某水電站土地復(fù)墾區(qū)塌岸預(yù)測(cè)分析

王廣巍

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

某水電站位于西藏自治區(qū)，總裝機(jī)容量360 MW；2020年8月首臺(tái)機(jī)組順利完成72 h試運(yùn)行，正式并網(wǎng)發(fā)電。水電站正常運(yùn)行后，考慮生態(tài)、環(huán)保及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，施工臨時(shí)用地需進(jìn)行土地復(fù)墾。復(fù)墾區(qū)位于庫(kù)首段臨江左岸平臺(tái)，面積約47.2萬(wàn)m2；水庫(kù)蓄水后隨著庫(kù)水位周期性漲落，在庫(kù)水沖刷、淘蝕、磨蝕等作用下，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)覆蓋層岸坡發(fā)生漸進(jìn)式、牽引式、不規(guī)則塌岸變形破壞現(xiàn)象；同時(shí)岸坡已建排水渠多處發(fā)生拉裂、鼓包、下錯(cuò)等變形破壞現(xiàn)象［1］。為了保證設(shè)計(jì)治理方案合理可行，工程質(zhì)量安全可靠，必須對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡進(jìn)行塌岸預(yù)測(cè)。2020年9月，成都院設(shè)計(jì)人員與業(yè)主、地方政府有關(guān)部門(mén)對(duì)復(fù)墾區(qū)詳細(xì)進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪，并收集水電站已有的勘察成果，并在此基礎(chǔ)上選取了6個(gè)剖面，采用“兩段法”對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡塌岸寬度、塌岸后緣高度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)合岸坡塌岸變形現(xiàn)狀設(shè)計(jì)治理難度、費(fèi)用，提出了岸坡治理措施建議［2］。

1 工程地質(zhì)條件

復(fù)墾區(qū)位于該水電站庫(kù)首段臨江左岸平臺(tái)，河谷深切但開(kāi)闊，為“U”型寬谷，現(xiàn)代河床偏右岸，流向由S8°E轉(zhuǎn)為N75°E；枯水期水位約3 203 m，水面寬約60～120 m，現(xiàn)庫(kù)水位高程約3 243.5 m。復(fù)墾區(qū)平臺(tái)地表坡度約2°～4°，高程約3 257～3 280 m，順河長(zhǎng)度約1 500 m，橫河寬約140～200 m，臨江側(cè)岸坡坡度約24°～35°，平臺(tái)與現(xiàn)水位高差約16～36 m。

復(fù)墾區(qū)地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水、第四系松散堆積層孔隙水。基巖裂隙水，接受大氣降水補(bǔ)給，賦存、運(yùn)移于裂隙巖體中，向河谷排泄；據(jù)前期鉆孔壓水試驗(yàn)成果，河床基巖透水率1.64＜q≤6.12 Lu，屬于弱透水性巖體。松散堆積層孔隙水，主要賦存于第四系沖積含漂砂卵礫石層，接受大氣降水、地表水補(bǔ)給，向下游或河谷排泄，復(fù)墾區(qū)未見(jiàn)泉點(diǎn)出露，未見(jiàn)承壓水；據(jù)鉆孔資料，壩區(qū)兩岸Ⅱ級(jí)階地含漂砂卵礫石層滲透系數(shù)K=10-2～10-4cm/s，具中等透水性。

該水電站地處特提斯造山系（帶）東段，雅魯藏布江縫合帶內(nèi)，緊鄰岡底斯-騰沖微陸塊南部，區(qū)域構(gòu)造背景復(fù)雜。復(fù)墾區(qū)地震危險(xiǎn)性主要來(lái)自于壩址所在的加查7.0級(jí)潛在震源區(qū)以及瓊結(jié)7.5級(jí)潛在震源區(qū)的影響，場(chǎng)地5 km范圍以?xún)?nèi)無(wú)活動(dòng)斷層分布。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），工程區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度0.15 g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震基本烈度為Ⅶ度。綜合分析，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好［3］。

