冯万林

（陕西秦龙电力股份有限公司二郎坝水力发电公司 陕西 宁强 724400）

1 大沙湾弃渣场概况

卧龙台电站位于陕西省宁强县东南15km玉带河右岸，是二郎坝水力发电公司的第三级电站。卧龙台电站设计流量15.22m3/s，装机容量30.5MW。

大沙湾弃渣场位于卧龙台水电站前池右侧约30m处的梯子沟内。该沟原为前池上部山洪下泄的主要通道，呈倒梯形，上宽约117m，下宽约30m，长约170m，沟底原始自然坡度约22°。渣场坡体由卧龙台水电站一、二期工程开挖弃渣自然堆积形成。渣场总堆渣量约7万m3，其中一期堆渣约6.2万m3，二期堆渣约1.0万m3。堆渣下层为Q3坡积粘土（5.2万m3），上层为页岩细砂（2.0 万 m3）。

在渣场堆渣期间，原修建了三道50号浆砌石挡渣墙（渣场及挡渣墙均未经专业设计）。1#挡渣墙位于梯子沟上游，在堆渣期间就被掩埋于渣料内，现仅可见右侧墙肩下游部分墙面。2#挡渣墙位于1#挡渣墙下游约48m，原设计最大高度约7.0m，厚度2.0m，墙顶现已部分损毁跨落，最大跨落高度3.0m。3#挡渣墙位于2#挡渣墙下游约130m，最大高度约7.0m，顶宽 1.0m，下游面坡度约1∶0.2。渣场地形如图1。

2 渣场边坡稳定分析

2.1 边坡结构及失稳模式分析

大沙湾渣场从坡顶到坡底高差约100m，为人工堆积的高土质边坡，属层状类型，下层为坡积粘土，厚度约5m，上层为页岩细砂，厚度约2m。堆积体可能发生土体沿基岩顶面的滑动，也可能发生在土体内部的滑动。2#挡渣墙作为渣场的支撑结构，其稳定性将直接影响渣场边坡的稳定性。由于2#挡渣墙修建时资金缺乏，以50号砂浆砌石，上沿已多处跨落。最大跨落高度达3m，挡渣墙的稳定及强度较差，加之堆渣体抗剪强度较低，可能发生沿堆渣体底面的整体滑动破坏，也可能发生土体内部的滑动破坏。在强降雨作用下，则可能形成泥石流或碎石流，一次性最大滑动方量可能为渣场全部堆积方量，约7万m3。

2.2 边坡类别和安全级别

由于大沙湾渣场处于饱和状态，若滑动破坏失事，可能形成泥石流或碎石流，将严重危及下游电站的安全和几十户人生命财产安全。因此，根据《水电水利工程边坡设计规范》及《建筑边坡工程技术规范》，确定渣场边坡为A类1级边坡。

2.3 渣场边坡安全系数

根据《水电水利工程边坡设计规范》DL/T5353—2006，在对大沙湾渣场边坡进行稳定分析时，采用极限平衡法中的下限解法时，安全系数不应低于表1所列数值。

2.4 渣场稳定复核

通过对渣场边坡稳定性的复核计算，堆渣坡体在持久（基本组合：自重+地下水）及偶然（基本组合+地震作用）设计状况下，坡体沿堆积物底面形成的复合滑面和在土体内部滑动的安全系数均不满足规范要求，坡体有崩塌的可能。

3 渣场加固初设方案

一般情况下，对渣场加固处理应考虑采取降低地下水位和改变坡形等提高边坡地质体自身稳定的增稳措施来提高边坡的稳定性。但由于大沙湾渣场下部堆积物为5m厚的Q3坡积粘土，土体渗透系数较小，采取排水措施并不能有效地降低坡体内部地下水位线。因此，结合大沙湾渣场的边坡结构、失稳模式分析及渣场稳定性分析，提出渣场的加固方案，即在边坡坡脚（2#挡渣墙下游）设置支挡结构，并对坡体进行预应力锚索加固，以提高2#挡渣墙整体稳定性、堆渣体沿底面滑动及内部滑动破坏的安全性。

3.1 二号砼挡墙

为增加渣场及2#挡渣墙的整体稳定性，紧贴2#挡渣墙下游面浇筑二号砼挡墙，墙顶与2#挡渣墙墙顶齐平，墙顶宽度1.5m，砼挡墙下游面坡比1∶0.8，底宽约5.0m。为增加二号砼挡墙基础的整体性，在基岩面布置5排φ25、间距80cm、入岩2.0m的锚杆。挡墙砼强度等级为C20。

3.2 一号预应力锚索

为增加渣场土体内部滑动破坏的安全性，紧贴1#挡渣墙下游面布置一道水平混凝土腰带梁，梁断面为80cm×120cm。在砼梁上间距4m水平布置400kN预应力锚索，锚头布置在砼梁上。锚索钻孔俯角15°，锚索长度30m/34m；锚固段穿过堆渣土层，锚固于基岩内8.0m；锚固段深浅交错布置，深浅差4.0m。

