李玉峰，龐慶莊，晁燕安，何小鵬，郭進(jìn)揚(yáng)，劉袁春

(中國(guó)三峽建設(shè)管理有限公司烏東德工程建設(shè)部，云南 祿勸 650041)

烏東德水電站是金沙江下游河段四個(gè)水電梯級(jí)烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的最上游梯級(jí)，電站左岸隸屬四川省涼山州會(huì)東縣，右岸隸屬云南省昆明市祿勸縣，電站上距攀枝花市165 km，下距白鶴灘水電站182 km。烏東德水電站是我國(guó)實(shí)施“西電東送”戰(zhàn)略的骨干電源，也是我國(guó)“十三五”期間的重大支撐和標(biāo)志性工程，電站總裝機(jī)10 200 MW，多年平均發(fā)電量389.1億kWh。烏東德水電站因地理環(huán)境和位置條件等不利因素影響，發(fā)生崩塌、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)極大，加之施工高峰期人員密集，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害后極易造成群死群傷事故，因此做好烏東德水電站地質(zhì)災(zāi)害防治工作，是遏制重特大事故發(fā)生的重點(diǎn)管控領(lǐng)域，也是安全生產(chǎn)的必然要求[1]。

1 烏東德水電站常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型及分布

烏東德水電站地處川滇兩省山地的高山峽谷地帶，兩岸形成了高達(dá)1 000 m以上的峽谷高邊坡，地質(zhì)環(huán)境條件極為惡劣。烏東德水電站常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)有崩塌、泥石流、滑坡、地面沉陷等，其中崩塌、泥石流、滑坡對(duì)烏東德工程生產(chǎn)安全的威脅最大，也是施工過(guò)程中需重點(diǎn)防控的對(duì)象[2]。

1.1 崩塌

崩塌也叫崩落、垮塌或塌方，是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動(dòng)、堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象。烏東德水電站壩址區(qū)存在大量懸坡、峻坡，主要集中在左右岸高位自然邊坡上，是崩塌地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)，壩址區(qū)的自然邊左岸自上游紅崖灣溝至下游花山溝區(qū)域，長(zhǎng)度約為1 800 m，左右岸基本對(duì)稱(chēng)，左右岸分布有300余個(gè)塊體，潛在不穩(wěn)定傾倒巖體20余個(gè)，高邊坡整體穩(wěn)定，主要安全風(fēng)險(xiǎn)是不穩(wěn)定塊體、傾倒巖體等，受長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化、強(qiáng)降雨或震動(dòng)等外部因素影響，治理過(guò)程中可能發(fā)生崩塌。邊坡下方主要是交通道路和人員密集的施工場(chǎng)所，發(fā)生崩塌易造成重大安全生產(chǎn)事故。烏東德工程通過(guò)清理浮石和危石、掛設(shè)主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、開(kāi)挖支護(hù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急等措施，有效保障了高邊坡的安全運(yùn)行。

1.2 泥石流

泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯?、暴雪或其他自然?zāi)害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。烏東德壩區(qū)地形變化劇烈，山高谷深，暴雨集中，泥石流整體較為發(fā)育，工程區(qū)內(nèi)對(duì)施工安全構(gòu)成威脅的泥石流溝主要有陰地溝、豬拱地溝、磨槽溝、花山溝、沙地溝等。其中陰地溝、豬拱地溝和磨槽溝的出口分布于壩址左岸上游約5.9、4.1、2.7 km處，主要對(duì)堆場(chǎng)、永久道路以及下白灘砂石加工系統(tǒng)構(gòu)成威脅，花山溝出口位于壩址左岸下游泄洪洞出口水墊塘上方，主要對(duì)泄洪洞水墊塘施工構(gòu)成威脅；沙地溝位于金沙江右岸對(duì)外交通連接線(xiàn)，主要對(duì)交通安全構(gòu)成威脅。目前，各泥石流溝的排導(dǎo)槽、攔擋壩等工程治理措施均已實(shí)施，施工過(guò)程中不斷強(qiáng)化管理和應(yīng)急措施，近幾年運(yùn)行整體情況較好，未發(fā)生作業(yè)人員因?yàn)?zāi)致傷致亡事故。

