西龙池抽水蓄能电站下水库工程 库岸公路以上高边坡地质环境及其治理.pdf

347 西龙池抽水蓄能电站下水库工程 库岸公路以上高边坡地质环境及其治理 西龙池抽水蓄能电站下水库工程 库岸公路以上高边坡地质环境及其治理 杨杨 涛涛 刘国林刘国林 （武警水电二总队第七支队） 【摘 要】 【摘 要】 根据西龙池抽水蓄能电站下水库工程库岸公路以上高边坡地质环境状况，认真分析 其地质成因，深入研究地质构造及开挖后岩层的不稳定情况，针对性地提出相应的治理措施。 【关键词】 【关键词】 西龙池抽水蓄能电站 高边坡 地质 治理 1 工程概况 西龙池抽水蓄能电站下水库为建在深覆盖层基础上的岸边式水库，由一座堆石坝和库 岸围成。库盆采用全库防渗，其中库内坝坡和库底采用沥青混凝土面板防渗，库岸为钢筋 混凝土面板防渗。堆石坝坝顶高程 840m，坝顶轴线长度 537m，坝顶宽 10m，库岸公路长 1722m，大坝上游坝坡 12，下游坝坡 11.7。 2 库岸地层岩性特征和地形地貌 组成库岸的地层自下而上（由老至新）为张夏组∈2z、崮山组∈3g、长山组∈3c、 凤山组∈3f、冶里组Ｏ1y、亮甲山组Ｏ1L、下马家沟组Ｏ2x和上马家沟组Ｏ2s；库 底为第四系覆盖，一般厚度 20.0～40.0m，局部深达 100 余米，下伏基岩为徐庄组（∈2x） 和张夏组（∈2z）的岩石,库岸公路以上边坡出露的岩层以薄～厚层状灰岩为主，缓倾向于 山里，整体有利于自然边坡的稳定。 下水库位于现西河村北大龙池沟的洪积扇上， 冲沟的发育方向为 SW230,沟底地面高 程 750.0～830.0m，比降 18％；沟谷地形较开阔，库内长 480.0m；两侧岸坡山顶高程为 1400.0～1534.0m，与库底的相对高差为 600.0～700.0m，呈陡缓相间的“梯坎”状；左侧 库岸冲沟发育，沟底坡降很大，局部被切割成“墙”状山脊，发育有悬谷，多处岩体表面 存在危岩；右侧库岸则为陡立的岩壁；库岸四周均为高边坡，围成了一天然库盆，有利于 建坝造库。 下水库库岸及坝肩岩体岩性多为灰岩，其强度高，但硬度低、性脆，部分边坡岩性软 硬相间， 受地质结构运动控制， 形成陡缓不同的 “阶梯” 状岸坡。 其中陡立地形高差为 60.0～ 300.0m。由于自然边坡的走向多受较长大结构面控制而成，致使边坡顶部的岩体易于沿构 造裂隙产生向库内的卸荷。凸出坡体的地段，具有一定规模的卸荷结构体。这类卸荷体往 往因为其底部软岩层承载力低，而在底部软岩层中形成倾向坡外的剪切追踪面，导致山体 沿后缘结构面向临空一侧卸荷张开，而形成危岩，工程开工前期就专门对库岸的多处危岩 进行了处理。库区内断裂发育，形成规模较大的冲沟及高差较大的陡壁，山体内冲沟深切， 山体完整性较差。 3 库岸边坡地质构造及其影响 下水库构造部位处于一宽缓背斜轴部，轴线沿库底及右侧库岸通过，左侧库岸位于轴 部的 SE 侧，岩层产状 320～330NE∠8～12。下水库发育有工程区第二断裂束，断层 较发育，按走向可分为①NE35组F103、F112 等，属张扭性，垂直断距 2.0～20.0m， 破碎带宽 0.5～3.0m；②NW30组，F309、F501 等，属张扭性，垂直断距小于 5.0m，破 碎带宽 2.0～10m； ③NW80组 F104 等， 属扭性， 垂直断距 10.0～30.0m， 破碎带宽 2.0～ 5.0m，该断层横贯库区。 348 裂隙主要有四组（见下述） ，以前三组最为发育,均为高倾角，属张扭性，大部分闭合 或充填泥钙质，缓倾角裂隙不发育。 ① NE30～40SE或 NW∠70～85 ② NW10～20SW或 NE∠70～89 ③ NE70～80SE∠70～89 ④ NW70～80SW∠72～88 总之，库岸公路以上高边坡，断层、裂隙发育，地质情况复杂。其中，右坝肩边坡地 从其 120m 宽区域边坡开挖后揭露的情况看， 设计开口线内库岸公路以上边坡高度近 60m， 中上部主要为厚层状灰岩，下部主要为薄层状灰岩；边坡表层风化强裂，裂面溶蚀夹泥， 岩体结构松弛，稳定性差；中下部岩体较完整，开挖后的岩壁光爆孔痕清晰。在桩号 K0010～K0080 边坡出露有两条断层 （断层 F501 NW35NE∠85和断层 F329 NW30 NE∠74） ，均为张扭性断层，断层间距约 70m， 其中断层 F329 及其影响带宽约 18m， 断层内岩体结构碎裂，强风化夹泥，质地松软。另外，在桩号 K0100 边坡处有一裂隙面 为后缘切割面，其平均宽度为 3～5cm，与其倾向相反的两条长大裂隙切割，成为一潜在的 不稳定岩体。 4 治理措施 根据库岸不良的地质环境状况，为了保证库岸公路以上高边坡开挖后的安全与稳定， 对影响边坡稳定的地质问题，其治理的主导思想为技术可行、施工方便和造价合理，主 要措施为锚固支护和排除岩体渗水。对已开挖揭露的高边坡，本工程拟采取以下主要治理 措施 （1）对边坡坡顶出露的断层和裂隙，先进行封闭，并做好库岸开口线外截排水沟的施 工，防止裂面受到雨雪渗透和溶冻冰劈作用，裂隙进一步张大。对受断层切割的部分边坡， 开挖时则放缓边坡的坡度，以利其自身稳定。 （2）部分岩面上设置排水孔，孔径 D50mm，孔深一般为 30cm，间排距为 3m3m， 梅花形布置；在断层内和较大裂隙面附近增设长排水孔，排水孔深 3m，向外倾角 10， 间排距为 3m3m，梅花形布置，以利于及时排除岩体内的渗水。 （3）岩体较为完整的库岸坡面，开挖后素喷混凝土保护，以防岩面继续风化，喷射混 凝土的标号为 C20， 喷射厚度为 10～15cm， 局部不稳定的小块岩体， 设随机锚杆进行锚固。 （4） 岩体较为破碎但不存在较大失稳结构体的库岸坡面， 开挖后及时采取在岩面上布 置系统锚杆进行挂网喷混凝土的方法进行保护，系统锚杆直径为 Φ22，锚杆长度 3.15m， 锚入岩石 3m，间排距 2m2m，梅花型布置，锚杆方向尽量垂直于裂隙面；挂网钢筋直径 为 Φ6，间距 20cm；喷射混凝土的标号为 C20，喷射厚度为 15cm。 （5）当库岸坡面存在贯穿性长大裂缝，并与边坡走向夹角较小（一般小于 30） ，而 形成不稳定的三角状结构岩体或薄层失稳岩体时，则在挂网锚喷支护的基础上，设置加长 系统锚杆，锚杆直径为 Φ25，锚杆长度 5.2m，深入岩石 5.0m，间排距 2m2m，梅花型布 置，以加强锚固力量和锚固深度。 （6） 当库岸坡面受到多组长大裂隙深切或受断层影响形成体积较大， 岩层较厚的不稳 定岩体，在设置系统锚杆、做好挂网锚喷支护的基础上，另增设预应力锚索进行加固处理。 根据地质情况和受切割的岩体厚度不同，锚索的长度不等，以能锚住岩层为准，间排距可 为 5～6m，梅花型布置，倾角与导致岩体塌滑裂面尽量垂直。 5 结语 西龙池下水库库岸地质情况相对复杂，库岸公路以上高边坡失稳岩体较多，如不进行 恰当的处理，必将危及工程顺利施工及水库日后的安全运行。施工过程中，只有根据库岸 边坡不同区域揭露的岩层情况，认真研究分析其产生的地质原因和可能发生的岩体失稳情 况及造成的危害，针对性地采取不同的治理措施，才能保证高边坡的安全与稳定，并且需 不断优化施工方案，才能真正做到技术上可行、施工上方便和工程造价上的经济合理。