1、南欧江六级电站厂房后边坡施工期监测成果分析摘 要南欧江六级电站厂房后边坡地质条件复杂，施工期间，多次发生险情，并发生一次导流洞出口塌方，通过安全监测，对边坡变形动态及时监测和预报，避免或减少工程损失，保证了工程施工顺利，根据监测成果分析，为了解厂房后边坡的稳定性，进行安全评价及边坡支护方案的调整提供了重要依据和有力支持。 关键词厂房后边坡 施工期 安全监测 成果分析 中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0283-03 1.工程概况 南欧江六级电站位于老挝丰沙里省境内，是南欧江流域由下游自上游开发的第六个梯级电站。工程等别为二等大（2）型工程，电
2、站由复合土工膜堆石坝、溢洪道、放空洞、导流洞及引水发电系统组成。电站以发电为主，总装机容量 180MW，死水位 490m，正常蓄水位 510m，相应库容 4.09108m3，调节库容 2.46108m3，具有季调节性能。 发电厂房为岸边式地面厂房，位于左岸，厂房后边坡岩性由板岩夹变质粉细砂岩组成，为斜顺向坡，开挖边坡坡度陡于岩性倾角，存在顺层滑动破坏的可能，边坡稳定条件差，而边坡稳定对厂房施工期和运行期的安全至关重要。 厂房后边坡紧靠导流洞出口边坡，导流洞出口边坡在施工过程中，于 2013 年 5 月发生塌方，引起导流洞出口和厂房后边坡产生了较大的变形开裂现象，在此之后，根据监测情况，导流洞出
3、口和厂房后边坡为不稳定边坡，必须采取工程处理措施，才能确保边坡安全。根据边坡监测数据和计算结果，采取了削坡减载、预应力锚索、锚拉梁等工程处理措施，与此同时，开展了对边坡稳定性的监测工作。 2. 监测设计 该项工程监测点布置的基本原则是：综合考虑工程岩体受力情况和地质结构特征，并重点布置在最有可能发生滑移，对工程施工及运行安全影响最大的部位。由于厂房后边坡的监测工作是在发生塌方之后进行的，为了监测在清坡、削坡和加固处理过程中边坡的稳定性，监测仪器的埋设是随着边坡开挖支护工程的进展情况而实施。目前边坡已支护完成，整个厂房后边坡监测工作可划分为三个部分，即 EL.511m 以上边坡、厂房后边坡和导流
4、洞出口边坡。根据工程地形、地质、加固处理措施及监测情况等条件，边坡监测重点以变形、支护效应为主。 1）表面变形监测：在边坡开口线、各级马道上布置了表面变形监测点，采用极坐标法监测边坡表面的水平位移和垂直位移，共布置变形观测墩 18 个。 2）深部变形监测：深部变形主要采用测斜孔，在 525m 高程马道布置了 3 个测斜孔，490m 高程马道布置了 2 个测斜孔。 3）支护效应监测：根据边坡的支护措施，主要对锚索的加固效果进行监测，共布置了 13 台锚索测力计。 通过上述监测设施对厂房后边坡浅部、深部变形以及支护措施实施后的边坡稳定情况进行持续监测，及时了解厂房后边坡变形的时间、空间分布规律，为
5、边坡的稳定性评价及动态调整支护措施提供了参考依据。3. 监测成果分析 3.1 EL.511m 以上边坡 （1） 表面变形监测 511m 高程以上边坡自加固处理以来，边坡变形速率随着加固荷载增加而降低，但位移趋势不变，降雨影响较明显；分析如下： 该边坡自 2013 年 5 月开始出现变形，2013 年 68 月雨季中，各测点变形有所加速，水平位移平均速率为 3.9mm/d，垂直位移平均速率为3.1mm/d，2013 年 9 月初 515m、520m 高程两排锚拉梁施工后，变形速率有所减缓，2013 年 911 月份水平位移平均速率为 1.2mm/d，垂直位移平均速率为 0.8mm/d，2013
