赵山渡引水工程许岙隧洞出口山体滑坡处理

滕玉楠,马得莲

(1.温州市珊溪水利枢纽管理局,浙江 温州 325000;2.浙江珊溪经济发展有限责任公司,浙江 温州 325000)

1 工程概况

赵山渡引水工程为国家重点建设工程—温州珊溪水利枢纽组成部分之一,由引水枢纽和引水渠系组成。引水渠系总长63 km,设计年供水总量7.3亿m3。工程于2001年底投入运行。

2009年8月,受8号台风莫拉克影响,赵山渡引水渠系南干渠许岙隧洞出口洞脸右侧山坡发生滑坡,造成引水渠系曹村节制闸上游侧明洞、暗渠段均被泥石覆盖,覆盖厚度约为3～5 m,同时滑坡山体后侧的未滑坡山体上发现多处裂缝(其中裂缝最宽处达35 cm左右),裂缝多位于原洞脸排水沟附近,其中几条裂缝横贯排水沟,排水沟基本失去原有排水功能。

由于引水渠系肩负温州450万人饮水重任,是温州的最大的民生工程,而许岙隧洞出口洞脸右侧山体发生第2次滑坡的可能性较大,必须及时采取相应的工程措施进行处理,消除安全隐患,确保温州“生命线”正常运行。

2 许岙隧洞出口山体滑坡抢险处理措施

2.1 工程现状分析

许岙隧洞出口洞脸右侧山体滑坡后,暂时处于稳定的状态,但是滑坡体后面的山体由于坡度较陡,其中山体最陡处角度约为75°,并且在原排水沟位置及附近出现了5条较大的裂缝,其中1条宽约35 cm,4条宽约20 cm,且这些裂缝均在发展扩大。同时原排水沟出现裂缝(贯穿型),山体来水通过排水沟裂缝进入滑坡侧山体内,使排水沟失去了原有的排水功能,增加了右侧山体第2次滑坡的可能性。

2.2 工程的地质条件

许岙隧洞出口段山坡坡度大约20°,地表出露第四系上更新(dlQ3)坡洪积的黏土、含砾石粉质黏土,厚度5.0～15.0 m。基岩为侏罗系上统c段第三亚段(J3C3)青灰色晶屑玻屑熔结凝灰岩,致密坚硬,块状,强风化带厚2.0～3.0 m。本区地下水以孔隙潜水和基岩裂隙水为主,受地表水和大气降水补给,沿沟谷、河道排泄。地下水位埋深一般为0.5～1.0 m,局部大于1.5 m。

许岙隧洞出口段覆盖层厚度较大,滑坡发生后,边坡土体破坏蠕动,由于边坡稳定主要受黏土、含砾石粉质黏土控制,工程地质条件差,应注意其变形和稳定问题。

2.3 技术处理目标

技术处理目标是通过采取相应的工程措施,使许岙隧洞出口洞脸右侧山体满足边坡稳定要求,防止右侧山体发生第2次滑坡、确保工程安全运行。主要从以下3方面入手:①对已产生的滑坡体,尽量不去扰动;②对已产生裂缝的,发生第2次滑坡可能性较大的部分山体进行处理;③加强对曹村节制、退水闸闸室段的保护。

2.4 渠道结构安全复核

许岙隧洞出口渠道被泥石覆盖厚度约为3～5 m,是否对渠道有安全影响,需进行渠道结构安全复核。复核时覆盖深度取4 m,覆盖层容重取19 kN/m3,水深取1 m,水容重取10 kN/m3。顶板按两端固端,取单位宽度进行计算。

2.4.1 荷载计算

板自重:g1=0.4×25=10 kN/m;

覆盖层重:g2=4×19=76 kN/m;

水重:g3=1×10=10 kN/m;

