紫坪铺导流洞出口高边坡滑坡综合整治技术
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【摘 要】 紫坪铺水利枢纽导流洞出口边坡高差达160余米，岩层裂隙密集、层间剪切破碎带和断层均较发育。边坡开挖过程中受连续几个月的降雨影响先后发生了变形、开裂、崩塌及滑坡等地质灾害。施工中运用了削坡减载、钢管抗滑、人工挖孔桩、砼框格梁、深孔锚筋束、坡面排水、挂网及喷锚支护和预应力锚索等综合整治技术对边坡进行了加固处理，取得了良好的效果，确保了边坡的永久稳定，为紫坪铺工程后续施工打下了坚实的基础。
【关键词】 高边坡 滑坡 塌方 钢管抗滑 人工挖孔桩 砼框格梁 锚筋束 预应力锚固 坡面排水 喷锚支护 稳定
四川岷江紫坪铺水利枢纽位于岷江上游映秀至都江堰沙金坝河段，是一座以灌溉为主，兼有发电、防洪、环保及旅游等综合利用的大型水利枢纽，总装机容量为4×190MW。两条导流洞（后改建为泄洪排砂洞—龙抬头）出口边坡高差达190米之多。2001年6月边坡一期开挖施工完成后，随着雨季的到来及工程特殊的地质状况，边坡先后发生了局部变形、开裂、崩塌、滑坡及其对周边产生的牵引影响等地质灾害。为了达到对导流洞出口边坡的永久整治，确保边坡稳定及大江截流如期进行，施工中运用了削坡减载、钢管抗滑及人工挖孔桩、砼框格梁及深孔锚筋束、坡面排水、挂网及喷锚支护、预应力锚索等综合整治技术。
1 工程地质条件
两条导流洞出口边坡在向斜SE翼三叠系须家河组的中细砂岩、粉砂岩和煤质岩中，上下高差达160余米。局部上覆col+dlQ层较厚，25m～30m不等，下卧含煤含砾中细砂岩。层面裂隙密集，沿煤质页岩、泥质粉砂岩产生的层间剪切破碎带和断层均较发育，以L7、L8、L9、L10、Lc及F3最为典型。岩石自身强度低，力学性能差，黏结力弱，且地下水丰富。边坡一期开挖后，植被受破坏，地下水沿开挖所暴露的层面进行侵蚀，进行一步降低了岩体的整体稳定性，导致边坡产生滑移、变形、掉块、崩塌直至大面积滑坡。
2 综合整治方案的产生
鉴于两条导流洞出口边坡（2#导流洞出口边坡）的现实状况（2#导流洞出口边坡出现塌方及滑坡、1#导流洞出口边坡出现较大的山体变形及开裂），紫坪铺开发公司从2001年6月起先后多次组织国内专家召开专题会议，研究边坡及滑坡整治处理方案。四川水利勘测设计院根据专家咨询意见，于2001年7月提出了在1#导流洞出口边坡增加大吨位预应力锚索及2#导流洞出口边坡滑坡增设钢管桩的补充设计；于2001年11月提出了2#导流洞出口边坡滑坡永久性综合整治方案。
3 综合整治施工技术简介
综合整治技术方案原则是先分级削坡减载，开挖表层破碎、滑动的岩土体，然后采用加强支护和锚固等多种手段对变形岩土体进行整治，对已滑动变形的深部岩体加大口径抗滑桩，同时加强对边坡不利于稳定的因素—地下水进行坡面和坡体内排水。综合整治施工工艺流程为：（见图1）
4 边坡整治施工
导流洞出口边坡综合整治施工示意图如图2所示。
4.1 削坡减载
先清理覆盖表层，再对已明显滑动的岩体进行挖除，开挖坡比形成上陡中缓下陡的状态，有利边坡形成自稳条件，并每隔10～20m设宽约2m的马道。开挖最高高程935，最低高程745，开挖土石方50余万方，削减了上覆荷载，大大降低由滑坡体自重产生的下滑推力，为逐步治理打下了基础。
4.2 框格梁、贴坡砼及锚筋束
在坡面清理后，对F3断层上覆岩体浇筑@2m×2m，宽0.4m、高0.6m、配筋为φ16mm的框格梁砼或0.6m厚的贴坡砼，再于节点处预留孔以施工锚筋束。锚筋束施工参数为3Φ32mm、L=7m～20m，在关键部位结合进行固结灌浆。锚筋束施工采用KQJ100B潜孔风机或100D潜孔电钻造孔，孔径为Φ110mm，下倾角根据开挖坡比进行调整。锚筋束长度在12m以内原则上不得焊接，或大于12m则进行搭接，搭接时严格按照焊接技术要求进行。外露锚头留相互垂直的弯钩，并使其紧贴于锚固面。以0.5：1的浓浆进行灌（注）浆，灌注时必须饱满，浆液漏失或收缩则要求补灌。锚筋束施工快捷、简单，并能很快产生效果，实践证明，2条导流洞出口边坡短时间内所施工5万余米的锚筋束对于边坡的快速支护起到了极大的作用。
4.3 坡面及坡体内排水