2 主要工程地質(zhì)問(wèn)題

復(fù)墾區(qū)位于庫(kù)首段臨江左岸平臺(tái)，表部為人工堆積層，厚度約14～21 m，由漂卵石、塊碎石、磚塊、混凝土塊等組成，結(jié)構(gòu)松散；臨江側(cè)岸坡主要為沖積含漂砂卵礫石厚度一般為50～90 m，臨江側(cè)水平厚度約5～10 m，結(jié)構(gòu)松散，向岸坡內(nèi)結(jié)構(gòu)稍密。

該水電站正常蓄水位3 246 m，水電站蓄水后，庫(kù)周岸坡的天然平衡條件被破壞，隨著庫(kù)水位周期性漲落，在庫(kù)水沖刷、淘蝕、磨蝕等作用下，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡發(fā)生嚴(yán)重塌岸變形現(xiàn)象。岸坡變形破壞主要表現(xiàn)為：①臨江側(cè)岸坡普遍發(fā)生漸進(jìn)式、牽引式、不規(guī)則塌岸變形現(xiàn)象，岸坡臨江頂部出現(xiàn)多條順江裂縫，長(zhǎng)度一般1～2 m，張開(kāi)一般0.5～1.0 cm，彎曲延伸，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪時(shí)塌岸仍在繼續(xù)，可聽(tīng)見(jiàn)塊碎石滾落入水聲音；②臨江側(cè)岸坡已建排水渠多處發(fā)生拉裂、鼓包、下錯(cuò)等變形破壞現(xiàn)象，拉裂縫長(zhǎng)一般0.5～1.5 m，張開(kāi)一般0.5～1.0 cm，最大張開(kāi)可達(dá)2.0 cm。③臨江側(cè)混凝土護(hù)坡局部發(fā)生垮塌破壞［4］。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪，并對(duì)水電站已有的勘察成果分析研究，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡變形破壞主要受兩方面因素控制。①?gòu)?fù)墾區(qū)平臺(tái)表部為人工堆積層，由漂卵石、塊碎石、磚塊、混凝土塊等組成，結(jié)構(gòu)松散；臨江側(cè)岸坡主要為沖積含漂砂卵礫石（Qal3），臨江側(cè)水平厚度約5～10 m，結(jié)構(gòu)松散；臨江側(cè)岸坡坡度約24°～35°，斜坡遇水或在水的作用下穩(wěn)定性差，易變形失穩(wěn)，這是岸坡塌岸變形的內(nèi)在地質(zhì)原因。②庫(kù)水作用是岸坡產(chǎn)生塌岸變形的主要外在原因，一方面水的浸泡作用使岸坡土層軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低；另一方面庫(kù)水沖刷、淘蝕、磨蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用，導(dǎo)致岸坡產(chǎn)生受庫(kù)水影響的塌岸變形。

3 塌岸預(yù)測(cè)

復(fù)墾區(qū)受庫(kù)水沖刷、淘蝕、磨蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用，臨江側(cè)岸坡普遍發(fā)生漸進(jìn)式、牽引式、不規(guī)則塌岸變形現(xiàn)象。水庫(kù)正常蓄水位3 246 m，根據(jù)臨江側(cè)岸坡地層巖性、及其水上、水下穩(wěn)定坡角，并結(jié)合地形，采用“兩段法”對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡進(jìn)行塌岸預(yù)測(cè)。調(diào)查統(tǒng)計(jì)各類(lèi)土體水上穩(wěn)定坡角、水下穩(wěn)定坡角，并與其他水電工程庫(kù)區(qū)類(lèi)似土層類(lèi)比，復(fù)墾區(qū)覆蓋層穩(wěn)定坡角建議值見(jiàn)表1。塌岸預(yù)測(cè)沿江共計(jì)選取6條剖面，編號(hào)分別為1-1至6-6，間距約250～300 m，經(jīng)預(yù)測(cè)復(fù)墾區(qū)臨江岸坡塌岸寬度一般為25.0～64.0 m，塌岸后緣高程一般為3 258～3 274 m，統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。典型地質(zhì)剖面示意見(jiàn)圖1，復(fù)墾區(qū)地質(zhì)平面示意見(jiàn)圖2。

