金鸡滩水利枢纽船闸下游引航道边坡防护设计

金鸡滩水利枢纽船闸下游引航道边坡防护设计
梁若冰
【摘要】金鸡滩水利枢纽船闸下游左岸边坡大部分为膨胀土,有遇水膨胀,日晒开裂及易塌滑的特性.为此,结合勘探、试验成果及现场施工情况,提出防护设计方案,解决了边坡开裂及稳定安全问题,确保了整个船闸工程的顺利完成.
【期刊名称】《广西水利水电》
【年(卷),期】2010(000)002
【总页数】3页(P5-6,13)
【关键词】膨胀土;滑坡;排水盲沟;截水天沟;稳定;金鸡滩水利枢纽
【作者】梁若冰
【作者单位】广西南宁水利电力设计院,广西,南宁,530001
【正文语种】中文
【中图分类】U617.8;P642.22
1 边坡地质条件及滑坡的原因分析
广西金鸡滩水利枢纽船闸及引航道位于河道左侧,从上闸首到下游引航道末端全长约1 072 m,其中从桩号航0+570至航0+840的引航道左岸边坡大部分为膨胀土边坡,岸坡原地貌属于一级阶地,地形起伏不平,地面高程86～91 m。

(1)航0+570～航0+650段。

岸坡顶高程为93.5 m左右,上部地面较平,无植被,覆盖层厚2～8.5 m,为灰黄色粉砂粘土夹粘土,可塑～硬塑状态,底部与基岩(泥岩)接触
面夹一薄层的软质泥,手捏有滑感。

基岩面向河床侧倾斜,倾角5°～15°,产生滑动面在于土层与泥岩分界的接触面,滑动带宽约45 m,滑坡后缘沉降1～3 m,滑动体前缘土体被推动凸起,整个滑体横向裂缝纵多,土体松散;在滑动面往往有地下水渗出,地下水的补给来源主要是坡后的农田及降水的入渗,水量较少[1]。

由于地下水的渗压破坏作用、岩土结构面的变形作用以及开挖边坡临空面的诱导作用,边坡产生了滑坡。

(2)航0+650～航0+750段。

此地段原地形比较低洼,边坡顶部地面高程88～89 m,是坡谷中集水区排泄通道,有一小冲沟发育,汛期沟中常有水流动,排入右江。

该坡段的上部为粘土,下部为泥岩,岩土层均具有膨胀性。

此段泥岩为强风化泥岩,多呈土状,日晒干燥时坡面龟裂,遇水即膨胀软化,边坡极易失稳。

另外该坡段的土层与泥岩层界面地形具有往顺坡向缓倾(15°～20°),基岩面普遍有一层薄的软泥层,地下水多数由岩面渗出,增加了岩土接触面的润滑作用,从而产生滑坡[1]。

在施工过程未能及时做好防护,在施工开挖到75 m高程左右时,经两场大雨的冲刷,边坡开始崩塌。

滑动面首先出现在坡面土层与泥岩接触面,逐渐塌滑牵引上部坡顶,随多次滑动推移,滑坡体前缘土层鼓起,土体松散,数条横向裂缝展现在滑动面上,在上部滑动体的推力作用下,下伏基岩(泥岩)层也有变形现象。

(3)航0+750～航0+840段。

此段原岸边地形凸出河床,台地较平坦,高程为93.3～93.8 m,岩性主要有:上部覆盖层粘土、粉质粘土,可塑～硬塑状。

下伏基岩为灰色泥岩全～强风化,岩土日晒干燥后易产生龟裂现象,遇水软化松散,属较强的膨胀性土。

自由膨胀率41.8%～91.5%,膨胀力最大为54.1 kPa。

膨胀率为0.33%～0.70%,线缩率为1.66%～4.22%,按《广西膨胀土地区工业与民用建筑勘察设计,施工和维护条例》中表5及表6划分属于强的膨缩等级(Ⅱ)类[1]。

边坡开挖以后改变了原来的地形条件,施工过程航道基坑开挖到75 m高程,由于已开挖的坡段没有来得及防护,在雨水的渗入作用下,于2004年2月9日开始产生塌
滑,随着台地上的农田灌溉用水、渗透作用,大量雨水的冲刷及渗入,边坡不断塌滑扩展,由下而上逐渐坍滑,牵引上部土体造成滑弧延伸至92.5 m高程,破坏了坡顶平台
上的农田。

坡体纵向裂缝密布,局部坡面隆起,前缘部分土体鼓起,随着上部土体的推力,下部土体鼓起部分具有挤压滑面,擦痕极为明显,滑动体坡面横向裂缝很多,从滑坡体的表面形态看,主要有两组结构面起着破坏作用:一组为覆盖层与基岩接触面,倾向上游偏顺坡方向缓倾,角度15°～20°;另一组为一隐伏节理(小断层)f37,其走向线与
边坡大致垂直,倾向下游,倾角75°左右,两组结构面汇合交叉切割呈三角体,结构面中夹有软弱的泥质,抗剪强度很低。

