郑华兵

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概况

古瓦水电站位于四川省甘孜藏族自治州乡城县境内，是硕曲河干流乡城、得荣段“一库六级”梯级开发方案中的“龙头水库”电站，下游为娘拥水电站。枢纽主要建筑物由面板堆石坝、溢洪洞、放空洞、坝后生态机组、引水隧洞及地下厂房系统等组成。主体电站装机容量为3×67MW，生态机组装机容量为1×4.4MW(低水头时段运行1×2.6MW机组)，总装机容量205.4MW[1]。

2017年10月15日，擦金许沟口左侧高程约3340m～3475m边坡发生垮塌，垮塌体下部宽约15m～25m，上部宽40m～50m，最宽约65m，横河长70m～120m，垂直厚度约45m～50m，水平深度约55m～60m，体积约40万m3，此次塌方造成已开挖完成的导流洞进口被完全掩埋，引水隧洞进口边坡被毁坏，年度截流目标被迫推迟。

2 地质条件

2.1 地形地貌

进水口3293m～3412m为残留基座阶地，自然坡度35°～45°，临河基座高约15m，阶地宽度55m～80m，主要为冰川冰水沉积碎石土和含漂卵砾石，结构较密实，覆盖层厚30m～40m；3412m以上为顺层陡坡，自然坡度33°～38°[1]，地表植被发育。

2.2 地层岩性

2.3 边坡发育裂隙情况

边坡发育三组裂隙，第一组倾角24°～32°，倾右岸上游，3400m以上层面产状N25°～40°E/NW∠40°，间距0.5m～1.5m；第二组N80°～85°W/SW(NE)∠80°～85°，间距1m～2m；第三组N6°～25°E/SE∠80°～87°，间距0.5m～1.5m。

弱风化强卸荷水平深度10m～25m，弱卸荷水平深度30m～45m。

3 塌方原因及塌方后现场情况

3.1 塌方原因分析

(1)进水口外侧3400m以上山体属于工程区域外，三面临空，岩层产状沿擦金许沟发育为顺坡向且倾向硕曲河偏上游光滑面。

(2)岩体中发育的平行于河流的陡倾节理形成了宽体的后缘切割面，垂直于河流的结构面形成了侧向切割面，受卸荷影响，两组节理连通率较高，对块体形成了有效切割。

(3)工程区域连续降雨，雨水沿裂隙渗入，导致结构面强度进一步恶化，进而诱发、加速山体变形。

3.2 塌方后现场情况

(1)塌方后堆积体存在大面积孤石、浮石，并且孤石之间层层叠加，个别滑动极易造成连锁反应，对施工人员及施工设备安全影响较大。

(2)由于倒悬体上部为施工区域以外，并且无通道，材料等均需人工搬运至现场，需要投入大量人力，难度较大，存在较大安全隐患。

4 塌方治理规划

进水口垮塌后造成了已完成的导流洞进口被掩埋，影响导流洞过流，致使大坝截流推迟。为此，对垮塌边坡的稳定性进行了计算分析[2]，根据计算成果表明：残留边坡当以垮塌体底滑面作为滑面时，在开挖后运行期各种工况不能满足设计要求。当以深部滑面在覆盖层底部坡脚剪出为底滑面时，正常蓄水的持久工况不能满足要求，其他满足要求。垮塌边坡计算成果见表1。

研究区位于天山—兴蒙造山系，跨准噶尔地块—吐哈地块，觉罗塔格晚古生代裂陷槽，中天山多期复合陆缘岩浆弧和艾尔宾山—库米什残余盆地等三个Ⅲ级构造单元[8]。北以阿其克库都克断裂为界，其北部为觉罗塔格晚古生代裂陷槽，南部为中天山多期复合陆缘岩浆弧；南以卡瓦布拉克断裂为界，其南部为艾尔宾山—库米什残余盆地(图1a)。

表1 垮塌边坡计算成果

结合施工现场实际情况及计算成果，垮塌边坡分为抢险和治理，抢险疏通、恢复被掩埋的导流洞进口，治理方面先从顶面、正面、背面三个方向“锁”住倒悬体。考虑倒悬体正面边坡垮塌后表面岩体破碎，正面边坡安全风险大，顶面边坡也存在安全风险，现场组织先背面，从过坝交通洞、检修洞进行深孔锚索，再顶面边坡锚喷支护、锚索，最后正面边坡锚喷支护、锚索。

5 塌方治理方案及效果

5.1 擦金许沟口左岸垮塌残留至导流洞口及上游的覆盖层

擦金许沟口左侧边坡发生塌滑后，大量的渣体滑落至硕曲河左岸低高程区域。塌滑发生时导流洞进口明渠当时已开挖完成，距上游沟口不远，高高程塌滑体部分渣体进入了导流洞进口明渠段。该塌滑体覆盖层边坡组成物质包括垮塌残留渣体、冰水堆积物等，根据边坡工程地质条件分析，覆盖层边坡破坏模式为圆弧滑动破坏，根据边坡水下稳定坡脚，对覆盖层边坡进行削坡[3]。

第一次为临时应急抢险清挖，主要为清理导流洞进口明渠及其上游塌滑体渣量。为满足2018年汛期来临前截流，清挖采取1∶1临时坡比，坡顶开口线由导流洞洞口顶部进行反推，3340m、3320m高程分别设置3.5m宽马道，开挖后边坡及时采取“主动网+喷混凝土(C25，10cm厚)+排水管”方案进行支护。3320m、3295m导流洞洞口段视情况采取自进式花管注浆锚杆和钢管桩进行预支护。