1.3 滑坡

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。烏東德壩址區(qū)主要滑坡體有：金坪子滑坡、小橫山堆積體、陡皮坡滑坡等3處，此外開(kāi)挖工程棄渣等形成的渣場(chǎng)堆場(chǎng)等，也會(huì)產(chǎn)生滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。其中金坪子滑坡體位于壩址右岸下游，分為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ等5個(gè)區(qū)，金坪子滑坡Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ區(qū)處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)樞紐無(wú)直接影響，Ⅱ區(qū)前端臨江部位欠穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模有限，對(duì)工程建設(shè)與運(yùn)行不構(gòu)成威脅，但對(duì)該區(qū)域布置的生產(chǎn)輔助設(shè)施有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。小橫山堆積體位于金坪子營(yíng)地后緣西側(cè)，該滑坡體的中后部處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨和地震工況下，局部處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)民工營(yíng)地造成有一定影響；陡皮坡滑坡體位于新村營(yíng)地東側(cè)，布置有少量民工簡(jiǎn)易房，坡體整體上未出現(xiàn)變形失穩(wěn)的跡象，故地質(zhì)宏觀(guān)評(píng)價(jià)滑坡體整體基本穩(wěn)定，但在強(qiáng)降雨、加載、大挖大填等外因的誘發(fā)作用下局部可能產(chǎn)生蠕動(dòng)變形。目前烏東德工程各滑坡體經(jīng)完善排水系統(tǒng)、攔擋、減載等措施后，有效降低了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率。

2 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

2.1 工程措施[3-4]

2.1.1 崩塌工程治理措施

烏東德水電站崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要集中在壩址區(qū)兩岸的自然邊坡上。根據(jù)崩塌風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分布、危險(xiǎn)程度、經(jīng)濟(jì)性和可行性等綜合考慮，對(duì)壩址上方的邊坡浮石、危巖體等采取了清除、錨固和錨噴支護(hù)等措施，并在坡面系統(tǒng)覆蓋了主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，高程上分級(jí)布設(shè)了4～5層被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。為保證施工效率和安全，按照自上而下、分區(qū)分級(jí)的程序進(jìn)行處理。優(yōu)先完成坡面浮石和危巖體清理清除，危巖體和坡面錨噴支護(hù)以及主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)掛設(shè)視情況結(jié)合施工實(shí)施。

1)浮石和危巖體清除。對(duì)于規(guī)模小、穩(wěn)定性差、安全性低的危巖體，采用人工掛安全母繩配合風(fēng)鎬清除或手風(fēng)鉆打孔爆破清除。同時(shí)做好上下交叉作業(yè)的防護(hù)(見(jiàn)圖1)。受地形條件和施工手段限制，浮石和危巖體清除往往會(huì)有殘留，需要二次甚至多次清除。清除浮石和危巖體產(chǎn)生的石渣就近在低洼處砌筑填埋或用于砌筑攔石坎和截排水溝，解決出渣問(wèn)題。

圖1 清除浮石和危石(清撬)圖

2)危巖體錨固及錨噴支護(hù)。對(duì)于規(guī)模較大、處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定性較差的危巖體優(yōu)先考慮錨固措施(錨索、錨筋樁和錨桿錨固)，避免出現(xiàn)挖山不止的情況。對(duì)于表面破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育或下部有重要防護(hù)部位的危巖體或坡面，采用掛機(jī)編鍍鋅網(wǎng)噴混凝土或掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)噴混凝土等進(jìn)行封閉處理。錨固或錨噴支護(hù)作業(yè)過(guò)程中涉及的高危作業(yè)較多，需加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)管，確保安全。

對(duì)于已完成清除處理的危巖體，隨時(shí)間推移，受風(fēng)化和降雨等影響可能會(huì)產(chǎn)生新的危巖體或浮石等，需要定期巡查和清理，過(guò)程中可能會(huì)占用大量的人工，形成上下交叉作業(yè)后還可能會(huì)影響其他部位的施工進(jìn)度。因此，浮石和危巖體清除完畢后還須視情況采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)覆蓋、攔石坎和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)分級(jí)攔擋等措施作進(jìn)一步處理，對(duì)于重要部位可采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)進(jìn)行封閉(見(jiàn)圖2)。

圖2 邊坡噴射混凝土圖

3)加強(qiáng)排水規(guī)劃。降雨匯水以及施工廢水侵入巖(土)體，可能導(dǎo)致掩體受力變化和加載失衡，同時(shí)導(dǎo)致巖土體抗剪力變小，下滑力增加，進(jìn)而增大崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此存在崩塌風(fēng)險(xiǎn)的部位及周邊區(qū)域要規(guī)劃完善的截、排水系統(tǒng)，避免降雨匯水和施工棄水等無(wú)序排放，沖刷邊坡。

4)改變邊坡形狀。主要通過(guò)放坡和削坡處理，增加邊坡自身的穩(wěn)定性，進(jìn)而減小崩塌風(fēng)險(xiǎn)。

5)增加支擋設(shè)施。對(duì)于一些較難處理的浮石和危巖體，可以設(shè)置擋墻、增加主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，發(fā)生崩塌后，隔擋設(shè)施可以對(duì)崩塌體與人員和設(shè)備等有效隔離(見(jiàn)圖3)。

