广州抽水蓄能电站水库库岸边坡塌方综合治理方案研究

李晓伟

(南方电网调峰调频发电有限公司运行分公司，广东 广州 511400)

1 工程概况

广州抽水蓄能电站(以下简称“广蓄电站”)是我国自行设计的第一座高水头、大容量抽水蓄能电站，位于广州市从化区吕田镇境内，是配合大亚湾核电站安全运行和解决华南电网填谷调峰的一座大型抽水蓄能电站。电站共安装8台30万kW机组，总装机容量240万kW，分两期建设，共用上、下水库，单独布置输水系统、地下厂房及附属洞室群，于2000年6月全部完工。广蓄电站水库库岸的全、强风化带不深，弱风化带岩石坚硬，虽断裂发育，但断层胶结较好，没有较大的地质构造，地震基本烈度为Ⅵ度[1]。

广蓄电站水库库岸边坡塌方段位于广蓄电站下水库南侧护堤，该边坡为人工开挖而成，属土质边坡，坡面裸露，坡面走向为东北—西南方向，坡面朝西北面向水库，边坡长度约30m，坡顶为535乡道，是当地居民主要通行道路，道路宽约5.5m，西南侧坡度达到70°，局部甚至达到80°，坡高10m左右。东北侧分两级放坡，放坡平台东北侧与道路平齐，由东北向西南逐渐降低，平台长约17m，宽约5m，坡度约15°，平台下部浆砌石挡墙现状较好，平台上部至坡顶处浆砌石挡墙已破坏，崩塌处位于西南侧未分级与东北侧分级坡交界处(见图1)。

图1 水库库岸边坡塌方状况

由于长时间的道路上的雨水汇聚冲刷和浸泡，出现水土流失的同时土体强度降低，致使该处护堤处边坡路旁水泥护墩与其下部浆砌石挡墙发生崩塌。崩塌处的挡墙已破坏，坡面基本裸露。总体上，塌方段坡度陡，高差较大。广蓄电站日调节水库运行特性明显，水库水位变化频繁、变幅大，给水库库岸边坡塌方综合治理方案的研究及实践带来了较大困难。

2 方案研究

2.1 方案原则

2.1.1 消除和减轻水库水位变化冲刷的危害

崩塌的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用，往往是引起崩塌的主要因素，因此，消除和减轻水对崩塌的危害尤其重要[2]。本塌方主要是由于水库水位变化对坡脚的反复冲刷掏空，致使基底失稳造成的。故本次处理需加强坡脚的防冲刷处理，在现状坡脚设置石笼和浆砌片石护坡防止冲刷。减少滑塌区处理后内部地表水的下淤积，保证填料的干燥状态，保证路堤稳定。

2.1.2 改善崩塌岩土体的力学强度

本工程崩塌属浅层土质崩塌，现状反映其未进行过相关的治理工作。崩塌治理时以最不利情况考虑。针对本崩塌规模与滑动面埋深的具体情况，提出了三方面的稳坡措施：一是对坡面进行适当清理。二是通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小下滑力。常用的措施有：削坡减载、人工加固，如挡土墙、预应力锚杆(索)等支挡、加固不稳定岩土体、浇筑钢筋混凝土抗滑桩等。三是为减小地表水的入渗，治理范围内部设置适当的排水工程。达到有效截流，安全排放的目的。同时，需严格做好防渗止水处理，以防水流沿结构体裂隙集中入渗。

2.2 方案设计

广蓄电站下水库库岸公路边坡塌段边坡陡峭、跨度大，且库岸边坡下部因水位变化，淹没时间长，施工难度较大，本边坡现状坡面上完全裸露，局部采取浆砌石挡墙支护，路基下挡墙已破坏，自稳能力较差，宏观分析认为滑坡现状仍处于欠稳定—基本稳定状态，不能满足长期稳定要求，且边坡位于下水库南侧护堤边坡处，附近有村庄，从边坡的规模与所处的地势分析，边坡一旦再次遭受连续强降雨，极易发生继续崩塌，可能使535乡道路面及路基下沉塌陷或断裂。

项目前期设计方案考虑采用较为传统的“混凝土挡墙+锚杆+框格梁”的型式，造价预算高、施工难度大、工程周期长，不完全契合广蓄电站日调节水库运行特性，也不满足当地居民尽快安全通行的需求。为研究优化设计方案，通过查阅相关水文气象、地形地质资料及广蓄电站下水库多年水位-时间关系曲线，充分考虑广蓄电站水库调度及运行特性，在施工图设计阶段对项目前期设计方案进行了技术优化，研究出了一种“混凝土挡土墙[3]+泡沫轻质土+浆砌石护边坡+石笼护坡脚”的广州抽水蓄能电站水库库岸边坡塌方综合治理方案，主要内容为：边坡底部采用石笼、抛石、松木桩结合的方式稳定坡脚，且不受制于水库水位，一定程度上可以水下施工；边坡中部位于水位调节变化中可能淹没的区域，依次采用混凝土挡墙、浆砌石护坡结构，具有足够稳定性，能够有效防护、消除水位涨落引起的边坡冲刷；在边坡上部采用泡沫轻质土填充，既能发挥轻质土自重轻、施工快捷、隔热减震、耐压性强等优良特性[4]，又能避免其长期受水库水浸泡(见图2～图6)。