第二次清坡为永久性支护方案，主要为保证电站正常运行工况及检修工况，保证放空(导流)洞上游塌滑体边坡的稳定。清挖边坡按不缓于1∶2.4坡比进行，高高程部位覆盖层清除处理。沿河低高程位置采取混凝土矮挡墙护脚。同时导流洞前缘约50m明渠段采取盖板和涵洞方案，上部进行覆土处理以防残留覆盖层局部掉块进入放空洞内。

5.2 左岸塌滑高高程基岩边坡

擦金许沟口左岸垮塌以后，塌滑体滑向低高程并堆积在擦金许沟口及导流洞进口上游。高高程部位仍残留有基岩边坡，基岩边坡主要为垮塌后残留边坡。根据基岩边坡工程地质条件、边坡特征及计算分析成果，边坡存在沿垮塌体底滑面和深部软弱结构面发生顺层滑动的可能性，残留边坡处于极限平衡状态，边坡整体稳定性安全余度不满足设计要求，需对边坡进行支护，支护以锚索结合常规喷锚支护为主。

结合残留基岩边坡分布在不同位置情况，针对性地采取以下处理措施：

(1)从过坝交通洞、检修洞各设置4根对穿锚索至倒悬体坡面，锚索参数：2000kN级、L=110m～80m。

(2)倒悬体坡顶线以外边坡，采用预应力锚索+系统锚杆+喷混凝土联合支护[4-5]。预应力锚索2000kN级、L=60/50m、排距6m×6m，间错布置；锚杆φ25，L=4.5m，间排距2m×2m，梅花形布置；素喷C25混凝土，10cm厚；局部厚度较厚覆盖层边坡采用锚筋桩+工字钢梁+喷混凝土联合支护，参数同放空(导流)洞进口上部覆盖层边坡支护参数一致；边坡排水孔直径为100mm，L=5m，仰角10°，间排距4m；排水孔内插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管设4排引水孔，间距0.5m，孔径8mm。

(3)倒悬体正面边坡3410.00m～3470.00m范围，采用预应力锚索+系统锚杆+挂钢筋网+喷混凝土联合支护。预应力锚索2000kN级、L=60/50/40m、间排距6m×6m，间错布置；锚杆φ25，L=4.5m，间排距2m×2m，梅花形布置；挂钢筋网φ8，@20×20；喷C25混凝土，15cm厚；边坡排水孔直径为100mm，L=5m，仰角10°，间排距4m；排水孔内插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管设4排引水孔，间距0.5m，孔径8mm。

(4)倒悬体下游侧侧面边坡，采用系统锚杆+挂钢筋网+喷混凝土联合支护。锚杆φ25，L=4.5m，间排距2m×2m，梅花形布置；挂钢筋网φ8，@20×20；喷C25混凝土，15cm厚，边坡排水孔直径为100mm，L=5m，仰角10°，间排距4m；排水孔内插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管设4排引水孔，间距0.5m，孔径8mm。

(5)倒悬体下部基岩采用预应力锚索+系统锚杆+挂钢筋网+喷混凝土联合支护。预应力锚索2000kN级、L=50/40m、间排距6m×6m，间错布置；锚杆φ25，L=4.5m，间排距2m×2m，梅花形布置；挂钢筋网φ8，@20×20；喷C25混凝土，15cm厚；边坡排水孔直径为100mm，L=5m，仰角10°，间排距4m；排水孔内插PVC排水花管，外包透水土工布，L=0.5m，PVC花管设4排引水孔，间距0.5m，孔径8mm。

垮塌后倒悬体治理剖面见图1(a)～(b)。

(a)

5.3 安全监测

安全监测是人们了解监测目标运行状态和安全状况的有效手段和方法，用以监控塌方边坡的整体、局部稳定性。

进水口垮塌边坡共布置五点式多点位移计6套，4个表面变形观测墩，锚索应力计6台，3支测斜管。

5.4 治理实施效果

为确保在垮塌边坡完成治理后，通过布置的安全监测仪器测得的数据分析，确保边坡稳定。

进水口垮塌边坡共布置五点式多点位移计6套，累计位移量在-0.22mm～0.42mm之间，所测位移变化量均较小，变化趋势较为平稳；4个表面变形观测墩，测点累计水平合位移量在3.0mm～31.0mm之间，累计垂直位移量在16.40mm～25.60mm之间，累计观测1108d；最大累计水平合位移量为24.2mm(LD-2)，最大垂直位移量为25.6mm(LD-4)，目前各测点位移变化量均较小，测值无异常；锚索应力计6台，测得的累计荷载变化量在-208.44kN～-47.14kN之间，荷载变化量较小，变化趋势较为平稳；3支测斜管测得的孔口累计合位移量在1.79mm～2.13mm之间，月变化量在0.25mm～0.48mm之间，变化速率较平稳，测值无异常。

图2 进水口边坡垮塌后照片

图3 进水口边坡垮塌治理后照片

6 结语

治坡先治水，统计资料也表明，95%以上的滑坡都与降雨或地下水渗流有密切关系[2]；水是影响边坡变形的关键性因素，水可以软化滑带使其抗剪强度降低，水可以增加滑体下滑力，降低抗滑力[3]。本次塌方后造成导流洞进口被掩埋、上部形成倒悬体、下游侧边坡拉裂，治理以“锁”为主，先锁住上部倒悬体，同时进行下游侧边坡加固，最后进行堆积体清理。进水口垮塌边坡综合治理完成，通过监测数据显示，未发生滑移及变形，效果良好，为后期水库运行提供了安全保障。