化設(shè)計(jì)。(3)對(duì)泄洪洞進(jìn)水塔右岸側(cè)風(fēng)化巖體噴錨支護(hù)；閘墩、洞身及出口挑流消能設(shè)施混凝土缺陷進(jìn)行處理，消能工邊墻、護(hù)坦進(jìn)行加固。(4)對(duì)存在漏水問題的閘門止水更新改造，更換控制柜元器件，更換柴油發(fā)電機(jī)組。(5)增加水庫通訊設(shè)施。2水庫防汛路基本情況水庫防汛路沿水溝口水庫和水溝口兩庫之間河道左岸布置，其功能主要為滿足水庫運(yùn)營管理及防汛通行要求，水庫防汛路連接水溝口水庫及水溝口兩庫壩頂?，F(xiàn)狀水庫防汛路路長7.3km,道路縱坡1.4%,路面寬度3.0~3.5%路面結(jié)構(gòu)大部分為土路面，局部為泥結(jié)碎石路面。由于地形、投資等原因限制，現(xiàn)狀水庫防汛路線路布置高程普遍較低,大部分路段沿水溝口河岸灘布置，防洪標(biāo)準(zhǔn)低于10年一遇，其中有4處為穿越主河槽的過水路面，汛期時(shí)此4處路段均被洪水淹沒、局部被完全沖毀，道路基本不具備防洪能力，無法滿足水庫管理單位的運(yùn)營管理以及防汛通行要求，無法保障管理人員出行安全。3水庫防汛路改造總體方案本次水庫防汛路改造工程方案為：對(duì)水庫防汛路進(jìn)行分段改造，根據(jù)不同的處理方式共劃分為10段；水庫防汛路基本沿現(xiàn)狀道路路線布置，僅對(duì)4處過水路面進(jìn)行改線設(shè)計(jì)，充分考慮建設(shè)投資情況，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇；路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸100kN,起始段（一庫至二庫方向2.5km）路面結(jié)構(gòu)采用混凝土路面結(jié)構(gòu)形式，其他處理段采用泥結(jié)碎石路面結(jié)構(gòu)形式，路基鄰水側(cè)設(shè)置漿砌石擋墻;路面寬度布置為3.5m,局部設(shè)置錯(cuò)車道；縱斷設(shè)計(jì)按河道設(shè)計(jì)水位控制，考慮河道浪高、壅高等因素，路基安全超高按不小于0.56m控制，道路路面結(jié)構(gòu)總厚0.24m,即水庫防汛路設(shè)計(jì)路面高程按高出10年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)水位不小于0.8m控制。2022年4月底水庫防汛路開始施工，2022年7月，在強(qiáng)降雨天氣的影響下，水庫防汛路路段8邊坡出現(xiàn)滑坡，對(duì)水庫防汛路的施工及通行造成了較大的影響，急需進(jìn)行處理。4滑坡地質(zhì)概況2022年7月，在強(qiáng)降雨天氣之后，水庫防汛路路段8邊坡發(fā)生滑坡，經(jīng)現(xiàn)場施工測繪及地勘調(diào)查，并結(jié)合上一設(shè)計(jì)階段水溝口水庫地質(zhì)勘察初步設(shè)計(jì)報(bào)告成果，可以發(fā)現(xiàn)本路段主要屬土巖雙層結(jié)構(gòu)和巖石單一結(jié)構(gòu)，按滑坡體的物質(zhì)組成劃分為巖質(zhì)滑坡，滑動(dòng)面為平面型滑動(dòng)面，滑坡面積約1350nl2,滑動(dòng)面平均厚度約2.5m。1滑坡的形成機(jī)制簡述滑坡產(chǎn)生的根本原因可大致分為兩類：自然原因和人為原因。自然原因發(fā)生的滑坡這種類型滑坡的誘發(fā)因子主要包括：①雨水；②地震活動(dòng)；③火山活動(dòng)等。這些誘發(fā)因子可以改變邊坡巖土體的外形、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及穩(wěn)定性等，是滑坡產(chǎn)生的主要機(jī)制。在實(shí)際生活中，滑坡多發(fā)生在雨季，而且大部分滑坡都有著“大雨大滑，小雨小滑，無雨不滑”的特點(diǎn)，在民間一直有“十滑九水”的說法，可見雨水與滑坡之間有著極為密切的聯(lián)系。