图2 库岸边坡塌方治理平面图

图3 库岸边坡塌方治理典型横断面图(一)

图4 库岸边坡塌方治理典型横断面图(二)

图5 库岸边坡塌方治理典型横断面图(三)

图6 库岸边坡塌方治理典型横断面图(四)

2.3 方案特点

拆除既有破损浆砌片石挡墙，采用C20现浇混凝土恢复挡土墙，在挡土墙顶面至现状道路高程范围回填泡沫轻质土，减小荷载自重，保证路堤稳定。通过坡脚开挖提供施工所需的工作面，浇筑完墙体后对墙背下侧用碎石进行回填，碎石层顶面按照常水位以上50cm控制。碎石回填层顶面回填泡沫轻质土，并在挡土墙顶面设置上部泡沫轻质土C25混凝土基础，设置面板后回填上部泡沫轻质土。该方案可以起到良好的挡土及提高坡体稳定的作用，具有形式简单、施工方便、工期较短、防治效果好且较经济等特点。

3 工程实施

3.1 施工工序

广蓄电站下水库库岸边坡塌方综合治理方案的主要施工内容为打设松木桩、抛石笼、施工挡土墙、施工墙趾后护坡、轻质土浇筑、恢复路面及附属设施。

主要施工工序为：施工准备→测量放线→清理表面→拆除破损浆砌片石挡土墙→拆除破损浆砌片石护坡→挖一般土方→打松木桩施工→石笼施工→混凝土挡墙施工→墙趾后浆砌石护坡施工→轻质土浇筑施工→拆除原混凝土防撞栏→余方弃运→恢复路面及绿化等附属设施施工(见图7～图8)。

图7 库岸边坡塌方治理施工工序图(一)(单位：m)

图8 库岸边坡塌方治理施工工序图(二)

3.2 安全风险管控

该项目实际于2021年10月15日开工，2022年1月8日完工，较原计划完工时间提前约4个月。在项目实施阶段，尤为注意现场作业的安全风险管控，以确保作业安全。

为充分考虑当地居民车辆通行安全，提前与当地村委沟通并告知其施工区域、时间段及车辆慢行；在施工弯道前、后和100m前后，分别设置“前方施工、车辆慢行”标识牌；施工人员穿反光背心，施工车辆停靠在标线涂画侧并粘贴反光警示标识；在公路施工侧安装围挡，围挡外侧设置反光路锥、张贴反光警示标识及设置夜间警示灯。

4 效益分析

4.1 工程效益

通过优化项目前期设计方案，使项目投资从原设计方案的350万元降至139万元，节省项目投资211万元，节省60%；工期也提前了4个月，不仅尽早地满足了当地居民的安全通行需求，而且避开了汛期的不利影响；项目完工至今已历时一年多，综合治理后的边坡结构稳定、运行状态良好，成效显著，圆满实现了项目的预期目标。

4.2 社会效益

为民服务，增进厂地感情。广蓄电站下水库库岸公路塌方段为当地居民的主要交通道路，边坡塌方后，路面由于临时安全围蔽束窄，致使原双车道变为单车道，给当地村民们行车、会车带来了极大不便，项目完工后，路面得到修复，道路两旁绿化进行了提升，不仅便捷了民众，助力当地乡村振兴，也同步提升了“厂容厂貌”“村容村貌”，项目的实施得到了群众的充分认可及高度评价。

4.3 生态效益

库岸边坡塌方后，受雨水冲刷和水库水位涨跌影响，导致边坡土壤被持续掏空，水土流失较严重。项目实施后，消除了水土流失风险，并对边坡周边裸露土壤进行复绿，进一步保持了水土，提升了绿化景观。

5 结 语

根据广蓄电站水库库岸边坡塌实际情况，成功研究并实施了一种适用于抽水蓄能电站日调节水库运行特性的库岸边坡塌方综合治理方案，不仅成功消除了日调节水库水位变幅对库岸边坡长期持续冲刷的影响，而且有效解决了日调节水库库岸边坡施工受水位变幅影响大等难点问题，可为后续类似工程的方案设计及实施提供借鉴。