官地水电站右岸导流洞斜出洞方案边坡稳定分析及处理

官地水电站右岸导流洞斜出洞方案边坡稳定分析及处理
马行东
【摘要】介绍了官地水电站右岸导流洞出口边坡工程地质概况,根据地质情况对导流洞斜出洞方案边坡进行稳定分析评价以及出口边坡支护处理.监测成果表明,坡体处于稳定状态,出口边坡优化设计合理,同时为复杂地质高边坡条件下超大断面地下洞室出洞布置积累了经验.
【期刊名称】《水电站设计》
【年(卷),期】2012(028)004
【总页数】2页(P101-102)
【关键词】导流洞;斜出洞;稳定分析;边坡;处理;安全监测;官地水电站
【作者】马行东
【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072
【正文语种】中文
【中图分类】TV223.34
1 前言
官地水电站工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电系统建筑物组成,碾压混凝土重力坝坝型，右岸地下式厂房。

工程采用左、右共两条隧洞导流布置型式，洞身断面16m×19m(宽×高)，均为城门洞形。

右岸导流洞洞长1 018.6m，导流洞进口高程为1 204m，出口高程为1 199.88m。

2 右岸导流洞出口边坡工程地质概况
出口段位于渡口沟附近，谷坡走向近EW，倾向N，地形坡度25°～40°。

覆盖层
厚5～10m，主要为坡积碎石土及洪积块碎石夹土，基岩为枕状玄武岩及火山角砾岩。

导流洞原来出口为(右导)0+942.116m，后来由于高线公路边坡塌方和根据地质情况进行了几次优化设计。

现在采取斜向出洞，边坡不进行开挖，内侧出洞桩号为0+992.8m，中心线桩号为0+987.6m，外侧为0+982.4m。

(1)内侧坡：边坡从桩号0+982.4m高程1 221m开始到桩号1+074.4m高程1 204m结束，两个边坡高度约为17m。

F6断层通过，发育有3条错动带fyd36、fyd41和fyd42，错动带特征见表1；节理主要发育2组①N30°～
40°W/NE∠20°～30°，②SN/E或W∠10°～15°或40°～80°，节理面平直光滑，
裂面锈染，间距10～30cm，张开宽度一般为1～5mm，充填岩屑或泥漠。

节理
受岩性影响，一般延伸较短。

由于受断层、错动带和节理裂隙的影响，内边坡岩石破碎，以Ⅴ类岩体为主，但由于边坡较矮，经处理后整体是稳定的。

(2)洞脸坡：基岩为枕状玄武岩及火山角砾岩，岩体呈强风化、强卸荷，以Ⅴ类岩
体为主。

由于受右高线公路边坡塌方的影响，从右高线公路高程1 324m以下到
导流洞出口边坡的覆盖层被带下一部分，后经过高压水的冲洗，边坡只局部存在很浅的覆盖层，边坡的坡度约为50°。

节理主要发育3组：①N10°～
20°W/SE∠15°～35°；②N30°～40°W/NE∠20°～30°，③SN/E或W∠10°～15°
或40°～80°。

节理面平直光滑，裂面锈染，间距10～30cm，张开宽度一般为
1～5mm，充填岩屑或泥漠。

根据工期的需要和实际地质情况，经多次讨论后进
行优化，导流洞采取斜向出洞、不开挖强支护的方式，整个边坡采取锚索(7排锚索，吨位在100～150t)、锚筋束和锚杆，并且采取挂网喷混凝土的方式进行支护。

