浅谈太阳沟水库土坝坝体滑坡处理及安全监控

王宇平

(黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司，哈尔滨 150090)

1 工程概况

太阳沟水库位于明水县东部树人乡双山村境内，距县城东南36km，水库拦截太阳沟上游来水，太阳沟是通肯河上的支流，水库控制流域面积3.40km2，坝址地理坐标为E126°15′，N47°09′。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养鱼等综合利用的小(2)型水库。

水库枢纽工程由土坝、泄洪洞两部分组成。

太阳沟水库现状大坝为均质坝，坝顶高程171.76-172.32m，最大坝高5.97 m，坝长145m，坝顶宽度5.8-8.0m之间，迎水坡坡比为1∶2-1∶1.3，背水坡坡比1∶1.8-1∶2.0，上游坝坡不平整，受风浪淘刷及冻融破坏有110m长坝段普遍形成小陡坎。坝后为天然草皮护坡，坝体背水坡桩号0+046-0+108段，2/3坝高处出现大面积滑坡现象，滑坡长度62m，没有马道，且无排水体。

水库泄洪洞位于大坝0+135处，进口为混凝土基础，洞身为坝下埋钢管型式，单孔，钢管管径Φ325,输水洞由闸室段、洞身段、消力池段、海漫段四部分组成，总长58m，进口底高程为169.18m，目前，泄洪洞破损严重，洞身锈蚀严重，球阀闸门与启闭螺杆断裂，泄洪洞出口消力池边墙及底板碎裂、破损严重。该输水洞已不能正常运行[1]。

2 设计依据

2012年11月，黑龙江省水利厅对太阳沟水库安全鉴定进行了现场核查。同意核查专家意见，大坝安全类别综合评定Ⅲ类。

3 滑坡分析及处理方案

2013年4月，坝体中间段，背水坡2/3坝高处出现大面积滑坡现象，滑坡长度接近60m，落差1.3m，接到报告后，水务局立刻组织人手对其开挖非常溢洪道，降低水库水位，缓解险情。2013年6月，设计人员到现场踏查，水库管理人员指出滑坡越来越大，并对滑坡段进行实地测量，坝体滑坡桩号为0+046-0+108，滑坡长度62m，见滑坡图片。

经过现场勘查、调查、进行复核计算，分析滑坡原因如下：今年春季桃花水较大，输水洞无法运行，太阳沟水库超水位蓄水，水位为建成后的最高水位，最高水位距坝顶1.2 m，导致下游出逸点较高，坝体含水量较高，土体接近饱和，由于冻胀破坏，在冻层和非冻层之间直接形成渗流通道，另外，根据现场滑坡断面的土质，发现背水坡部分坝段填筑不均匀。水稻田靠近大坝坡脚，大坝坡脚土料常年处于饱和状态，容易出现滑坡[2]。

在滑坡底部(距坝顶3.0m)现场挖了一个土坑，一锹下去就见水，过了1min，坑内的水量明显增多，见1min前后图片对比。经分析，土坝上游无护坡和防渗膜，坝体填筑不均匀，今年春季桃花水较大，输水洞无法运行，水库长时间超水位蓄水，致使含水量较高，土体接近饱和。

图1 滑坡照片

针对土坝防渗拟定两种处理方案：方案一：对大坝上游面采用黏土回填，回填边坡为1∶3，最后铺设20cm厚混凝土板防渗，下铺15cm粗砂垫层及土工膜一层；方案二：对大坝上游面采用黏土回填，回填边坡为1∶2.5，最后铺设20cm厚混凝土板护坡，下铺15cm粗砂垫层及土工布一层，对土坝滑坡段做70m的垂直防渗；

经过比选方案二的效果比方案一要好，但投资要比方案一高出约20万，投资太大，不经济，因此选定方案一。

针对滑坡的情况，下游滑坡段总的处理方案是沿滑坡段将土坝滑裂面以上部分挖除，彻底清除滑坡体，考虑2013年出现大面积滑坡现象，按稳定边坡1∶3.0挖到稳定断面，再对挖除面修整成台阶状，按照土坝的填筑要求重新进行填筑，碾压，压实度为96%。

另外，稻田靠近大坝坡脚，大坝坡脚土料常年处于饱和状态，没有持力层，容易出现滑坡。本次设计针对这一情况，在坝后桩号0+040-0+115修建贴坡排水，长度为75m，结构形式采用干砌石40cm，下铺碎石20cm和下铺粗砂20cm及一层无纺布[3]。

4 土坝观测

如果该水库有观测系统，可能滑坡的程度会更小，因此，为了防止水库再次出现险情，需对水库设置观测系统。

4.1 观测项目

①坝身表面位移观测；②水位；③坝身浸润线及坝基渗透压力。

4.2 坝身表面位移观测：

位移观测直观可靠，是大坝安全监测系统的必设项目，包括垂直位移观测和水平位移观测。

根据规范要求，位移监测横断面一般≥3个，断面布设在最大坝高，地形或地质条件复杂坝段和其它关键位置；观测纵断面一般≥4个，通常在坝顶上下游两侧。

1)垂直位移观测：

太阳沟水库大坝无任何位移观测点，故本次设计需要增设水准校核基点，起测基点，垂直位移标点。其中垂直位移标点直接用来监视大坝垂直位移情况，由附近的起测点来测点，而起测基点的变化则由水准校核基点来校核。

大坝垂直位移监测点:

太阳沟水库大坝垂直位移观测面共设3个横断面和4个纵断面，在大坝最大坝高及左、右坝段各设一横断面；沿坝轴线方向布设4个纵断面，第一排位于正常蓄水位以上的上游坡(169.70m)处，第二排布置在坝顶坝轴线处，第三排布置在下游坝坡距坝顶1.2m(170.8m)处，第四排布置在下游贴坡排水体上侧168.93m处，工作基点分别设在每一排测点两端的岸坡上。用精密水准仪进行坝体垂直位移观测。

2)水平位移观测：

水平位移的测点分别为工作基点和水平位移标点，采用视准线法观测。

太阳沟水库大坝水平位移测点与垂直位移测点，按规范要求共用同一观测点。

这样共计12个位移测点，8个工作基点和2个校核基点。

4.3 水位观测

选择在泄洪洞及大坝台阶处设水位观测站进行水位观测，设置水尺2处

由于土坝上、下游边坡较缓，全部为1:3，坝体填筑土料为黏土，渗透系数较小，上游坝坡铺土工膜，且坝后有贴坡排水体，因此，坝体渗流观测项目可不设置。

5 结 语

工程除险加固后，水库保护下游村屯1个，人口135人，耕地200hm2，水库设计灌溉旱田6.67hm2，坐滤水种面积133.33hm2，养鱼水面8.67hm2，年产鱼9万kg。但这些效益是在水库安全的前提下，因此，土坝观测是保证水库不出问题，安全运行的前提，通过观测，知道哪里出现问题了，就处理那里，可以避免大的事故发生，重视和应用观测系统，是非常必要和迫切的。