大園包崩滑體的成因及治理方法,水利工程論文

大園包崩滑體的成因及治理方法,水利工程論文大園包崩滑體位于嘉陵江亭子口水利樞紐左岸，滑體物質主要為滑移松動巖體、粘土夾塊碎石。左岸非溢流壩段將崩滑體分為上下游兩個部分，順江總長1160m，寬200m～360m，面積約28萬m2，體積約560萬m3，厚度3m～63m。崩滑體的穩(wěn)定性關系到亭子口樞紐工程左岸建筑物的施工和運行安全。本文主要介紹該崩滑體的成因及其治理方式方法。1崩滑體的成因1.1崩滑體周圍地形地貌崩滑體前緣為嘉陵江，河谷深切，河床與前緣之間為坡度20～25的基巖斜坡，局部較陡可達30，坡體上多零星分布第四系殘坡積物，坡底則零星堆積砂巖大塊石，塊徑一般1m～3m，最大8m～12m。大園包崩滑體與周圍巖土體地形斷面見圖1。崩滑體后緣山體為蒼溪組K4－31c～K6－11c地層的粘土巖、粉砂巖及細粒巖屑砂巖構成的互層狀基巖斜坡，坡高40m～60m，坡度一般25～35，少數(shù)地段可達45以上，局部因巖屑砂巖出露構成高3m～8m的陡崖，基巖未出露地段多分布厚1m～3m的殘坡積或崩坡積物。受巖體風化及自然卸荷的影響，過去經常發(fā)生巖塊崩落現(xiàn)象，坡底則大量堆積砂巖巨塊石，塊徑多在3m以上，一般3m～8m，最大近15m，原巖成分多系K5－11c及K6－11c地層的巖屑砂巖。1.2崩滑體與周圍巖土體的關系大園包崩滑體屬于亭子口李家咀壩址左岸第四系松懈堆積體的一部分，從物質組成與來源兩方面分析，大園包崩滑體與周圍巖土體基本一樣。大園包崩滑體主要由A、B、C三類物質組成，即A類:粘性土及粘性土夾碎塊石;B類:K4－31c與K5－11c或K6－11c地層巖屑砂巖構成的塊石及塊石夾土;C類:K4－21c～K6－11c地層構成的大園包滑移松動巖體。受地形地貌、地層巖性、風化卸荷以及大氣降水的影響，斜坡物質極易分解、崩塌，并就近堆積于坡底，成為堆積體的主要物質來源。1.3成因機制分析崩塌堆積初期，由于坡體高陡，崩積物以大塊石為主且崩塌頻率較快，多來不及風化或風化較輕，這與拉裂槽覆蓋層下部巖性以塊石及塊石夾土相吻合。隨著崩塌的延續(xù)，坡體穩(wěn)定性加強，崩積物逐步變小且崩落頻率減慢，堆積于拉裂槽后，有足夠時間進行風化水解，使得顆粒變細，這與拉裂槽覆蓋層上部巖性以粘性土夾碎、塊石為主相一致。由大園包崩滑體成因機制能夠看出，其構成經歷了崩塌、堆積、滑移三個循環(huán)往復的經過，滑移形式為推移式。2崩滑體穩(wěn)定性分析縱觀崩滑體所處的地質環(huán)境及其成因機制，自構成以來，一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，無二次整體滑移，局部也沒有變形跡象。即便受人類活動的影響，也只是對崩滑體表層進行改造，沒有改變崩滑體的穩(wěn)定條件。按亭子口水工建筑規(guī)劃布置，崩滑體地段將布置左岸非溢流壩段和左岸電站廠房等水工建筑，華而不實左非壩段將崩滑體分為上下游兩個區(qū)，由于工程施工期及水庫運行，導致崩滑體穩(wěn)定影響因素發(fā)生變化，其穩(wěn)定狀態(tài)也將相應發(fā)生變化。(1)工程施工期間，左岸廠房進廠公路邊坡開挖對崩滑體下游區(qū)前緣構成切腳，進而改變了崩滑體前緣地下水運移方向，地下水集中向坡面聚集，水力坡降增大，在外界因素如暴雨的誘發(fā)下，可能導致邊坡失穩(wěn)。另外由于前緣切腳，崩滑體整體抗滑力減小，對整體穩(wěn)定產生不利影響;(2)水庫運行期間，崩滑體上游區(qū)受庫水位周期性漲落的影響，很可能會改變穩(wěn)定狀態(tài)，由穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉化。