平原水库护岸工程措施及效果分析

Abstract: This paper analyzes the revetment engineering design, water treatment and application effect of the synchronism carrying out the pivot area2km in the reservoir construction, in order to share with colleagues.

Key words: plain reservoir; bank slope stability; groundwater treatment; measures; effect

中图分类号: TU94+3.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

1. 概述

某平原水库上游清河两岸主要为黄土状壤土、粉质及轻粉质壤土组成，当水库蓄水后，其抗剪强度指标及承载能力显著降低，两岸陡坡土体将发生崩塌。该水库库区护岸工程分两段实施，一期工程对影响枢纽主要建筑物安全运行的大坝上游2km范围土坡进行了护坡处理，使其达到永久稳定岸坡状态，对一些重要建筑物，如溢洪道进口、抽水站处岸坡采用了浆砌石拱格网干砌块石进行护岸。二期工程是当水库达到正常蓄水位，库区13.3km回水范围岸坡基本稳定后，采取植物措施进行护坡。本文重点针对枢纽区2km范围的护岸工程作以论述。

2. 工程地质条件

水库枢纽工程所处河流由西向东呈近东西向，河谷呈“U”型，宽约170～200m，高差30～32m，谷坡约40～60o。河床高程394～396m，近河一级阶地高出河床2～3m，右岸阶面宽40～60m，左岸阶面宽10～30m，左岸阶面有坡崩积物覆盖。阶地堆积物具有二元结构，上部为粉土，下部为卵石。河谷斜坡主要由第四系全新统的黄土状壤土与第四系上更新统的粉质壤土、粉质粘土组成，两岸坡30～60m范围内落水洞和裂隙发育，落水洞直径1.0～1.5m不等，一般深度2.0～7.0m，两坝肩斜坡有小的滑塌堆积。

枢纽区地层根据形成年代、成因和工程地质特点可分为10个工程地质单元，分层为：①灰黄色粉质壤土，②砂卵石，③褐黄色粉质壤土夹杂鸡窝状含砾中粗砂，④黄土，⑤黑垆土，⑥浅黄色轻粉壤土，⑦浅黄色中粉壤土，⑧棕褐色粉质粘土，⑨黄灰色粉质粘土，⑩棕褐色粉质粘土。岸坡地层自上而下为④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨，坝基河床由①、②、③、⑩组成。

3. 稳定分析及设计简况

岸坡稳定分析是合理确定坡比，确保工程安全，尽量减小工程量，节省投资必不可少的重要工作。

3.1 计算参数确定

岸坡稳定计算分四种工况，即：(1)库水位由420m骤降至400m时上游岸坡的稳定;(2)库水位由420m骤降至400m加地震时上游岸坡的稳定;(3)库水位420m、下游水位396m时下游坡的稳定;(4)库水位420m、下游水位396m加地震下游坡的稳定。上游边坡比420m 高程以上1：1，在420m高程设一戗台，宽1.5m;420m高程以下1：2.5。下游边坡比为1：1.5。

在左岸取上下游两个典型断面进行稳定分析，用土石坝设计软件包所推荐的《土石坝极限平衡滑弧稳定分析程序》进行计算。两岸岸坡地质分层自上而下依次为④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨层土，各层土分布高程及物理力学指标见表1。

3.2 计算结果及稳定分析

经计算，上游边坡正常情况下安全系数为1.244，非常情况下为1.125，下游边坡正常及非常情况下安全系数分别为1.401和1.291。而规范规定，采用毕肖普法允许大坝坝坡正常工况下稳定安全系数为1.30，非常情况(地震)下稳定系数为1.15。

表1 设计采用的物理力学指标

土层	高程（m）	层厚 (m)	湿容重（g/cm³）	浮容重 (g/cm³)	强度指标
					有效应力		总应力
					C (Kpa)	φ (°)	C (Kpa)	φ (°)
④	坡顶～421.5	不等	1.6	0.82	16	13.5	29	19.0
⑤	421.5～420.0	1.5	1.76	0.9	15	10	41	24.7
⑥	420.0～415.0	5.0	1.73	0.9	36	10	40	15.0
⑦	415.0～406.0	9.0	1.85	0.94	21.5	18.5	28	22.0
⑧	406.0～404.5	2.0	1.79	0.92	54	17.0	45	24.0
⑨	404.5～384.0	20.5	1.92	0.97	27	20	76	20.8

参照对坝坡的安全系数值，坝肩岸坡稳定的允许安全系数取正常情况下为1.20，非常情况下为1.10。计算所得的安全系数无论是正常和非正常情况，均大于规范允许值(见表2)，因此，既定坡比下的上、下游岸坡是稳定的。

