黄田水库主坝粘土斜墙滑坡原因与处理

□马鑫平（平远县水利水电工程质量安全监督站）

1.概述

黄田水库位于广东省平远县，建成于1972年12月，总库容5230万m3，是一座以防洪为主，兼有灌溉、发电、供水综合利用的中型水库。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级。工程枢纽由主坝、副坝（条形山）、溢洪道及发电输水涵管等组成。主坝为均质土坝、坝顶高程260.2m，最大坝高46.0m，坝顶长400.0m，宽5.0m，主副坝段坝轴线为折线布置，两轴线夹角155°。根据安全鉴定结果，校核水位工况及水位骤降工况上游坝坡稳定安全系数不满足规范要求，由于坝下游已建发电厂房等较多建筑物，因此本次除险加固对上游坡进行培厚，考虑到坝体防渗，采用粘土斜墙方案，坝基防渗采用粘土截水槽的方式，粘土截水槽底部开挖至相对不透水层。施工图阶段大坝加固设计见图1。2010年3月20日，在坝体填筑至237.6m高程时，主坝段粘土斜墙发生大面积滑坡事故。

图1 主坝0+135.0断面图

2.坝前坡滑坡过程

施工围堰于2009年10月27日合拢并开始主体工程施工，由于工期急，加快了水库放空速度及基坑抽排水进度。由于水位下降较快，原坝体饱和水无法及时排出，加上原坝体填筑质量较差（平均压实度仅为89%），11月5日，原坝坡在基坑排水过程中发生阶梯式表层滑坡，范围在桩号0+090～0+215之间，高程在235m以下，滑坡体呈中间厚两边薄，中间最大厚度约6m。

大坝前坡粘土斜墙于2010年1月9日开始填筑施工，3月20日23时，在填筑至237.6m高程时，左坝段桩号0+095～0+255发生大面积滑坡，总长160m，滑坡体顶部从新填土仓面237.6m高程、下至粘土斜墙前坡坡脚，滑坡体顶宽约10m，下滑高度2～3m，填土仓面出现数条较大的纵向裂缝，已完成的混凝土护坡也整体下滑，局部开裂，混凝土护坡底部及基坑槽内填土明显隆起，输水涵管进水口发生位移20～26cm。为滑坡原因分析及处理措施提供依据，参建单位对滑坡体进行了专门性勘察。

3.滑坡原因分析

3.1 旧滑坡体松动圈未清除干净

滑坡发生后在桩号0+095、0+135、0+175和0+215断面不同高程布置勘察钻孔，根据勘察显示在新填筑粘土斜墙以下、旧坝体上部有一个厚度0.9～5.5m的滑动带，滑动带内土的力学指标明显比旧坝体和新填土差，天然含水量高、干密度小、压缩系数高、抗剪强度低。根据早期滑坡资料和本次勘察成果分析，旧滑坡体呈中间厚两边薄的情况，而施工中采用边清边填的施工工序未能把厚度5～6m的滑坡体所产生的松动圈完全清除，旧坝体上的松动圈由于滑坡产生了扰动，其力学性质较差，可视为软弱带，由于施工期降雨多造成滑坡体松动圈及旧坝体含水量较高，使新填粘土与旧坝体间形成一个饱水的软弱带，与旧坝体未清干净的滑动面组合成一个新的软弱滑动面，当新填斜墙达到一定高度（荷载）后沿着这个软弱滑动面产生二次滑动。

3.2 旧坝体饱水力学性质差

在施工期间雨水较多，从2010年1月9日开始填筑至3月20日，其中雨天34d，雨水多使得新填筑土料含水量偏高，雨水沿旧滑坡体裂缝大量渗入老坝体，旧坝体表层含水量升高，勘察235m高程布置的ZKB5、ZKB6、ZKB7三个钻孔所测得的地下水位高程在230.6～231.8m，高于旧坝坡面5.1～5.2m，说明坝体地下水位较高。根据安全鉴定阶段击实试验成果，旧坝体填土干密度为1.26～1.60g/cm3，平均干密度1.47g/cm3，填土压实度范围值为76.8%～97.6%，平均为89.6%＜96%，压实度低，未能满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，旧坝体填土质量差，在施工期间雨水过多导致旧坝体含水量高、地下水位较高，在高水位时呈饱和或接近饱和状，力学性质差。

3.3 新填粘土斜墙填筑速度过快

大坝粘土斜墙从基础高程216.5m填筑至237.6m高程，实际有效填筑时间仅为26d，粘土斜墙加高了21.1m，平均每天以1m的速度加高，造成新旧坝体未能完全结合，且施工期经常下雨，新旧坝体中的水无法排出，使得旧坝体地下水位增高，新填土含水量高，根据现场注水试验成果，旧坝体填土属中等透水，新填土为弱透水（可视为相对不透水层），地下水位高在旧坝体中形成一个弱承压水带，增大了渗透压力，这也是滑动因素之一。

4.滑坡加固处理对策

4.1 应急度汛处理措施

由于即将进入汛期，通过对滑坡体进行综合分析，采用上部开挖卸载，下部压重抗滑的应急度汛处理措施。

坝脚建反压平台。左坝段桩号0+095～0+255分2级建反压平台，第一级由基础高程216.5m填筑至226.0m高程，顶宽34.0m，采用全强风化料回填；第二级由224.0m高程填筑至230.0m高程，顶宽9.0m，回填滑坡体顶部开挖弃渣。右坝段桩号0+255～0+417反压平台分1级，填筑至225.0m高程。反压平台应分层压实，严格按碾压试验参数进行控制。

顶部扰动土体开挖。挖除滑坡体顶部扰动土体，按照勘察成果，底高程确定为230m。高程230m以下已填筑部分，采用深挖或槽挖等措施，尽量清除新老坝体结合部位的薄弱面。

4.2 永久加固处理方案

永久加固处理方案的基本原则是与应急处理措施相结合，尽量减少工程再投资。根据补充勘探、试验成果，经过详细的计算分析，永久加固处理方案拟定如下：加宽旧坝阶梯开挖宽度，提前修筑马道，改坝前坡原设计一级马道为两级马道，分别设置于235m高程及245m高程，马道宽为2.0m；245m高程以下上游坡仍维持1：2.75，245m高程以上更改为1：2.6，以减少填土上部荷载。滑坡加固处理方案详见图2。

图2 大坝粘土斜墙加固方案示意图

坝前坡滑坡应急度汛措施工程于2010年3月30日完工，汛期投入运行，后续加固工程于2011年1月底全面完工，经过近2个汛期的洪水考验，目前运行良好。

[1]广东省水利水电勘测设计研究院.平远县黄田水库除险加固工程大坝滑坡专门性地质勘察报告[R].广州：广东省水利水电勘测设计研究院，2010.

[2]华东水利学院.水工设计手册-土石坝[M].北京：水利电力出版社，1984.