圖3 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和邊坡錨固圖

2.1.2 泥石流工程治理措施

1)治水措施。通過(guò)修建引水渠、排水渠、隧洞工程，調(diào)蓄引導(dǎo)泥石流溝流域的地表水，減少上游流域降雨匯水流量，改善泥石流形成與發(fā)展的條件，進(jìn)而降低泥石流發(fā)生的概率和規(guī)模。

2)排導(dǎo)措施。修建排導(dǎo)溝、導(dǎo)流堤等工程，規(guī)劃泥石流流徑，削弱泥石流強(qiáng)度(見(jiàn)圖4)。

圖4 泥石流溝排導(dǎo)槽圖

3)攔擋措施。修建攔擋壩、谷坊壩等攔截泥石流，防止溝床下切，抬高溝床基準(zhǔn)面，穩(wěn)住泥石流溝兩岸殘坡積、崩塌積體的部分坡腳，減少松散固體物參與洪水運(yùn)動(dòng)，削弱其強(qiáng)度，減小泥石流危險(xiǎn)性和破壞性(見(jiàn)圖5)。

圖5 泥石流溝攔擋壩圖

4)防護(hù)措施。修建護(hù)坡、擋墻等，保護(hù)泥石流影響區(qū)域內(nèi)的重要設(shè)施免受泥石流的沖擊。

5)避讓措施。布置在泥石流溝影響區(qū)且線(xiàn)路難以調(diào)整的公路、交通隧洞以及橋梁等，通過(guò)調(diào)整施工方案，以隧洞或棚洞形式從泥石流溝下方或上方穿過(guò)，或路改橋跨越泥石流溝，主動(dòng)避讓。

2.1.3 滑坡工程治理措施

金坪子滑坡位于金沙江右岸，屬于推移式滑坡體，是烏東德滑坡工程治理重點(diǎn)。根據(jù)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和成因不同，將金坪子滑坡分為五個(gè)區(qū)(如圖6)?？辈熨Y料和變形監(jiān)測(cè)資料表明，金坪子滑坡整體穩(wěn)定，僅Ⅱ區(qū)存在局部蠕滑變形，局部年變形量最大達(dá)0.5 m/年；Ⅰ區(qū)受下部Ⅱ區(qū)變形牽引影響，地表變形監(jiān)測(cè)速率約為0.07～0.12 mm/d。

圖6 金坪子滑坡分區(qū)示意圖

常見(jiàn)的滑坡治理措施中，削方減載一般適用于“推移式”滑坡治理，監(jiān)測(cè)資料表明金坪子滑坡Ⅱ區(qū)變形呈現(xiàn)“牽引式”變形的特征，后緣削方減載不會(huì)提高前緣穩(wěn)定性，反而會(huì)對(duì)其產(chǎn)生擾動(dòng)，故不宜采用。Ⅱ區(qū)規(guī)模達(dá)2 700萬(wàn)m3，抗滑支擋所需要的支擋力非常巨大，且滑體深厚，抗滑支擋的效率很低，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均不宜采用。

穩(wěn)定計(jì)算和監(jiān)測(cè)資料表明，地下水(降雨)對(duì)Ⅱ區(qū)滑坡的穩(wěn)定性影響很大，滑坡的變形速率與降雨的關(guān)系密切，雨季變形大、旱季變形小。Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)滑坡防護(hù)措施以排水為主，具體包括：地表排水系統(tǒng)、地下排水系統(tǒng)、沖溝防護(hù)等。

1)地表排水?？紤]Ⅰ、Ⅱ區(qū)地下水補(bǔ)排路徑，參考類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌考慮Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)的防護(hù)要求，在Ⅰ區(qū)古滑坡堆積體邊界以外3～10 m設(shè)置周邊截水溝，在古滑坡堆積體內(nèi)設(shè)置橫向排水溝，截排水溝總長(zhǎng)約3 500 m。

2)地下排水。Ⅱ區(qū)地下水主要來(lái)源于Ⅰ區(qū)，其地下水的防治主要是截?cái)啖駞^(qū)對(duì)Ⅱ區(qū)的補(bǔ)給，在Ⅰ區(qū)前緣基巖凹槽下10～30 m左右布置截水洞攔截通過(guò)Ⅰ區(qū)進(jìn)入Ⅱ區(qū)的地下水。為進(jìn)一步疏排進(jìn)入Ⅱ區(qū)的地下水、降低地下水位及暴雨工況下形成的暫態(tài)水荷載，在Ⅱ區(qū)地表變形相對(duì)較小的滑體中后部?jī)?nèi)布置2縱5橫7條地下排水洞。各條排水洞均布置在滑帶以下基巖中，距基巖頂板界線(xiàn)凈距6～15 m。排水洞頂拱布置30～50 m深的主排水孔，穿過(guò)滑帶引排滑床內(nèi)地下水。

