水库护岸工程施工技术和效果分析

关键词：岸坡稳定；措施；平原水库；效果；地下水处理 

　　1 概况 

　　由于某平原水库上游清河两岸主要是由粉质壤土、黄土状壤土以及轻粉质壤土构成的，因此一旦水库蓄水之后，其承载力与抗剪强度指标会明显降低，两旁的陡坡土体也会塌陷。此水库库区护岸工程应分2段进行，一期工程中应当针对给枢纽主要建筑物安全运作造成影响的大坝上游两千米区域内的土坡实施护坡处理，让岸坡永久地处于良好、稳定的状态。而针对部分像抽水站与溢洪道进口处岸坡这些重要建筑物，应当以浆砌石拱格网干砌块石进行护岸。二期工程为：一旦水库的蓄水位正常，库区13.3km回水区域岸坡差不多稳定之后，应选用植物手段加以护坡。本文主要是针对枢纽区2km区域内的护岸工程进行重点阐释与论证。 

　　2 工程地质条件 

　　水库枢纽工程所在的河流是从西往东接近东西走向，河谷型似“U”型，高差大概为30至32m，谷坡大概为40至60m，宽度值大概为170至200m，河床高程大约为394至396m。近河一级阶地比河床高2至3m，左岸阶面大约有10至30m宽，表层有坡崩积物覆盖，右岸阶面有40至60m宽。阶地堆积物下部有卵石分布，上部有粉土分布，呈现出二元结构。河谷斜坡的构成部分主要包括第四系上更新统的粉质粘土与粉质壤土以及第四系全新统的黄土状壤土，其两岸坡30至60m区域内裂隙与落水洞发育，其中，落水洞的一般深度为2.0至7.0m深，直径为1.0至1.5m不等，两坝肩斜坡存在很小的滑塌堆积。 

　　依照形成原因、年代及工程地质特性我们可将枢纽区地层划分成十个工程地质单元，分层分别是：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。从上往下岸坡地层是后六个层，坝基河床则是由砂卵石、棕褐色粉质粘土、灰黄色粉色壤土以及褐黄色粉质壤土夹杂鸡窝状含砾中粗砂构成。 

　　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。 

　　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）。 

　　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。 

　　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。 

　　5. 效果分析 

　　2012年12月，库区护岸工程竣工，并于次年19月正式蓄水投入试运行。事实上，在水库的398至415m高程实施了许多次调蓄过程，相关技术人员每隔一段时间均会去观测，观测发现大坝上游两千米区域内已进行了削坡与浆砌石拱格网填块石的护岸工程运行良好。这就表明在进行大坝上游两千米区域内的护岸工程过程中的边坡比的设定及安全系数值既合理又经济，同时在处理地下水与安全隐患时所用的方法也是正确的，实现了减小工程量、确保工程安全、节省两岸土地的目标。