根据所取代表性土层及泥岩作土工试验,综合分析提供边坡的物理力学指标建议值
参照表1。

表1 边坡土层物理力学指标(建议值)?
2 边坡防护设计
原边坡设计方案为M 7.5浆砌石护坡,厚400 mm,实土上铺设200 mm厚砂石垫层,坡比为1∶1.25～1∶2。

间隔10 m设一顺坡向的齿墙。

工程从2003年10月开始开挖,在开挖过程中碰到泥化夹层、滑坡体和膨胀土等地质问题,并且泥岩开挖暴露后未能及时进行坡面覆盖,坡面经过日晒及雨水作用后,表面土层软化,导致临时开挖边坡不稳定,局部边坡失稳发生塌滑,严重影响整体边坡安全,工程无法正常进行施工。

为了查明不良地质因素,为工程治理提供合理地质参数,2004年5月,南宁水电设计
院工程地质勘察处及广西水电科学研究院协作,针对不良部位进行补充勘探、试验。

在补充勘察报告的基础上,工程设计小组重新进行边坡稳定分析,并对边坡工程治理
采取了以下措施:
(1)为了保证边坡开挖能顺利的进行,将整个船闸及引航道中心线向外平移2 m,利用这2 m的空位分段建造临时C15砼挡土墙,为基坑安全开挖提供保障。

(2)整体边坡采用削坡处理方案,从上到下按三级坡比1∶2.5,1∶2,1∶2进行削坡,削除绝大部分原开挖后未及时覆盖所形成的松散土层,以减少坡面荷载,降低坡面土层
的下滑力。

(3)在桩号(航0+570～航0+840段)顺坡向设置排水盲沟,盲沟中对中间距为10 m。

盲沟设置在滑动面底部,深入岩土分界线下0.5,尺寸为(宽×深)1.1 m×1.0 m。

盲沟内回填透水性良好的砂砾石,底部埋设D100的软式透水管,通过透水管将坡面内流
水导入坡面马道排水沟中,尽量减少水分对土体稳定的破坏作用。

盲沟构造示意图
见图1。

图1 盲沟构造示意图
(4)在坡脚建造C15砼挡土矮墙,挡土墙墙顶高程为73.5 m,基础深入滑动面以下
2.5 m,砼挡土墙后回填砂砾石,利于坡面排水。

(5)对于3处滑坡体(航0+570～航0+590;航0+650～航 0+710;航 0+760～航
0+840),从上到下分三级按1∶3坡比清除滑坡体松动土体。

高程79.3 m以下回填砂砾石至设计坡面,坡比为1∶2,与上下游坡面相同。

在高程79.3 m处形成一个宽
约20 m的平台。

(6)顺坡面设置M7.5浆砌石齿墙,滑坡体回填处齿墙深入岩土分界线下0.5 m;未滑坡处齿墙深入浆砌石护坡下1 m;齿墙宽1 m,中对中间距为10 m。

浆砌石齿墙与
排水盲沟间隔布置。

(7)在坡顶设置截水天沟,沟下设置3 m深截水墙。

坡顶截水天沟和截水墙设置在滑坡体破裂面外,尽量远离坡顶(但应控制在征地范围内)。

截水墙下部设置一排透水管,透水管中对中间距为10 m。

构造示意图见图2。

图2 坡顶截水天沟构造示意图
(8)施工时严禁坡面全线开挖,坡面开挖应从上往下进行施工,应做到开挖一段就覆盖一段,减少阳光及雨水对坡面的破坏。

坡面开挖后先铺设0.3 m厚反滤料,再铺设
0.5 m浆砌石护面。

(9)浆砌石护坡从高程77.00 m设置D100排水管,梅花型布置,排距为2 m,孔距为
2 m。

3 结语
膨胀土边坡及其稳定性问题有其特殊性,有几个特点:①变形十分普遍与严重,大部分分布在边坡浅层;②变形快速且反复,表现为在边坡同一地点多次滑坡,牵引上行,显著的渐进性破坏;③与气候(尤其与降雨)、土质的特性、结构及风化程度等因素都密切相关。

根据本工程膨胀土塌滑边坡的地质及施工条件,提出的边坡防护设计方案是合理的,保证了工程的施工进度和船闸的正常运行。

本工程建成投产以来已经历4个洪水期,引航道边坡保持稳定。

参考文献
【相关文献】
[1]广西南宁水利电力设计院.金鸡滩左岸厂房、通航建筑物边坡补充地质勘察报告[R].南宁:广西南宁水利电力设计院,2004.。