3)沖溝防治。金坪子滑坡Ⅱ區(qū)下游發(fā)育阿擺大溝，區(qū)內(nèi)發(fā)育熊家水井大溝呈叉枝狀分布于滑坡體內(nèi)，上述沖溝向滑坡體內(nèi)補(bǔ)給地下水。

阿擺大溝高程1 130 m以上切割不深，對(duì)沖溝開(kāi)挖襯砌后形成周邊截水溝；高程1 130 m以下下切較深，采取對(duì)溝底適當(dāng)清理后襯砌、兩側(cè)邊坡防護(hù)的方案。

熊家水井大溝發(fā)育有2條支溝，下切深度相對(duì)較淺，將其順勢(shì)修挖后形成縱向排水溝，采用漿砌石砌護(hù)和砂漿抹面。為防止地表持續(xù)變形拉裂排水溝造成地表水入滲，在溝底襯砌之下設(shè)置10 cm厚中砂墊層，墊層下設(shè)一層防滲土工布。熊家水井大溝切割較深的部位亦采用溝底適當(dāng)清理后襯砌、兩側(cè)邊坡防護(hù)的方案。

2.2 管理措施[5]

1)持續(xù)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害安全評(píng)估。建設(shè)管理單位每年組織編制項(xiàng)目實(shí)施安全評(píng)價(jià)和地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，評(píng)估報(bào)告作為防災(zāi)減災(zāi)的設(shè)計(jì)依據(jù)，各單位根據(jù)原有的責(zé)任分區(qū)，制定推進(jìn)工作計(jì)劃，落實(shí)各項(xiàng)措施，實(shí)行“銷(xiāo)號(hào)制”，各單位管好自己的“責(zé)任田”。

2)健全群測(cè)群防安全監(jiān)測(cè)體系。烏東德水電站的建設(shè)管理單位組織各單位建立了建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位和現(xiàn)場(chǎng)協(xié)作單位的“五級(jí)”監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，工區(qū)在花山溝和電站右岸邊坡(雞冠梁子高邊坡)示范性的應(yīng)用了自動(dòng)化災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急管理平臺(tái)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流和崩塌的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)，依托信息平臺(tái)自動(dòng)發(fā)布監(jiān)測(cè)預(yù)警信息。人工與自動(dòng)化信息監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系的綜合運(yùn)用，有效保障發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患后，可以及時(shí)預(yù)警、迅速處置、快速撤離。

3)強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)隱患查改。目前烏東德水電站實(shí)行防災(zāi)減災(zāi)月度檢查、專(zhuān)項(xiàng)檢查、雨前雨后排查和日常巡視的“四個(gè)層級(jí)”的檢查工作機(jī)制，各類(lèi)檢查以通報(bào)和工作聯(lián)系單的方式進(jìn)行督辦，確保整改到位。

4)強(qiáng)化應(yīng)急管理工作。建設(shè)管理單位組織編制了地質(zhì)災(zāi)害防治方案和突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，積極開(kāi)展培訓(xùn)和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)急演練，廣泛宣傳辯災(zāi)、識(shí)災(zāi)、避災(zāi)知識(shí)，提升各級(jí)人員尤其是一線(xiàn)人員的應(yīng)急意識(shí)和應(yīng)急能力。

5)做好基礎(chǔ)保障工作。高效正確的應(yīng)急處置工作是減少災(zāi)害損失的最后保障，各單位在日常即做好應(yīng)急保障工作，主要包括應(yīng)急通訊、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急設(shè)備物資、應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍、經(jīng)費(fèi)和供水供電等保障工作，確保關(guān)鍵時(shí)刻“拿得出、用得上”。

3 結(jié) 語(yǔ)

烏東德水電站在建設(shè)過(guò)程中，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)高，施工人員設(shè)備密集，一旦發(fā)生崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，易造成人員重大傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)一種地質(zhì)災(zāi)害通常采用多種工程措施，同時(shí)輔以管理措施進(jìn)行綜合治理，基本達(dá)到了預(yù)期的效果。因此，做好防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)踐，對(duì)于指導(dǎo)烏東德水電站以及其他山地籌建在建工程防治地質(zhì)災(zāi)害具有一定的指導(dǎo)意義和示范作用。