溪洛渡水电站5号公路外侧覆盖层边坡变形与工程处理

安亚梅，肖 强，郑 维

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 工程概况

溪洛渡水电站位于金沙江峡谷地段，谷坡陡峻，临江坡高430～300m。两岸山体陡峻雄厚，两岸谷坡主要由二叠系上统峨眉山玄武岩(P2β)组成，谷肩高程680～860m以上为第四纪堆积缓坡平台，地形宽阔平缓，缓倾下游。两岸谷肩堆积体上布置有场内施工道路。左岸谷肩堆积体上有5号公路，前缘布置4m宽施工便道。

2 古滑坡体的稳定条件

2.1 分布范围

左岸谷肩上部平台堆积着一套自中更新世以来

先后形成的古滑坡体、冰水堆积、洪积和崩坡积(见图1)。左岸象鼻子沟和杨家沟两条较大的冲沟横切其间。青杠堡区上起象鼻子沟下游分支附近，下至杨家沟，顺河长950m，横河宽900m，厚11.6～170.15m，平面面积为81万m2，体积约6 480万m3，其中近90%为滑坡体，前缘滑体上部有少量洪积物分布，后缘坡脚为崩坡积层。5号公路外侧边坡位于青杠堡区的古滑坡体堆积体前缘，以洪积堆积为主的次级古滑坡体上。

2.2 地质结构

古滑坡体(delQ23)：滑体厚8.51～163.4m，体积5 700万m3，主要由飞仙关组地层组成，前、后缘分别为宣威组和铜街子组地层，切割地层厚约423m。滑动块体基本保持了原始地层顺序，中后部解体较弱，具明显的转动特征，滑体挤压错动明显。在中部狮子堡和黄桷堡一带出现由剪张裂隙发育而成的次级滑面，形成青杠堡(825m)-狮子堡、黄桷堡(712～752m)-杨家老房子(675m)三级纵向解体平台，解体缝大致呈S50°E方向展布。滑体前缘宣威组铁锰质粉细砂岩块碎石部分堆积于玄武岩第13层基岩平台上，破碎强烈，部分已抛至金沙江。

图1 左岸谷肩上部第四系堆积体示意

主滑面大部分沿宣威组底部铝土质粘土岩、粉细砂岩发育而成。前缘部分沿玄武岩顶部剪出，出口高程629.12～693.96m，与下伏岩层面近于一致，缓倾山内(2°)和下游(2°～4°)。

2.3 成因机制

堆积区底部的古滑坡体，其底滑面均沿宣威组下部铝土质页岩和粉细砂岩发育，该岩层性状软弱，于金沙江宽谷期末至峡谷期之间，随着河谷下切，由上游向下游逐渐出露地表。在上覆巨厚的三叠系砂页岩、石灰岩层重力作用下，在饱水状态和剪应力集中条件下极易产生塑流变形与剪切滑移。后缘拉裂陡倾坡外，主要沿N30°～50°W/SW∠65°～80°的陡裂隙发育。中部弧形滑面是经剪断宣威组中、上段和飞仙关组部分岩体发育而成。因此,区内滑坡是在重力蠕变过程中,经前缘滑移、后缘拉裂、中部剪断下滑形成的。各滑坡主滑方向均斜交金沙江，向下游呈S6°～14°W方向下滑。

青杠堡滑坡后壁形态及滑坡地貌保留较完整，据主滑带物质热释光测龄结果，距今27.4±1.37万年，形成于中更新世末期(Q23)。

2.4 稳定性评价

(1)整体稳定性。区内各堆积体现状整体是稳定的，主要依据有：堆积体坡面平缓，总体坡度10°～20°；现残存的底滑面长550～900m，以2°～6°缓倾山内，下滑分力亦缓倾山内；滑体内地下水位较低，滑带物质结合紧密，性状较好，下伏宣威组地层新鲜完整；滑坡形成后，经历了后期洪坡积等改造，上覆大量第四系堆积，长期以来未出现整体复活迹象，后缘地表无变形及错落台坎等。

(2) 青杠堡滑坡稳定性计算。对青杠堡滑坡整体、狮子堡-黄桷堡纵向解体滑坡和前缘洪积物变形体等，在天然及地震力作用两种状态下的稳定性作了初步计算与评价。采用极限平衡条分法，考虑地下水，计算剖面见图2，建议指标及计算结果见表1、2。结果表明：青杠堡滑坡整体在现状和叠加水平地震力时均将稳定；前缘洪积物变形体现状处于临界状态，叠加地震力后可能失稳。

图2 青杠堡滑坡主滑方向稳定性计算剖面

代表部位计算建议值天然容重凝聚力内摩擦角γω/kN·m-3C/MPaΦ/(°)青杠堡古滑坡整体23.50.03～0.0522～24前缘洪积物21.40.02～0.0418～20

表2 青杠堡滑坡稳定性计算结果

(3)局部稳定性。青杠堡区前缘伍家沟至老田坝一带洪积物分布区(即现在的5号公路外侧坡一带)，有牵引式变形迹象，面积约4.5万m2，平均厚小于10m，总方量约35万m3。变形体以下伏第14层玄武岩陡坎为后缘边界，主要发育于浅层洪积层内，未涉及底部古滑坡残体。浅层变形主要表现为雨季地表出现小规模的弧形拉裂缝、错台和小凹地，前缘有部分树木倾倒和少量土石下滑等。其原因主要与降雨、引水灌溉引起的大量地表水入渗有关。