γGg=1.05×96=101 kN/m。

2.4.2 弯矩计算

M=ql2/12=92 kN◦m。

2.4.3 配筋计算

h=400 mm;a=25 mm;h0=400-25=375 mm;b=1000 mm;

as=γdM/fcbh02=1.25×92/(11.9×0.375×0.375×1000)=0.07;

ξ=1-(1-2×as)0.5=0.073;

As=fcξ bh0/fy=11.9 ×0.073 ×1000 ×375/300=1085mm2。

2.4.4 复核结论

通过复核计算,引水结构原配筋满足强度要求。第1次塌方后的覆盖物不会对引水渠道造成破坏。

2.5 工程处理措施

2.5.1 滑坡体后侧山体处理

对滑坡体后侧不稳山体进行削坡处理,根据工程实际情况,对滑坡体右侧山体进行削坡,削坡坡度为1∶3;对滑坡体上游侧山体进行削坡,削坡坡度为1∶2。削坡时应注意对现有山体的保护,同时不得扰动已有滑坡体。根据《水利水电工程边坡设计规范》(SL 386—2007),对处理后山体边坡进行改革稳定复核。采用圆弧滑动法对进行削坡处理后的山体进行边坡抗滑稳定计算 [采用稳定渗流期抗滑稳定安全系数计算(有效应力法)],计算公式如下:

式中:

b为条块宽度,m;

W为条块重力,W=W1+W2+ρwZb,kN;

W1为在边坡外水位以上的条块重力,kN;

W2为在边坡外水位以下的条块重力,kN;

Z为边坡外水位高出条块底面中点的距离,m;

u为稳定渗流期边坡中的孔隙压力,kPa;

β为条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角,°;

γw为水的重度,kN/m3;

C'、 ψ'为土的抗剪强度指标,kN/m3,°。

滑坡体右侧山体、滑坡体上游侧山体边坡稳定计算成果简图见图1、图2。边坡抗滑稳定计算成果见表1。

图1 滑坡体右侧山体边坡稳定计算成果简图

图2 滑坡体上游侧山体边坡稳定计算成果简图

表1 边坡抗滑稳定计算成果表

根据计算结果,可知进行削坡处理后的山体边坡抗滑稳定安全系数满足现行规范要求。

2.5.2 洞脸排水沟处理

对洞脸右侧山体进行削坡处理的部位,在削坡顶部外侧一定距离,新设C20W4F50混凝土洞脸排水沟。

2.5.3 滑坡体底脚处理

为了防止已有滑坡体对曹村节制、退水闸产生不利影响,在已有滑坡体底脚新建C20F50混凝土挡墙,根据工程情况,新建C20F50混凝土挡墙高3.60 m。挡墙底部采用厚0.40 m的C20F50混凝土;墙体高2.70 m,顶宽0.5 m,一侧底板以上直立,另一侧底板以上坡度为1:0.5。挡墙设水平间距为 2.50 m的D10 cmPVC排水管,背水侧用350 g/m2的土工布包裹碎石进行反滤。

3 总 结

通过以上技术方案的实施,许岙隧洞出口山体滑坡得到了很好的处置,保证了水利工程的安全运行。在本次抢险方案的编制和实际运用中得到如下启示:

(1)地质条件是地质灾害发生的内因。引水工程线路较长,在工程线路布置中,应尽量避开地质条件较差的山体。

(2)山体滑坡地质灾害,多因排水不畅引起,排水不畅是外因。引水渠道 (隧道)洞脸部位应设置完备的排水系统。

(3)水利工程运行单位应做好水工建筑物及周边环境的巡检,尤其抓好在台风雨到来之前的检查工作。

(4)对重要的水工建筑物以及周边山体采取工程观测手段。

(5)对已发生的山体滑坡等自然灾害,首先采取前期处置。措施有 “闭缝、隔离、疏导”等,避免事态进一步扩大。

(6)采取工程措施。具体有对不稳定体削坡处置;恢复原有排水系统;增设挡墙护坡等设施。