边坡设置了较为完善的由表及里的排水系统，依次有边坡横、纵向各级排水沟、排水孔、排水洞，同时坡面喷射砼后也防止了降雨等地表水入渗于坡体内。
（1）在边坡开口线以外设置周边排水沟，拦截开挖边坡以外的地表水，同时在各级马道设置排水沟，将沿喷射砼坡面流下之水排至周边排水沟内。（2）在坡面钻设坡面排水孔，以排除防护层后的残余渗水压力。排水孔按@3m×3m、Φ100mm、L=10m、上仰角度θ=5°布置。排水管采用钻设花眼的PVC管，外包裹土工滤布，严格遵循设计要求进行施工。（3）在山体内设置排水主洞及支洞，排水洞断面尺寸为2.5m×2.5m，城门洞型，并在拱顶钻设发散型深排水孔，达到疏排水的目的。
4.4 挂网及锚喷支护
先按设计要求施工锚杆，锚杆分系统锚杆与随机锚杆，锚杆分为Φ25mm、Φ28mm、Φ32mm、Φ36mm几种，L=4m～12m，下倾10°左右，注浓浆饱满。然后编钢筋网、焊接锚杆头，层与层之间的竖筋用对钩连接，竖筋与横筋之间用扎丝固定，并紧贴于清理干净的岩面。岩面验收合格后即按试验取得的配合比（水泥、砂、石、水、速凝剂）进行拌料喷射C25砼。调整好喷枪的角度与间距及喷射压力，保持喷射均匀及厚度达到设计要求。素喷砼也按此法进行施工。上述施工时注意避免堵塞排水管。
4.5 抗滑桩
（1）为实现对边坡岩体进行快速支护的目的，对正在滑动和被滑动牵引的岩体先施工钢管桩阻止岩体下滑。钢管桩施工参数为：造Φ130mm孔，Φ127mm、壁厚6mm套管跟管钻进，深入完整基岩内，垂直孔，内设3Φ28mm螺纹钢且灌注水泥砂浆。钢管桩主要集中在875高程以上，布置两排，孔排距均为1m。（2）在F3断层上部一字排开施工人工挖孔桩，其参数为：开挖断面3m×5m，深入完整基岩内，浇筑C20砼。人工挖孔桩施工中采用边开挖边护壁，见基面后由业主、设计、地质、监理、及施工方共同确定开挖深度。当其桩体变形过大无法进一步开挖至基岩面时，在桩底钻设锚筋束至基岩内，并使桩体钢筋与锚筋束相连。浇筑砼时采用机械拌各、溜槽入仓的方式。桩顶以联系梁进行连接，发挥群桩效应。
4.6 预应力锚索
2条导流洞出口边坡分别布置了150T级（9×Φ15.24mm）、200T级（12×Φ15.24mm）、300T级（19×Φ15.24mm）锚索共计250余根，其中人工挖孔桩由于桩体严重变形施工了两束小吨位锚索。锚索施工从吨位大小分别采用了Atlsa A66 CB岩土钻机、XY-2B及XY-2地质钻机、100B＼D钻机进行造孔。成孔是锚索施工的关键环节，为便于成孔，采用了先导孔超前固壁灌浆再扩孔的方式，提高了成孔效率。钢绞线强度级别为1860Mpa，锚索束体结构采用拉压分散型，成孔后人工下锚，注浆体强度不小于M35标号，锚垫墩强度不小于C40标号。张拉采用单根预紧再分级整体张拉，超张拉力为设计的110%。在岩层条件较差的部位设置随机观测锚索，对锚固力进行监控。
此外，在框格砼梁内以植被护坡，防止水土流失，绿化环境。
5 边坡综合整治效果评价
通过对边坡进行削坡减载、框格砼梁或贴坡砼及锚筋束、锚杆、挂网喷射砼、抗滑桩、人工挖孔桩和预应力锚索等的施工，边坡整治已基本完成。通过多点位移计、勘探孔、锚索测力计等反馈的信息表明（附锚测力计观测曲线图，如图3所示），边坡在经受雨季及下方开挖施工考验下变形基本消除，目前边坡已基本处于稳定状态。实践证明，特别是预应力锚索及人工挖孔桩施工完成后，边坡变形得以良好控制，为永久治理奠定了坚实的基础。而锚筋束及抗滑桩快速施工也对边坡实现了有效的支护，保持滑坡体临时稳定。完善的排水系统（含坡面喷砼）有效地排除了坡体内及坡面地表水，阻截了产生滑坡的一个因素，为边坡进一步治理创造了条件。
6 结语及建议
（1）紫坪铺2条导流洞出口边坡运用综合方法分步进行治理，滑坡变形得到良好控制，坡体基本处于稳定，充分说明综合整治施工技术是成功的、可靠的，无论是应急施工措施还是永久治理方案都有针对性地解决了实时问题，取得了预期的效果。（2）紫坪铺导流洞出口高边坡的成功整治，为大江截流奠定了坚实的基础，也为工程其他标段的施工创造了条件，可以为类似工程所借鉴。（3）大面积高边坡治理属于系统工程，建议有关部门要进行统筹考虑，实施详细的地质勘探及建立完善的观测系统，在施工初期即有周密的设计、施工方案，有利于工程持续、有效地实施。