圖1 復(fù)墾區(qū)6-6地質(zhì)剖面示意（單位：m）

圖2 復(fù)墾區(qū)地質(zhì)平面示意

表1 復(fù)墾區(qū)覆蓋層穩(wěn)定坡角建議值

表2 復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡塌岸變形統(tǒng)計(jì)

該水電站2020年8月首臺(tái)機(jī)組順利完成72 h試運(yùn)行，正式并網(wǎng)發(fā)電。截至目前電站已經(jīng)正常運(yùn)行了1年多，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)巡視，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡垮塌寬度、塌岸后緣高程與塌岸變形預(yù)測(cè)成果基本一致。

4 治理措施

水庫(kù)蓄水后，在庫(kù)水沖刷、淘蝕、磨蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用下，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡普遍發(fā)生漸進(jìn)式、牽引式、不規(guī)則塌岸變形現(xiàn)象。經(jīng)預(yù)測(cè)臨江側(cè)岸坡塌岸寬度一般為25.0～64.0 m，塌岸后緣高程一般為3 258～3 274 m。結(jié)合岸坡塌岸變形現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)治理難度、費(fèi)用，提出了四條岸坡設(shè)計(jì)治理措施建議。

（1）2020年8月水電站首臺(tái)機(jī)組順利完成72 h試運(yùn)行，正式并網(wǎng)發(fā)電?，F(xiàn)庫(kù)水位高程約3 243.5 m，與天然河床高差約33.0～39.0 m，復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡支護(hù)處理施工難度大，且工程費(fèi)用較高；其次復(fù)墾區(qū)沒(méi)有企業(yè)、廠(chǎng)礦、居民生活建筑物等設(shè)施，建議不再對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡進(jìn)行支護(hù)處理。

（2）經(jīng)預(yù)測(cè)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡塌岸寬度一般為25.0～64.0 m，塌岸后緣高程一般為3 258～3 274 m。建議復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)留有一定安全距離，并設(shè)置防護(hù)欄桿、安全警示標(biāo)志，并定期對(duì)上述設(shè)施進(jìn)行檢查、維修。

（3）復(fù)墾區(qū)表部設(shè)置充足排水渠，將農(nóng)田灌溉用水合理利用、排放，防止地表水過(guò)度下滲。

（4）在水庫(kù)運(yùn)行期間，對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡加強(qiáng)巡視，必要時(shí)設(shè)置監(jiān)測(cè)儀器，發(fā)現(xiàn)岸坡變形異常，及時(shí)采取相應(yīng)處理措施，并向有關(guān)部門(mén)報(bào)告。

5 結(jié) 論

（1）沿江與岸坡垂直選取了6條剖面，采用“兩段法”對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡塌岸寬度、塌岸后緣高度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，經(jīng)預(yù)測(cè)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡塌岸寬度一般為25.0～64.0 m，塌岸后緣高程一般為3 258～3 274 m。

（2）復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡支護(hù)處理施工難度大，且工程費(fèi)用較高；其次復(fù)墾區(qū)沒(méi)有企業(yè)、廠(chǎng)礦、居民生活建筑物等設(shè)施，建議不再對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡進(jìn)行支護(hù)處理。建議復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)留有一定安全距離，并設(shè)置防護(hù)欄桿、安全警示標(biāo)志；表部設(shè)置充足排水渠，將農(nóng)田灌溉用水合理利用、排放，防止地表水過(guò)度下滲；在水庫(kù)運(yùn)行期間，對(duì)復(fù)墾區(qū)臨江側(cè)岸坡加強(qiáng)巡視，必要時(shí)設(shè)置監(jiān)測(cè)儀器，發(fā)現(xiàn)岸坡變形異常及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。