监测资料表明，边坡是稳定的。

(3)外侧坡：外侧边坡从桩号0+992.8m高程1 221m开始到桩号1+080m高程
1 204m结束，边坡高约17m，发育F6断层和7条错动带(见表1)。

节理主要发育3组：①N10°～20°W/SE∠15°～35°；②N30°～40°W/NE∠20°～30°；
③SN/E或W∠10°～15°或40°～80°。

节理面平直光滑，裂面锈染，间距10～30cm，张开宽度一般为1～5mm，充填岩屑或泥漠。

节理受岩性影响，一般延伸较短。

由于受断层、错动带和节理裂隙的影响，外边坡岩石破碎，以Ⅴ类为主，但由于边坡较矮，经处理后整体是稳定的。

表1 右岸导流洞出口内、外边坡错动带特征组数产状错动带宽度/m长度/m位置主要地质特征fyd33SN/W∠70°～80°0.10～0.2010外边坡主要由角砾岩组成,压扭性fyd34N65°W/NE∠30°～35°0.10～0.2020外边坡主要由角砾岩组成,压扭性fyd35SN/W∠35°～45°0.10～0.2010外边坡主要由角砾岩组成,压扭性
fyd36N60°～70°W/SW∠70°～80°0.10～0.3030内边坡主要由角砾岩组成,压扭性fyd39N60°～70°W/SW∠70°～80°0.10～0.2030内边坡主要由角砾岩组成,压扭性fyd41N20°～40°W/NE∠60°～70°0.10～0.2030内、外边坡主要由角砾岩组成,压扭性fyd42SN/W∠45°～50°0.10～0.2010内边坡主要由角砾岩组成,压扭性
3 斜出洞方案边坡稳定分析评价
出口边坡岩体为Ⅴ类和Ⅳ类围岩。

根据低线开挖揭示的地质情况，揭示无控制边坡整体稳定的结构面，但存在局部不稳定块体，边坡全强风化、强卸荷岩体深厚，边坡稳定性差。

在2006年7月，右高线公路发生较大规模的塌方，造成右导出口一直不具备施工条件，对出洞点进行第二次调整，斜向30°出洞(开挖跨度21.8m)，出洞口后退20m，仅对边坡进行了局部开挖，洞顶以上最大开挖高度约40m。

4 出口边坡支护处理
受右高线边坡塌方影响，右导出口不具备施工条件，同时考虑到工期影响，最终调整右导出口采取斜向47°出洞(开挖跨度27.9m)，直接出洞，不对边坡进行开挖。

考虑到斜出口可能产生较大的侧向压力，边坡很容易发生失稳，故对该边坡采取了强支护。

支护方式如下：边坡表层挂钢筋网喷10cm厚C20混凝土封闭；1
303m高程以上边坡设3m和6m锚杆，间隔设置，锚杆直径φ25，间排距2m；
1 303～1 241m高程之间的边坡用4.5m和9m锚杆间隔设置，锚杆直径φ25，间、排距1.5m；1 241m以下边坡进行固结灌浆，内插锚筋束；1 303m高程以下边坡在1 271、1 263、1 255、1 247、1 237、1 229和1 225m高程采用锚索进行深层加固。

150t锚索(1 225m高程锚索按120t张拉)，长度40m(1 225m 高程锚索长度50～25m)。

外测边坡采取固结灌浆及贴坡混凝土挡墙处理。

5 安全监测成果分析
5.1 内观监测成果
(1)锚索测力计：锚索测力计受力无明显变化，测值平稳，目前损失3%～8%。

锚杆应力计：部分仪器安装初测值较平稳，后由于附近进行锚筋桩钻孔施工，测值有些跳跃现象，但近期无大的发展。

(2)锚杆应力计：多数锚杆应力计受力变化平缓。

(3)多点位移计：多数多点位移计各段位移无明显变化，位移量值微小。

(4)测斜孔：测斜孔深度测值无大的变化。

(5)渗压计：地下水位无明显起伏。

从整个监测过程来看，右岸导流洞出口边坡各监测部位，除个别测点物理量当前有较明显变化外，大部分测点各均呈小量级上下波动状态，各物理量历时过程曲线变化平缓，无突变点发生，表明边坡岩体在整体上是处于稳定状态的。

5.2 外观监测成果
右岸导流洞出口边坡典型外观测点的历时位移过程曲线简要评述：测点的平面和垂直方向无明显变化，累计量值呈稳定趋势。

边坡大部相对稳定，局部区域仍在缓慢变形，但不明显。

6 结论
(1)右岸导流洞进口边坡主要由强卸荷岩体组成，边坡岩体自稳能力差，开挖坡比大于稳定坡比，经锚索、锚筋束、锚杆和挂网喷混凝土等加固处理后，监测成果反映，目前坡体处于稳定状态。

(2)在设计及施工过程中，根据实际地质条件，提出了出口边坡优化建议。

出口采用斜向出洞，边坡未进行开挖，总计减少开挖量67万m3，节约了大量的工程投资，缩短了工期。

(3)该设计施工优化方案,为复杂地质高边坡条件下超大断面地下洞室出洞布置积累了经验。

对于复杂地质陡峻高边坡的治理应尽量减少对原边坡的扰动,采取预应力锚杆(锚索)等主动支护手段。

(4)鉴于右岸导流洞地质条件复杂，建议在运行期加强进出口边坡、洞室围岩，特别是进出口段、断层带附近、不利结构面组合段的变形监测及分析工作，以便及时掌握岩体变形情况，确保洞室围岩及边坡的稳定。