3 工程开挖的变形破坏情况

3.1 变形特征

5号公路位于洪积物的后缘，在洪积物的前缘坡体部位开挖施工通道，中部斜坡部位有顺坡排水沟渠和绿化苗圃。

2005年9月发现5号公路K2+270～K2+300m段外侧路基发生沉陷变形。变形带沿江方向长约300m(对应的5号公路桩号为K2+050～K2+350m)，最大宽度约100m，基本上遍布整个覆盖层坡面。拉裂缝最大宽度约100cm，下沉高度约20cm，初步估计变形体的体积达30万m3。距5号公路最近的裂缝位于外侧路堤部位，由于该条裂缝变形较大，造成将近半幅公路路面悬空。5号公路外侧土体拉裂时，曾用块碎石对拉裂缝进行了回填。

2006年1月土体削坡完毕，挡墙压坡脚已开挖，边坡变形加剧，拉裂缝遍及5号公路外侧至一级马道，2月16日变形量达150mm/d(见表3)，并有地下水渗出，个别从土锚杆孔渗出(土锚杆高出坡面20cm)。

表3 简易观测变形量

冲沟两侧地形大致具有以下特征：上部为高程700m的平台，下部为高程670m左右的缓坡台地，中间为30°～50°的斜坡。

(1)上部平台。上部平台主要为洪积碎石土，底部为宣威组滑坡堆积，覆盖层厚度约20～25m，下伏基岩为14层玄武岩。

裂缝基本遍布5号公路以外的平台上，近似平行展布，密集部位间距仅30～50cm。变形体边界部位的裂缝具有明显的张开及下错位移，变形体内部的裂缝规模(张开宽度和下错高度)则相对较小，一般为3～5cm。

坡体的变形导致了5号公路外侧路堤发生沉陷(见表1)，造成半幅路线悬空，直接影响到5号公路的正常使用，对左岸谷肩堆积体、缆机平台、坝肩、泄洪洞等工程施工造成一定程度影响。

(2)中间斜坡。斜坡土体为洪积碎石土，下伏基岩面起伏大，为14层玄武岩前缘，部分为13层玄武岩。

坡面上张裂缝主要分布于冲沟两侧以及坡体的上部，其它部位较少，但规模较小，张开宽度和下错高度一般为3～5cm，局部分布有反坡台阶，高度约10cm；冲沟内的排水渠墙体已发生拉开，约30～50cm。

(3)下部缓坡。缓坡土体为洪积碎石土，厚度约20m，下伏基岩为13层玄武岩。

为进行13层陡壁削坡在覆盖层坡脚部位开挖出一条施工通道，从而对覆盖层边坡造成了切脚。根据开挖面揭示的地质情况，可分为三段：象鼻子沟至冲沟上游约50m地形较缓，开挖土体边坡高度较小，无地下水渗出，未见变形迹象；中部冲沟附近，缓坡上修建的排水渠多处见拉裂变形；冲沟以下至杨家沟段，前缘开挖边坡土体粘性强、地下水较丰富，普遍渗水，局部呈股状，土体含水量大，局部土体呈流塑状，边坡普遍滑塌。

3.2 变形机制分析

土体边坡变形原因主要为：

(1)5号公路K2+270处为冲沟，外侧土体部分为回填土，增加了边坡顶部的重量，破坏了原有边坡的天然平衡。

(2)13层玄武岩顶部施工便道开挖，导致覆盖层坡体前缘较大范围的缓坡平台被挖除，形成高度5～10m(局部高度超过10m)、坡角近40°的覆盖层边坡。作为整个覆盖层边坡的坡脚部位，也是为整个边坡稳定提供抗力的抗力体被(部分)挖除，为边坡变形提供了临空条件。

(3)苗圃的灌溉对下游侧坡体变形产生不利的影响，土体中粘粒含量高，含水量饱和，土体的力学参数降低，13层玄武岩顶部施工便道开挖后，覆盖层开挖边坡底部出现明显的浸水条带，部分段有地下水成片外渗，致使边坡的稳定性变差。

综上，该边坡变形机制为：因施工开挖坡脚引起的浅层土体蠕滑—拉裂式变形，地下水造成坡体软化进一步加剧了变形的发展。

4 工程处理措施

根据土体结构及变形特征，2006年10月对变形边坡提出了如下综合处理措施：

(1) 削坡减载：对坡体进行适当削坡，开挖坡比1∶1.5～1∶2.5，根据现场地形和土体特征分段分部位进行；

(2)坡面防护：覆盖层开挖边坡均采用钢筋混凝土网格梁护坡，网格间培土植草。1-1剖面至4-4剖面之间坡面上设置土锚杆(土锚杆直径为Φ48钢管，长6.0m，间、排距为1.2m)；

(3)挡墙压坡脚：坡脚作重力式挡墙，并用石碴回填或钢筋石笼压坡；

(4)钢管桩处理5号公路路基：鉴于5号公路的重要性，在5号公路冲沟附近约90m长的路基外侧约2～3m采用钢管桩对路堤边坡进行加固处理。

(5)为保证整个覆盖层边坡的稳定，将1-1剖面至4-4剖面的土锚杆施工范围增大，即新增设土锚杆的范围：1-1剖面向上游延伸20m，高程范围：边坡开口线至13层平台； 4-4剖面向下游延伸50m，高程范围：边坡开口线向下15m(见图3～5)。

图3 1-1剖面示意

图4 3-3剖面示意

图5 4-4剖面示意

通过削坡减载、坡面防护、前缘坡脚挡墙压脚、变形严重部位钢管桩加固和坡体排水等处理后，5号公路路基和外测边坡逐渐趋于稳定。到目前为止，边坡再未出现变形破坏迹象， 5号公路运行正常，确保了溪洛渡工程的顺利进行。