专业知识|水利水电工程中的滑坡和防冶

  本文关键词：水利水电工程中的滑坡和防冶，由笔耕文化传播整理发布。

陈祖煜，中国水利水电科学研究院教授级高工。长期从事边坡稳定的理论分析和工程实践工作，参加小浪底工程、长江三峡二期工程安全鉴定和验收专家委员会工作。2005年当选中国科学院院士……

水利水电工程中的滑坡和防冶

陈祖煜

我国目前正处于一个前所未有的水利水电建设高潮时期，边坡稳定和滑坡防治工作十分严竣。在以往的建设过程中，边坡失稳事件屡屡发生，造成了生命和财产的巨大损失，本文拟简要回顾水利水电边坡中滑坡防治的有关问题。

水利水电工程滑坡的诱发因素

1.地面开挖

应该说地面开挖是最为常见的诱发滑坡的因素。在水利水电工程界，漫湾、天生桥二级等工程的边坡失稳事件是众所周知的。进入21世纪，由于边坡开挖导致的失稳事件仍屡次发生。

2001年6月23日至7月27日，四川紫坪铺水利枢纽工程2#导流洞出口曾发生四次滑动，终于导致全面解体。边坡位于F3断层带所形成的槽谷下部，开挖总高度约50m。滑动物质为第四纪堆积体，沿覆盖层与基岩接触面滑动，并在滑坡范围以外形成多条拉裂缝。

2.地下开挖

由于地下开挖导致边坡失稳和滑坡，在采矿工程中屡有发生。1980年6月3日凌晨，湖北省盐池河磷矿由于地下开挖导致突发性滑坡，崩塌岩体达一百万立米，埋没了邻近的村庄，287人丧生。陕西韩城发电厂与年产20万吨原煤的象山煤矿相邻。由于煤层开采，在中央形成了一个采空区。1982年发现干煤棚柱体倾斜，柱基隆起开裂等现象。自1985年开始，在长达近20年的时间内，先后进行了两次大规模的整治，但边坡至今未停止变形。

甘肃昌马水库右岸导流泄洪隧洞在开挖过程中发生大范围的塌方导致的岩体开裂，边坡变形加剧，这是水利水电工程中由地下开挖诱发边坡变形的一个例子，该工程随后实施了大规模的加固工作。

地下开挖导致边坡失稳的另一种值得重视的情况是由于隧洞洞口开挖导致的滑坡。龙滩水电站导流洞进口附近曾发生规模较大的崩滑，1996年在万家寨隧洞口突然发生的塌方导致刚下班的十余人丧生。

3.填方

在饱和软粘土上修建堤坝，当施工速率较高时，经常会发生滑坡。饱和粘土通常压缩性很大，而渗透系数很小，如果施工速率过快，则孔隙水压力无法及时消散，导致滑坡。为了保证在软基上修筑坝的稳定性，需要控制施工速率，同时可采取一定的工程措施。例如通过砂井、塑料板排水或真空预压等技术加速水压力消散。

在已有的边坡顶部不适当地填方压载，也可能触发滑坡。

1985年12月24日下午3时，天生桥二级水电站首部右侧挡土墙施工时发生滑坡。虽然坡高仅30m，但导致了正在基坑内施工的48人丧生。这一滑坡的主要原因是坡内存在一层饱和软粘土。但是将开挖基坑的土又压到边坡顶部，也是触发滑坡的一个因素。

2004年1月17日凌晨5时30分，位于火溪河右岸的水牛家电站泄洪洞出口下方边坡发生了突发性滑坡。这一滑坡与出碴土料直接堆放在边坡顶部有一定的关系。坡体从右岸“飞”过火溪河，“跳跃”到左岸滩地，摧毁左岸水电五局的拌合楼、值班住房（活动房）、变压器站、试验室等临建设施，造成2名职工当场死亡，并使坡体上方正在施工的水电十四局挖掘机翻滚下坡，一名司机重伤的重大事故。

4.降雨

暴雨是导致滑坡和泥石流的主要触发因素。前述紫坪铺工程导流洞的滑坡就与都江堰地区持续一个月频繁降雨有直接关系。位于长江支流青干河上的千将坪滑坡是三峡工程蓄水后首次出现的一个大规模边坡失稳事件。2003年6月21日至7月11日该地区持续强降雨。总降雨量达162.7毫米。滑坡发生于7月13日零时20分，，失稳岩体最大坡高达220m，下滑岩体达2000余万m3。边坡水平位移200余米，垂直落差100余米。这次滑坡已证实有14人死亡，10人失踪。

泄洪雨雾诱发的滑坡是在水利水电工程中常见的一种特殊的边坡失稳形式。水电工程枢纽建筑物常布置在狭窄的河谷，通过溢洪道泄放的洪水的强度超过自然界暴雨几百倍。在这种情况下，承受泄洪雨雾的边坡可能失稳，给工程带来重大危害。位于黄河上游的龙羊峡电厂虎山坡滑坡即是一个典型的实例。位于龙羊峡电站下游的李家峡电站下游的“三一”滑坡是又一个泄洪雨雾诱发的失稳的边坡。