3.3 三号挡墙

为提高3#挡渣墙强度和工程整体安全性，紧贴3#挡渣墙下游面浇筑一道砼墙，墙顶宽度0.5m，墙顶与原挡渣墙顶齐平，砼墙下游面坡比1∶0.3。

4 渣场加固方案优化

图1 渣场地形剖面图

表1 大沙湾渣场边坡设计安全系数

由业主组织专家对大沙湾弃渣场加固初设方案进行了咨询论证，认为加固初设标准适合，方案基本可行。但要充分考虑施工难度和投资费用问题，建议对初设方案做进一步优化。

4.1 一号预应力锚索方案优化

鉴于锚索的张拉施工比较复杂，而且本工程的锚索张拉预应力并不是很大（400kN），提出以锚筋桩（3φ25，钻孔直径110mm）代替锚索的加固方案，为减少钻孔长度，同时将锚筋桩钻孔俯角调整为30°，锚筋桩长度减为20m/24m，锚筋桩的间距仍为4m，一端锚固在基岩内8.0m，一端浇筑在混凝土腰带梁内。

和锚索的施工工序相比，锚筋桩不需进行张拉，施工简单。从工程单价来看，锚筋桩的工程投资比锚索少。

4.2 二号砼挡墙调整

从加固机理来看，以锚筋桩代替锚索，渣场的加固力由主动加固变为被动加固，需要复核渣场的整体稳定和内部滑动稳定性。通过计算将二号砼挡墙顶宽由1.5m调整为1.7m，砼挡墙下游坡比1∶0.8，其他布置与前述相同。

4.3 三号挡墙优化

考虑节省费用，将三号砼挡墙调整为浆砌石，加固体型与砼加固方案相同。

5 工程施工

5.1 一号锚筋桩施工

一号锚筋桩腰带梁根据设计和地形分三段施工，每段锚筋桩3根～4根，按照先中间后两侧的顺序施工。在锚筋桩钻孔的过程中由于设计俯角仅为30°，下钻和提钻难度较大，且容易塌孔，同时渣体内部孤石较多，造成施工进度缓慢。施工单位积极想办法，采取下套管钻进，及时更换钻头等办法，解决了进度缓慢和塌孔的问题。

5.2 二号砼墙施工

为了确保渣场稳定，二号砼墙的施工是在一号锚筋桩完成左、中两段后开始进行基础开挖。为保证原2#挡渣墙的稳定，施工中将二号砼墙基础分为5个仓位进行开挖浇筑，采取先中间，再两侧的顺序施工。在中部1#仓开挖过程中，出现地质情况与设计不符，开挖到设计高程7m以下，仍未见基岩。由于开挖基础上游边坡高，严重威胁原2#挡渣墙和渣场整体稳定，于是果断停止开挖，业主会同施工、设计方研究调整施工方案。经设计变更，1#仓基础不再下挖，在目前开挖的基础上游面，布置3排俯角为30°的3Φ25锚筋桩，水平间距4.0m，竖直间距3.0m，锚筋桩锚固段深入基岩面不小于5.0m，外露开挖面不小于1.0m，同时从1#仓位目前开挖的基础面浇筑C20砼齿墙，齿墙下游面边线位置与原设计图纸相同。在1#仓基础浇筑完成后，依次进行两侧2#、3#仓位基础开挖和浇筑，采取同1#仓相同的施工处理措施。

5.3 三号挡墙施工

三号墙为浆砌石结构，位于远离二号砼墙下游，相互之间没有干扰，因此与二号砼墙平行作业施工。

5.4 施工效果

该项目于2010年元月5日进行公开招标，2月23日开工，于4月30日完成一号锚筋桩和二号砼墙基础部分施工，5月28日完成三号墙施工，6月25日全面竣工，8月6日通过验收。施工效果：一是针对施工场地狭窄陡峭，材料无法直接运到施工现场的实际情况，砼采取溜槽转运和手推车入仓等施工手段，最大限度保护了现场植被和环境；二是施工单位、设计单位和业主单位配合密切，及时调整施工方案，施工单位抓紧施工，在主汛期到来以前完成了这一重大地质灾害隐患项目；三是严格按照设计图纸施工，注重工程质量，顺利通过验收。

6 结语

大沙湾渣场加固项目通过设计优化，降低了施工难度，节省了工程投资。工程完工后经过变形监测，坡面整体稳定，达到了预期目的。但考虑到降雨、地下水及上部山体山洪大量渗入堆渣体，还可能引起坡面局部失稳，因此后期应做好渣场周边及表面排水设施，确保排水畅通，同时要加强巡视检查和定期监测，以便于发现异常并及时处置。陕西水利