6、年 12 月 13 日16 日连续强降雨后，变形速率又进一步增大，水平位移速率增至 1.4mm/d，垂直位移速率增至1.2mm/d，2013 年 12 月底 526m 高程锚拉梁张拉后，该区域边坡变形速率又有所降低，2014 年 13 月份水平位移平均速率为 0.6mm/d，垂直位移平均速率为 0.1mm/d，进入 4 月份受厂房基坑开挖的影响，边坡变形速率又有所回升，水平位移平均速率为 1.5mm/d，垂直位移平均速率为1.3mm/d。该区域边坡水平变形速率接近垂直变形速率，各测点的水平合位移明显大于或接近垂直位移，水平合位移方向大致相同，说明 510m 高程以上边坡属整体移动，且没有收敛的
7、趋势，如图 1 所示。 （2） 深部变形监测 利用测斜孔监测边坡内部变形情况，它能及时发现滑动面的出现、确定滑动面的位置和监视滑动面的发展及稳定性等。通过位移深度关系曲线，清晰地反映了测孔岩体内部沿钻孔深度的水平位移，由于边坡处于变形状态，525m 高程三个测斜孔均在埋设后几天就出现明显滑动带。 525 高程马道 CBP-IN-01（R）测斜孔在 2013 年 7 月 21 日开始观测，由相对位移-深度曲线知，CBP-IN-01（R）测斜孔在地表以下734m（491518m 高程）存在位移波动；孔口位移变化情况为：2013年 9 月初 515m、520m 高程锚拉梁张拉前，孔口顺坡向位移速率较
8、快，为3.27mm/d，张拉后 2013 年 911 月份位移平均速率为 1.12mm/d，12 月份为 1.75mm/d，2013 年年底 526m 高程锚拉梁施工后，2014 年 13 月份位移平均速率为 0.36mm/d，进入 4 月份随着厂房基坑开挖，边坡内部变形速率又有所回升，位移平均速率为 1.64mm/d。由累计位移-深度曲线看，孔口至孔深 8m 范围内各测点位移接近一致（表现为铅直线段） ，表明该段岩体沿滑动面整体移动。近期测孔顺坡向位移变化速率有所增大，从相对位移-深度曲线看，主要是孔深 31.533m 处位移增大引起。 CBP-IN-02（R）测斜孔在 2013 年 7 月
9、 20 日开始观测，在锚拉梁张拉前，孔口向河床位移平均速率为 2.96mm/d，2013 年 9 月张拉后位移速率为 0.52mm/d；由相对位移-深度曲线知，CBP-IN-02（R）测斜孔在地表以下 1128m（497514m 高程）存在位移波动；孔深 14.5m 处位移变化较大，比孔口累计位移量大，与该处的地质条件有关，依据孔内摄像和施工情况，当时钻孔至 15m 时就出现地下水，1315m 孔壁较破碎，有掉块、空洞现象，说明该处存在软弱构造带。由于该孔变形大，测斜仪探头无法正常下放到孔底，至 2013 年 10 月份停止观测。2014 年 4 月在原测孔旁重新钻孔安装一套测斜管，于 4 月
10、 18 日起测，由相对位移-深度曲线知，新孔主要位移变化区域在 1838m，位移错动最大部位在孔深26.5m 处，目前该孔有顺坡向位移的趋势，孔口顺坡向位移为 8.49mm。 CBP-IN-03（R）测斜孔在 2013 年 11 月 19 日开始观测，由相对位移-深度曲线知，CBP-IN-03（R）测斜孔在地表以下 7.534m（491517.5m高程）存在位移波动，其中孔深 7.510m 和 2330m 为主要位移变化区域，孔深 24、29m 相对位移分别为6.83/10.05/16.87mm、5.56/7.85/12.50mm（比较时间为：2013.12.25/2014.2.26/2014