由于上游區(qū)坡度平緩，加之前緣地段厚度小且地形無劇烈變化，因而只要一種失穩(wěn)形式，即整體滑移式失穩(wěn)。而崩滑體下游區(qū)由于不受庫水位影響，其穩(wěn)定性與工程施工期一樣。3崩滑體治理方式方法3.1上游滑體治理方式方法根據設計院穩(wěn)定計算結果，上游滑體在水庫蓄水運行后，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。為保衛(wèi)水下坡面不被庫水淘刷，對上游滑體高程464m下面坡面采用預制混凝土塊護坡，混凝土塊厚15cm。3.2下游滑體治理方式方法由于進廠公路邊坡開挖，對下游崩滑體前緣構成較大范圍切腳，當滑體內地下水位較高的工況時，前緣局部沿潛在滑移面發(fā)生失穩(wěn)毀壞，產生較大下滑推力。因而，下游區(qū)治理主要考慮降低滑體地下水位，同時在前緣采取支擋措施。主要治理方式方法:前期崩滑體下覆基巖中布置兩縱兩橫地下排水洞，洞內設排水仰孔;前緣設置抗滑樁及重力式擋墻支擋加固，墻后碎石土回填區(qū)采用格構植草支護、崩滑體地表采取地表排水。但后期施工完后，崩滑體范圍內布置的毛料堆場加載太快，導致部分抗滑擋墻變形，后經多方專家論證后，下游崩滑體治理在原有基礎上加設了下面處理方式:擋墻樁號壩0+296.00m～壩0+468.00m段172m己出現(xiàn)變形及影響區(qū)，沿擋墻每個分縫段(10m～12m)墻面布設3列(豎向)2排(橫向)鋼筋混凝土格構梁系和2排1500kN級預應力錨索，錨索布置于格構梁節(jié)點處。墻頂垂直布置1排3Ф36mm錨筋樁，孔距2.0m。擋墻樁號壩0+228.00m～壩0+296.00m和壩0+468.00m～壩0+828.00m段未變形區(qū)428m，在抗滑擋墻墻頂布置1排336mm錨筋樁，孔距2.0m。墻后布置排水砂井:壩0+296.00m～壩0+468.00m段變形及影響區(qū)段，沿擋墻后緣每個分縫段(10m～12m)布設1個城門洞形排水砂井;壩0+240.00m、壩0+270.00m和壩0+490.00m、壩0+520.00m、壩0+550.00m、壩0+580.00m、壩0+630.00m各布設l個城門洞形排水砂井。砂井內回填粗砂，與墻體排水孔一起構成擋墻排水系統(tǒng);在與砂井對應位置的墻體上增設砂井排水孔，上、下各1個，孔徑91mm，排水孔深切進入砂井內50cm，伸入井內段采用塑料花管，外包過濾土工布，且所有排水孔孔深一律調整為8m，孔徑調整為91mm，排水孔采用塑料花管外包過濾土工布進行孔內保衛(wèi)。在樁號壩0+335m、壩0+405m、壩0+435m三個斷面相鄰的上、下格構節(jié)點錨索墩槽中，安裝錨索測力計，共計6臺，分別編號為D0lZDQ～D06ZDQ;與樁號壩0+295m、壩0+335m、壩0+405m、壩0+435m、壩0+505m、壩0+585m、壩0+705m七個斷面的擋墻墻頂，設置水平位移監(jiān)測點，分別編號為TP01ZDQ～TP07ZDQ。3.3主要施工項目3.3.1抗滑擋墻抗滑擋墻頂寬2m，墻背直立，墻面坡度1∶0.55，墻高為6.5m～8.5m，可根據崩滑體前緣開挖坡高適當調整擋墻高度。為疏排擋墻后滲水，墻體設排水孔，孔徑91mm，間距3m。根據巖性特征，開挖完后盡快采用混凝土或砂漿覆蓋基巖，防止基巖風化。3.3.2地下排水洞下游崩滑體范圍共設置兩縱兩橫地下排水系統(tǒng)。