表2 岸坡稳定计算结果表

计算工况	安全系数（毕肖普法）		规范规定允许安全系数
计算工况	上游坡	下游坡	规范规定允许安全系数
（1）库水降落（正常）	1.244		1.20
（2）库水降落+地震（非常）	1.125		1.10
（3）稳定渗流（正常）		1.401	1.20
（4）稳定渗流+地震（非常）		1.291	1.10

3.3 护岸工程设计

根据稳定分析结果并结合岸坡实际地形，上游 400～405高程开始至正常蓄水位420m设计坡比为1：2.5，420m高程以上坡比为1：1，右坝肩至抽水站约360m范围，在削坡面上铺设反滤土工织物，其上覆盖河卵石保护层，外层采用50#浆砌石拱网格填块石。浆砌石网规格为5×5m。420m高程设1.5m平台后1：1浆砌石网格砌块石护坡至岸顶。下游420m高程以上坡比为1：1.5，岸坡砌护结构与上游相同。 420m高程至岸顶坡比为1：1，浆砌石网格砌块石护坡(详见图1)。
岸坡砌护设计示意图

4. 隐患及地下水处理

枢纽区两岸岸坡高度约30m，在雨水的作用下，形成了许多落水洞，直径1～15m不等。两岸地下水埋深16～25m，清河阶地地下水位埋深1～3m，水位高程398～395m，泉水分布高程为398～407m，在大坝上下游两岸有多处出露，流量多为3.0～5.0l/min，两岸地下水无论是坡面出渗或泉水出露，均会形成饱和土壤，影响护岸工程施工。为给护岸工程创造施工条件，必须采取因地制宜的措施进行处理。另外，坝下游右岸有一滑坡体，其在自然状态下是稳定的，但受溢洪道开挖、护岸工程等施工扰动，致使该滑坡体失稳。认真处理这些隐患，是保证坝区两岸岸坡稳定的重要问题之一。

4.1 落水洞处理

处理落水洞的原则是护岸工程范围内的落水洞全部处理。方法之一是大开挖，对洞径较大且靠近岸坡的落水洞，开挖至洞底后重新回填。这种方法直观明了，便于保证工程质量，但工程量较大。对于离岸较远，直径较小的落水洞，我们采取灌泥浆法进行处理。灌浆过程中，首先要确定落水洞底部出口并采取有效的措施将其封堵，防止漏浆。同时要注意以下两方面的问题：⑴、控制泥浆灌入量。落水洞较深时应分数次将其逐渐灌满，避免压力过大泥浆冲出新的出口。初次灌浆时应注意观察洞底封口是否严密，一旦发现漏浆要采取措施堵漏并暂停灌浆。⑵、掌握好泥浆稀稠。泥浆过稠容易造成堵塞，形成局部空洞;泥浆过稀、水分过多，易导致管涌，对岸坡造成新的破坏，同时需增加灌浆次数，费时费劳。

4.2 泉水处理

岸坡出露的泉眼，均采取疏导引排方法予以处理。首先是掏取坡积淤积物，扩大泉眼，做固定工程保护，用排水管或盲沟、暗沟将泉水引出施工影响范围之外(见图2)。当泉水量小时，一般采用排水管或盲沟引流。排水管有钢管、塑料管等，可根据实际需要选用。做盲沟必须在块石与土层间设卵石层过渡，并加设土工布。

以上处理方法，效果一般都很好。但右坝肩码头位置一个处理后的泉眼仍出现流土现象。经查原因主要是土工布破损所致，随即进行了粘补，解决了上述问题。
泉水处理示意图

4.3 下游护岸基础排水措施

由水文地质资料得知，清河两岸地下水位在402～411m高程之间，而坝下游护坡基础位于地下水位以下。护坡工程基础开挖后，地下水很快从坡面渗出，若不尽快把水排走，基础将被淹没。针对这种情况，施工中一是在砌体后设置了土工布及卵石反滤(见图3)，卵石层厚20cm，土工布规格250g/m2。二是修建排水沟与基础连通，确保渗流能及时、顺畅排走。三是加强了施工管理，安排好工序衔接，突出一个“快”字，集中力量突击完成地下水位以下的基础部分。以上措施，很好的解决了地下水对护岸工程的施工影响，保证了工程的顺利完成。
下游护岸基础示意图

5. 效果分析

库区护岸工程于2002年12月全部完工，2003年10月水库正式蓄水投入试运行。库水位在398～415m高程进行了多次调蓄过程，经过技术人员定期观测，大坝上游2km范围已经实施浆砌石拱格网填块石及削坡的护岸工程运用情况良好。由此说明，我们在实施大坝上游2km范围的护岸工程时，安全系数K值与边坡比选定是经济而合理的，对隐患及地下水的处理是正确的，达到既保证了工程安全，又减小了工程量，节约了两岸土地的目的。