合溪水庫工程基坑邊坡開挖塌方隱患處理

江興南

(浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心,浙江 杭州 310012)

1 工程概況

合溪水庫工程位于浙江省長興縣合溪流域中下游,集雨面積為235 km2,總庫容1.11億m3,是一座以防洪、供水為主等綜合利用的大(2)型水庫。2008年列為新增中央投資計劃項目。

攔河壩總長743 m,壩頂高程32.2 m,寬6 m,由黏土心墻砂礫石壩段和混凝土重力壩段組成。重力壩段布置于主河槽上,總長39.5 m,分溢流段和非溢流段。重力壩段基礎(chǔ)座落于弱風化基巖上。黏土心墻砂礫石壩布置在溢洪道的兩側(cè),總長703.5 m。

混凝土重力壩基坑右岸邊坡為黏土夾碎塊石,設(shè)計開挖坡比1∶1.5,坡頂高程約18.5 m,底高程-14.6 m,離坡頂約15m為長牛鐵路支線,鐵路路基右側(cè)山體最高約30 m, 邊坡 1∶1.5。

根據(jù)工程安排,2009年10月15日截流,要求重力壩澆筑至高程9 m,混凝土量約10萬m3,底孔具備導流條件。壩基土石方開挖約23萬m3,需3個月完成,開挖時間短,強度大,工作面范圍小,無法投入大量機械設(shè)備,因此,開挖任務(wù)十分艱巨。

2 裂縫、大塌方隱患情況

2008年11月下旬,基坑開挖平均高程至-3.5 m(設(shè)計高程-14.6m),完成開挖量16.5萬m3,剩余約6.5萬m3。重力壩混凝土澆筑系統(tǒng)已進入調(diào)試,一切進展順利。

2.1 裂縫隱患

2008年11月27日8:00,在開挖坡頂高程約18.0～18.5m,距鐵路基邊線4～10 m,發(fā)現(xiàn)寬約2～3 cm、長約100 m裂縫,隨即在邊坡-2.0 m馬道下,高程為-2.97～-4.11m,樁號壩下0+018.5～壩下0+066 m,發(fā)現(xiàn)錯臺3～10 cm(見圖1、2、3)。

圖1 坡頂裂縫示意圖

圖2 錯臺示意圖

圖3 邊坡裂縫位置示意圖

2.2 裂縫監(jiān)測

裂縫發(fā)現(xiàn)當日下午2:00,結(jié)合鐵路部門要求布設(shè)監(jiān)測設(shè)施,安排專人監(jiān)測裂縫變化情況,要求每日1 h/次,并及時上報。

共設(shè)置6個觀測點,上部裂縫3處(分為1#、2#、3#),下部裂縫3處(4#、5#、6#),測量方法:1#、2#、3#測量平距,4#、5#測量斜距、6#測量錯臺。

至12月1日8:00,1#點累計變化4 mm,2#點累計變化1 mm,3#點累計變化1mm,4#點累計變化4 mm(此點未包括初始20～30 mm),5#點累計變化25 mm,6#點累計變化41mm。

另在11月30日8:00發(fā)現(xiàn)高程12 m處也出現(xiàn)裂縫,長度約60m,縫寬2～3 cm,人工豎向開挖約50 cm,裂縫依然可見。經(jīng)檢查其它部位還有些小的裂縫。

觀測數(shù)據(jù)揭示,列車運行對裂縫影響較大,有兩次測得列車行駛前后裂縫變化約2 mm。

同時對6個觀測點進行沉降觀測,每日2測。自12月2日至12月7日,1#點累計沉降1 mm,2#點累計沉降1 mm,3#點累計沉降8 mm,4#點累計沉降2 mm,5#點累計沉降3mm,6#點累計沉降1 mm。

監(jiān)測成果表明,裂縫在不斷發(fā)展,存在塌方、滑坡的重大隱患。

2.3 危害性

(1)工程安全

如不及時處理大滑坡隱患,施工人員的生命受到嚴重威脅,極易發(fā)生群死群傷的重大事故。

(2)鐵路安全

如發(fā)生滑坡,將對長牛鐵路支線安全運行造成嚴重后果。

(3)工程度汛影響

工程度汛安全無法保證。

(4)總進度計劃影響

工程按期蓄水目標無法實現(xiàn),總工期至少推遲1 a。

(5)投資加大

塌方處理、邊坡加固,鐵路防護帶來的投資加大,約增加投資3 000萬元。

2.4 原因分析

(1)地質(zhì)條件差

地質(zhì)條件復雜,高程-3～-7 m為白色高嶺土,邊坡下部錯臺以及坡面滲出的白色水均在此部位。經(jīng)分析,此部位無鉆孔,致使設(shè)計開挖邊坡未考慮該土層的影響。