5.水库蓄水诱发的滑坡

在水库蓄水引起的滑坡中，意大利瓦依昂滑坡是典型的灾难性事故例子。在瓦依昂滑坡发生前二年，我国拓溪水电站库区于1961年3月6日也发生过一次灾难性的高速滑坡。滑坡同样发生于水库首次蓄水。边坡岩体为前震旦系溪群细砂岩和夹泥薄层板岩，岩体沿顺层面滑动，滑坡发生于下午6时，产生浪高21m，涌浪越过坝顶使位于坝面上工作的70余名工人丧生。

工程边坡的加固

1.减载和压坡

削头和在坡趾压坡是提高边坡稳定性最经济也是最有效的手段，如果能将上部减载的土料压到坡趾，则是更佳的选择。

天生桥二级水电站厂房高边坡在开挖过程中发生大面积的开裂滑移后，在坡顶60m高程以上减载22万立米，对扼制滑坡体进一步变形起到了重要作用。新西兰Clyde坝库区边坡的冶理，主要工程手段就是将开挖排水洞的石碴坝压在不稳定山体的坡趾上。

2.排水工程

排水对于提高边坡的稳定性具有重要作用。边坡排水可分为地面排水和地下排水两大类。对于规模巨大的边坡加固工程，仅仅依靠表面排水是不能有效地降低地下水位、提高边坡安全度的。通过边坡内的排水洞，大幅度降低地下水位，是增加边坡稳定性的战略性工程措施。

在工程边坡中使用排水洞降低水位，已有大量成功的实例。三峡船闸北坡断面2003年11月，坡内的地下水位均被压到排水廊道底板以下5一10m。由于排水廊道的存在，在距边坡表面约30~50m范围内形成了一个疏干区，大大提高了边坡的稳定性。

水利水电工程库区的高边坡还经常面临水库因水位变动导致的稳定性问题。对于库水位以下部分的山体不存在常规的重力式排水条件，可采用水泵抽水强制排水。上述新西兰Clyde坝对库水位以下的排水洞采用了抽水排水的方案。

3.锚固技术

近年来，岩土钻凿技术有了很大的进步。各种锚固凿岩机的出现，使风动和液动钻孔的效率有了极大的提高。岩土钻机的国产化程度也有了很大的提高，值得一提的是，在常规钻机中配用潜孔锤技术，可以使钻进效率大幅度提高，由于钻压和转速低，防斜效果好。

在以砂砾和块石为主的堆积体中钻孔，难以保证成孔。近期，我国岩土锚固界使用偏心潜孔锤，开发了堆积体锚索成孔技术，在小湾水电站左岸以孤石为主的堆积体的不良地质条件下取得了突破性的进展。

回顾岩土工程预应力锚索发展的历史，大致经历过第一代有粘结无保护预应力锚索；第二代无粘结双层保护锚索和第三代分散压缩型无粘结预应力锚索的过程。中国水利水电科学研究院近期引进开发了一个新型的分散压缩型无粘结预应力锚索体系，是第三代锚索中较为先进的一种。该锚索体系克服了第一代和第二代锚索体系的各种缺陷，具有以下优点:

（1）内锚头受力均匀，具有极强的抗拉拔超载能力，可缩短锚固段长度；

（2）不再使用波纹套管，结构紧凑，浆液在孔内流动畅通，有利于注浆密实，提高了内锚头的可靠性，减少预应力损失；

（3）整个锚索体系全程防锈，大大延长了使用寿命。

（4）锚索是在工厂按严格的质量控制标准生产出来的一个产品，和在现场半露天状态下由未经培训的工人生产的产品相比，其质量保证体系更加可靠。

（5）锚索以成卷形式运到现场，通过吊车或卷扬机送入孔内，施工简单方便，改变了以往在现场绑扎，几十个人肩抗手抬的落后工艺。

（6）该内锚头结构形式不再需要波纹管，不仅节省了成本，还缩小了钻孔孔径，300吨级孔径仅为174mm，200吨级以下孔径为140mm，因此在经济方面也具有竞争力。

4.钢筋

混凝土支挡结构钢筋混凝土支挡结构系指抗滑桩、抗剪洞、锚固洞以及各种形式（重力式、扶壁式）的挡墙。使用这些混凝土结构加固边坡，在我国水电和铁道交通建设中都取得了较好的效果。特别是遇到风化破碎岩体、预应力锚索难以成孔时，更需考虑使用抗滑桩等混凝土结构。

将预应力锚索和抗滑桩的组合结构，即在抗滑桩的顶部设里锚索，使抗滑桩成为两端都具有固定端的结构，以提高其承载能力。此类结构在各行业均有广泛的应用。

在边坡的顶部和趾部位里已定，无法放缓其坡度时，通过伸出的悬臂抗滑桩，提供一个反压力，将边坡的坡度降下来，是一种可以考虑的工程措施。近期，小湾水电站在处理饮水沟堆积体时采用了这一种方法，悬臂高达30m。但桩身拉有165根预应力锚索，故已不是真正意义的悬臂。

今日编辑：金明飞 余彩霞

  本文关键词：水利水电工程中的滑坡和防冶，由笔耕文化传播整理发布。