雨水對(duì)滑坡的影響作用表現(xiàn)在：它可以軟化邊坡滑面，降低邊坡巖、土體的強(qiáng)度，潛蝕邊坡巖、土，增大邊坡巖、土容重，在邊坡內(nèi)部產(chǎn)生水壓力，對(duì)透水巖層產(chǎn)生浮托力等，尤其在軟化邊坡滑面和降低邊坡巖、土體強(qiáng)度的作用最為明顯。地震活動(dòng)和火山活動(dòng)引發(fā)的滑坡具有滑坡規(guī)模大、形成時(shí)間短和破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，在地震活動(dòng)和火山活動(dòng)的突發(fā)作用下，處于極限平衡或接近極限平衡的邊坡在瞬間出現(xiàn)裂縫，并開始下滑。地震活動(dòng)和火山活動(dòng)引發(fā)的滑坡具有不可避免性，滑坡大小程度與地震震級(jí)與烈度和火山活動(dòng)強(qiáng)度有明顯的關(guān)系。人為原因發(fā)生的滑坡這種類型滑坡的誘發(fā)因子主要是人類不合理的工程活動(dòng)，如施工過程中開挖了邊坡坡腳、在坡體上部堆載、爆破作業(yè)、邊坡排水方式的改變和對(duì)坡面植被的破壞等。其誘發(fā)滑坡的實(shí)質(zhì)機(jī)理可以概括為邊坡內(nèi)部抗滑力與下滑力失衡，邊坡內(nèi)部的穩(wěn)定性遭到破壞?；率窃谝陨弦环N或多種誘因耦合作用下產(chǎn)生的形變，而產(chǎn)生滑動(dòng)的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。防汛路滑坡原因分析邊坡穩(wěn)定性受自身地質(zhì)構(gòu)造條件、自然原因及人為原因的綜合影響。邊坡的地質(zhì)構(gòu)造條件在經(jīng)過多年地質(zhì)演變下處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；而自然原因及人為原因是難以控制的，邊坡的地質(zhì)構(gòu)造條件變化常常表現(xiàn)為自然原因及人為原因?qū)υ€(wěn)定邊坡結(jié)構(gòu)破壞，所以自然原因及人為原因是影響滑坡穩(wěn)定性的主要原因。本工程滑坡發(fā)生的主要原因分析如下：(1)自然原因。降雨是誘發(fā)滑坡的重要自然因子。發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，雨水沿坡體表面流動(dòng)并滲入到坡體中，加大了坡體重量，增加了坡體的下滑力，并使坡體內(nèi)部巖土凝聚力減小，其抗剪強(qiáng)度隨之降低。當(dāng)雨水滲透到隔水層頂面時(shí)，聚集的雨水使頂面巖土內(nèi)摩擦角減小，從而形成滑面。同時(shí)邊坡內(nèi)的地下水形成較大的靜水壓力會(huì)產(chǎn)生向上的浮力，削弱了坡體重量的法向應(yīng)力，降低了坡體的抗滑力，造成邊坡滑動(dòng)。(2)人為原因。有利的坡度和臨空面是發(fā)生滑坡的基礎(chǔ)條件。在水庫防汛路施工過程中沒有發(fā)生人為破壞邊坡或坡降的行為，坡體底部沒有出現(xiàn)臨空面。綜上所述，強(qiáng)降雨是造成水庫防汛路出現(xiàn)滑坡的主要原因。5滑坡處理措施建議根據(jù)上述滑坡原因分析，水庫防汛路邊坡滑坡處理建議如下：（1）設(shè)置抗滑塊石垛，在滑坡前緣抗滑區(qū)域用塊石進(jìn)行反壓，同時(shí)對(duì)水庫防汛路進(jìn)行改線設(shè)計(jì)。（2）削坡減重，對(duì)滑坡的主滑段進(jìn)行減重，清除坡面浮土、松石，挖除欠挖部分。（3）減輕水的危害，對(duì)滑坡后緣以上的現(xiàn)狀灌渠進(jìn)行清理，使其發(fā)揮截水溝的作用。本著治坡與治水相結(jié)合的原則，可以對(duì)處理后的滑坡坡面一定范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土噴護(hù)，使降雨不再進(jìn)入滑坡體和滑面?；碌某梢驈?fù)雜、影響因素較多，因此需要結(jié)合滑坡現(xiàn)場實(shí)際情況并綜合使用幾種措施，