(2)鐵路路基開挖部分土方放置坡頂,估計每延米荷載約 30 t。

(3)山體地下水位抬高

連續(xù)多日降雨,鐵路路基排水溝未形成,造成積水,使地下水位抬高,對邊坡穩(wěn)定極其不利。

(4)列車運行動荷載,也是造成邊坡不穩(wěn)定因素之一。

3 處理措施

3.1 成立應急領(lǐng)導小組

立即啟動工程應急預案,成立長興縣合溪水庫工程重力壩基坑邊坡處理領(lǐng)導小組。首先布置安全事宜,要抓緊卸荷、加強觀測,要求明確參建各方分工,責任到人,切實做好基坑邊坡穩(wěn)定安全的相關(guān)工作,確保卸荷安全和邊坡穩(wěn)定。

3.2 基坑人員、設(shè)備撤離

發(fā)現(xiàn)裂縫當天,宣布基坑停止開挖,人員、設(shè)備從基坑撤離。封閉坡頂臨時便道,立警示牌,安排專人勸阻過往行人及車輛繞行。

3.3 與上海鐵路局聯(lián)系、協(xié)商,要求列車暫停運行

3.4 召開專題會議

召開長興縣合溪水庫工程基坑邊坡處理方案討論會,邀請了水利和鐵路系統(tǒng)的專家,經(jīng)討論確定了邊坡處理初步方案:原則上采取卸荷、做好鐵路路基排水、適當壓腳等措施,并加強監(jiān)測。

3.5 卸荷、壓腳

卸荷:根據(jù)會議精神,立即組織施工單位進行高程14 m以上削坡,經(jīng)3晝夜奮戰(zhàn),至11月30日,順利完成第1階段卸荷目標,共投入挖機5臺,鎬頭機1臺,10 T和25T自卸汽車21輛,開挖土方約1.5萬m3。

壓腳:對樁號0+018～0+085 m段基坑回填砂礫石至高程-3 m,回填砂礫石約2 300 m3。

12月1日至17日,從高程14～-3.0 m按坡度1:2削坡。共開挖土方約1.1萬m3,外運土方約1.7萬m3,完成第2階段卸荷目標。

12月23日,指揮部組織召開右岸邊坡處理與混凝土重力壩施工協(xié)調(diào)會議,決定對右岸邊坡進一步卸荷,將坡頂開挖至高程18 m左右,離鐵路約8 m開始削至高程7 m,至2009年1月6日,第3階段卸荷目標基本完成。削坡卸荷方案如圖4所示。

圖4 削坡卸荷方案圖

3.6 排水與監(jiān)測

排水:抓緊實施鐵路路基兩側(cè)排水溝的施工,對已產(chǎn)生裂縫的排水溝進行修補,坡面較大的裂縫用黏土封閉,已削好的坡面用塑料布覆蓋,防止雨水滲入滑坡體。

在高程18.0 m距開挖坡頂邊線約8 m處、高程約14.0 m的平臺處以及高程約3.6 m的平臺處各打1排排水井,用泵抽水以降低地下水位,井底高程為-2.0 m,間距6 m。施工時根據(jù)實際情況布置先后順序,并確定是否加密和增加橫向排水孔。排水孔呈梅花形布置,為了便于地下水位線觀測,布孔時選擇至少3個斷面的排水孔在一條直線上。

監(jiān)測:在原布置的監(jiān)測點的基礎(chǔ)上,委托上海巖土工程勘察設(shè)計研究院浙江分院在坡面打深孔監(jiān)測。共布置4個孔。從監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,經(jīng)第三階段卸荷及采取相關(guān)措施后,裂縫位移速率逐漸減緩,滑動體趨于穩(wěn)定。

4 混凝土重力壩施工

為放緩右岸開挖邊坡,將混凝土重力壩軸線向左岸移4 m,基坑分段采用重型挖土機開挖,縮短右岸邊坡臨空面外露時間,開挖結(jié)束立即澆筑混凝土。2009年1月3日混凝土重力壩開始澆筑,至4月混凝土重力壩澆至6 m高程,邊坡塌方隱患消除,確保了2009年工程度汛安全與截流目標順利實現(xiàn)。

5 經(jīng)驗與建議

(1)對土質(zhì)高邊坡,特別遇地質(zhì)條件復雜,勘測工作要到位,要摸清地質(zhì)情況;設(shè)計應根據(jù)地質(zhì)條件精心設(shè)計。

(2)施工單位必須按設(shè)計和施工規(guī)范要求,編制開挖方案及專項安全施工保證措施。

(3)嚴禁在邊坡頂部堆土加荷,并做好排水。

(4)設(shè)立專職安全員,例行日常檢查,真正做到 “有事報情況,無事報平安”。

(5)發(fā)現(xiàn)隱患后,應及時分析原因,迅速果斷采取處理措施,避免隱患進一步擴大造成嚴重后果。

(6)對本工程而言,采取削坡卸載、做好排水、適當壓腳、基坑分段并快速開挖、及時澆筑混凝土和墻后及時回填等工程措施極其有效,既節(jié)省了投資,又保證了工程按期建成受益,是多快好省的處理方案。