在后緣山體側設置一道縱向排水洞和排水孔幕，攔截K1C4－2層山體地下水補給;同時為降低滑體前緣地下水位，提高局部穩(wěn)定性，在距離開挖前緣100m左右處設一道縱向排水洞及排水孔幕;在滑體滯水豐厚的大園包下伏巖體及縱向排水洞的下游末端處各設一道橫向排水洞和排水孔幕，以降低滑體地下水位。排水洞凈斷面尺寸為2.5m3.0m，城門洞形，局部地質條件較差部位采用鋼筋混凝土襯砌或噴錨支護。排水洞頂設排水仰孔，深度平均為25m，孔徑91mm，孔距3m;洞壁設一排淺排水孔，深度1m，孔徑56mm，孔距3m。排水孔全孔采用PVC濾水管外包土工布進行孔內保衛(wèi)。3.3.3墻頂錨筋樁與預應力錨索(1)墻頂錨筋樁施工。在壩0+228.00m～壩0+828.00m段錨筋樁，為混凝土擋墻和巖石錨固抗傾覆抗滑設置。根據工程立面圖，按設計要求，將錨桿位置準確測放在墻頂面上，孔位應準確，放線時按每伸縮縫為分界限，按孔距2m依次布置，距伸縮縫段為1m，若碰到與錨索重合，應做調整，盡量避開錨索施工。錨筋樁的制作是將3根36mmⅡ級鋼筋品字型連接，不彎勾，孔徑130mm間距2m，擋墻錨筋樁總長12m，帶注漿管一次注漿;(2)預應力錨索施工。擋墻樁號壩0+296.00m～壩0+468.00m段(己出現(xiàn)變形及影響區(qū)段)，沿擋墻每個分縫段(10m～12m)墻面布設3列(豎向)2排(橫向)鋼筋混凝土格構梁系和2排1500kN級預應力錨索，錨索布置于格構梁節(jié)點處。1500kN級預應力錨索型式為粘結式，使用有粘結鋼絞線，采用二次注漿(先注錨固段，張拉結束后注張拉段)。錨索張拉在一次注漿到達強度及錨墩混凝土等的承載強度到達施工圖紙規(guī)定值后進行。3.3.4鋼筋混凝土格構錨梁在擋墻已出現(xiàn)變形及影響區(qū)段加設鋼筋混凝土格構錨梁，沿擋墻每個分縫段(10m～12m)墻面布設3列(豎向)2排(橫向)鋼筋混凝土格構梁。3.3.5墻后排水砂井在抗滑擋墻背后全線每隔一定距離增設排水砂井，排水砂井為城門洞形。砂井采用人工自上而下分段開挖，每50cm開挖后采用鋼筋護壁。為知足砌筑后直徑為1.2m，砂井開挖尺寸為1.7m1.7m。砂井挖至混凝土基礎后，為確保施工安全，立即采用多孔磚砌筑，多孔磚孔向應水平布置以利于排水。砂井砌筑完成以后，進行砂井回填，砂井內回填粗砂，與墻體排水孔一起構成擋墻排水系統(tǒng)。對穿過井壁的排水孔內端，采用塑料花管保衛(wèi)后，在井內分層回填粗砂，粒徑范圍0.5mm～2mm，且級配良好，為防止松懈砂的沉降，回填時應分層灑水。4滑坡體監(jiān)測4.1監(jiān)測布置大圓包崩滑體與抗滑擋墻所安裝埋設的監(jiān)測儀器有位移計、錨桿計、錨索計、應變計、無應力計、測壓管、滲壓計、測斜管以及觀測墩，分布在0－121.50m、0+184.00m、0+328.00m、0+458.00m、0+561.30m五個監(jiān)測斷面上(見圖2)。4.2監(jiān)測成果施工期時，大園包監(jiān)測頻率每3天測一次，測值變化平穩(wěn)時每周或每月監(jiān)測一次，碰到特殊情況增加測次。施工期大園包與抗滑擋墻的主要荷載為施工砂石的堆載與自然變形，隨著抗滑擋墻及砂石料堆載的科學設計，監(jiān)測數(shù)據顯示:大園包各深度分層變形減小，且變化量值趨于穩(wěn)定與收斂;抗滑擋墻受力均勻，未見異常數(shù)據，異變觀測期間穩(wěn)定、收斂;位移變形與堆載變化、自然季節(jié)關聯(lián)，與庫區(qū)水位變化尚未明顯數(shù)據關聯(lián)，表示清楚該滑坡治理有效、可行。5結束語通過對崩滑體的成功治理，確保了亭子口樞紐工程左岸建筑物的施工和運行安全，