浅谈百色水利枢纽通航建筑物上游引航道松驰岩体的处理

摘要：本文主要介绍高边坡强风化松弛岩体的处理方案以及确定选用边坡破坏形式。

关键词：强风化松弛岩体，边坡稳定，处理

1工程概述

百色水利枢纽位于珠江流域西江水系郁江支流右江的上游，是治理和开发郁江的关键工程,是一座以防洪为主、兼有发电、灌溉、航运、供水等综合性利用效益的大型水利枢纽工程。

百色水利枢纽主体工程主要建筑物包括碾压混凝土主坝一座、副坝两座、地下发电系统和通航建筑物。通航建筑物采用远离主坝区的那禄线两级垂直升船机方案。

通航建筑物上游引航道，位于主坝区东侧约3.0km的银屯沟处，长度为585m，劈山开槽而成。

2工程地质

通航建筑物上游引航道于2005年9月8日开工，2005年10月5日进行上游引航道下游段右岸边坡的开挖，开挖工作进行至高程255m，进行坡面锚杆孔等的施工，钻孔的成孔率几乎为零。经我公司地质人员现场查勘，这种不良的地质现象为强风化松弛岩体，岩体风化破碎、节理裂隙发育、风化松弛，已影响边坡的稳定和安全。由于该段前期工作没有钻孔资料，为查清该风化松驰岩体的分布情况，在该边坡高程275m至航道底高程200m范围内布置了十一个槽探及三个探点，进行了现场勘察调查工作。

从已完成边坡和槽探及探点的勘察调查揭示：强风化松弛岩体为泥质粉砂岩、泥岩，强风化状。岩层产状340°~350°/NE ∠50°；岩层为中厚层与薄层互层，层面平直光滑、部分层间显示宽一般为5mm~10mm、最大宽度为了20 mm~25 mm，无充填、无胶结、层间结合很差。风化节理比较平直、陡倾角（≥∠70°）、节理密集、发育、闭合不良。节理面与岩面多被铁锰质渲染。坡体岩层风化松弛已形成碎裂结构岩体。但风化松弛状岩体自高程275m的坡顶面向高程200m的航道底有逐渐变好（弱）趋势。并且该段未发现存在岩层面或夹泥面出露于设计开挖坡面上而形成的顺层不利滑移（动）问题。

影响边坡的稳定安全主要是强风化松驰岩体，强风化松驰岩体的松动破碎系边坡岩体应力变化和风化松驰引起变形。岩体节理密集、闭合不良,在经人工扰动后加速了岩层的碎裂形成松散,在施工中砂浆锚杆及排水孔难以成孔。

强风化松弛岩体分布范围：根据现场揭示实测松驰岩体分布部位，结合实测点推测，松驰岩体基本占右岸边坡段坡面的2/3范围。

3右岸边坡松驰岩体的处理

3.1现场施工条件

根据右岸的地形条件，该段所处位置为银屯和那录沟的分水岭右侧，为独立山头，周边没有任何建筑物。这为右岸边坡的处理带来有利条件；鉴于水库已下闸蓄水，库水位日见上涨，工程的施工工期日益紧迫，这对右岸边坡的处理带来很大制约。

3.2边坡松驰岩体的处理

3.2.1处理方案设计

根据实际情况和地形条件，水库蓄水对施工工期的要求，考虑施工技术的可靠性，采取有效的减荷削荷措施，确保边坡的稳定，确保工程的顺利进行。

右岸边坡原设计开挖坡比为1：1，最大坡高为75m，属高边坡，边坡稳定与否，威胁着航运的安全。因此，对右岸边坡松驰岩体的处理采取：加宽部分马道宽度、减缓开挖边坡坡比和降低边坡高度等减荷削荷措施，保证边坡的稳定。

根据右岸边坡的山头为独立山头，周边没有任何建筑物的有利地形，因此，高程268.0m以上的岩土全部挖除，对边坡减荷削荷，高程268.0m平台铺设复合土工膜和粘性土作为隔水层，以阻止雨水的渗透；右岸开挖边坡原1：1的坡比更改为1：1.4 ；高程215.0m、高程230.0m的马道宽2.0m更改为宽3.0m，高程245.0m、高程260.0m的马道宽仍为2.0m；；取消原设计的锚杆，高程230.0m以上的边坡仍采用喷砼护坡，但排水孔的深度由5.0m更改为2.0m； 高程230.0m以下的边坡防护由原采用喷砼护坡改采用现浇钢筋砼板护坡，板厚度为30cm，排水孔的深度仍为5.0m。详见图一、二。

3.2.1边坡稳定分析

1）边坡的破坏模式

边坡岩体出现松弛的这种不良地质现象，岩体风化破碎、节理裂隙发育，松驰岩体基本占右岸边坡段坡面的2/3范围。基于边坡岩体松弛风化破碎，边坡的存在圆弧滑动破坏形式，故采用圆弧滑动法进行边坡稳定分析，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）5.2.3-1～4公式计算。计算公式如下：

其中：；

；

。

式中：Ks：边坡稳定性系数；

ci： 第i计算条滑动面上岩土体的粘结强度标准值（kPa）；

φi：第i计算条滑动面上岩土体的内摩擦角标准值（°）；

li：第i计算条块滑动面长度（m）；

θi，αi：第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角（°）；

Gi：第i计算条块单位宽度岩土体自重（kN/m）；

Gbi：第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重（kN/m）；

Pwi：第i计算条块单位宽度的动水压力（kN/m）；

Ni：第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力（kN/m）；

Ti：第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力（kN/m）；

Ri：第i计算条块滑动面上的抗滑力（kN/m）。

2）边坡稳定计算

计算边坡稳定采用岩土体的物理力学参数见下表：

岩土体的物理力学参数表

名称 天然密度（g/cm3） 粘结c (MPa) 摩擦系数f

残坡积土和全风化土 1.80 0.03 0.32

风化松驰岩体（强风化岩） 2.45 0.045 0.488

弱风化岩 2.5 0.20 0.60

松弛边坡岩体稳定分析：

①、施工期工况：边坡施工完毕，没考虑地下水的作用，安全系数为1.208，圆弧滑动半径为190.57m。

②、运行工况Ⅰ，水库水位从228.0m骤降到214.0m，考虑地下水的作用，浸润线按14m水位差考虑，安全系数为1.21，圆弧滑动半径为115.77。

③、运行工况Ⅱ，水库低水位运行，库水位为214.0m，考虑地下水的作用，地下水位与库水齐平，安全系数为1.22，圆弧滑动半径为118.20m。

④、运行工况Ⅱ，水库高水位运行，库水位为228.0m，考虑地下水的作用，地下水位与库水齐平，安全系数为1.26，圆弧滑动半径为92.71m。

经以上对松弛边坡岩体稳定分析可知，采用加宽部分马道宽度、减缓开挖边坡坡比和降低边坡高度等减荷削荷措施是合适的、有效的。

4结束语

1）在右岸边坡松驰岩体的处理中体会到，对于高边坡松驰岩体的处理，适宜采用削荷减荷措施，放缓坡比处理，该方案既经济又施工简单；另外，也需做好边坡内外的排水系统，尽量减少雨水的渗透和排除坡内可能造成危害的地下水。

2）目前，百色水利枢纽通航建筑物上游引航道已完工多年，边坡稳定性良好。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。