11、.4.25） ，可见位移仍有增大趋势；该孔取芯情况为：011.7m 为粘土，11.7m 见岩石，11.735m 岩芯破碎，取芯率较低，其中在 16.821m、2123m 和 3133m 岩芯中夹有细砂，2628m 岩芯中存在夹泥层，3544m 岩芯相对完整；实测数据和岩芯对比看，测孔位移主要是岩芯中夹的细砂引起。孔口位移变化情况为：2013 年 1112 月份位移平均速率为 1.37mm/d，2013 年年底 526m 高程锚拉梁施工后，2014 年 13 月份位移平均速率为 0.37mm/d，进入 4 月份受厂房基坑开挖的影响，边坡内部变形速率又有所回升，位移平均速率为 1.09mm/d。由
12、累计位移-深度曲线看，该测孔仍有顺坡向位移的趋势，从相对位移时间过程线看，目前该孔位移增大主要是孔深 2330m 处错动较大引起。 （3） 预应力锚索监测 515m、520m 高程两排锚拉梁共设计了 42 根预应力锚索，设计荷载为1000kN，于 2013 年 9 月 1 日张拉完毕，其中 520 高程设置了两根监测锚索，CBP-PR-01（R）测点锁定荷载为 946.7kN，锁定后荷载一直处于增长的状态，荷载最大达 1217.5kN，2013 年 10 月 18 日锚索荷载突然减小，目前为 287.7kN；CBP-PR-02（R）测点锁定荷载为 932.9kN，锁定后荷载先缓慢衰减后处于增长
13、状态，荷载最大达 1088.3kN，2013 年 10 月 16 日锚索荷载大幅降低，目前为 32.8kN，已处于自由状态。 目前 520m 高程两台监测锚索基本无锚固效果，荷载快速降低，应是边坡变形影响下，锚索内锚固段松动引起，也表明锚固段岩体相当复杂。从目前情况看，520m 高程其余锚索有可能也发生了类似情形，该排锚索对边坡的锚固作用可能已降低。 515m 高程监测锚索 CBP-PR-03（R）锁定荷载为 1024.7kN，目前荷载为 869.0kN，预应力损失 155.8kN，损失率为 15.2%，该锚索锁定后荷载一直处于缓慢衰减的状态。在变形体内的锚索如果锚头锚固在不动或基本不动的岩体
14、上，则因堆积体变形锚索拉长而增加荷载，而该锚索所在部位堆积体产生了变形，锚索荷载在经卸荷后不但不增加，甚至还会减少，造成这种情况可能为：因钻孔深度不够，锚头没能锚固在不动或基本不动的岩体上，内锚固段岩体质量差，岩石破碎。 综上分析，判定 515、520m 高程锚索对边坡稳定的加固作用基本不大，于 2013 年 12 月底在 526m 高程新增了 13 锚索，设置了一根监测锚索，该锚索锁定荷载为 1141.9kN，目前荷载为 1311.8kN，较锁定时增加了 169.8kN，荷载变化曲线见图 3；该测点自 2014 年 3 月下旬起荷载增速较快，为 4.4kN/d，目前荷载量已接近锚索过载量，在
15、边坡变形持续下，可能会发生锚索拉断情况。该锚索在锁定后 30 天内荷载有所衰减（74.2kN） ，之后缓慢增加，该锚索荷载衰减原因与地质情况和施工有关，由于边坡堆积体属弹塑性材料，存在空隙，监测锚索张拉时使岩土体压缩，但当应力释放时所产生的变形不能够完全恢复，同时张拉周围锚索时，引起受荷区进一步压缩变形，使得先前已张拉监测锚索预应力产生进一步损失，说明该区域岩土体较松散。 3.2 厂房后边坡 （1） 表面变形监测 470m 高程 CBP-TP-03 测点于 2013 年 5 月 18 日建立，该测点从起测至 9 月下旬水平位移变化速率较快，为 1.9mm/d，2013 年 9 月下旬45447
16、0m 高程两排锚索张拉后，该测点位移得到了有效抑制，变化速率接近于零，处于稳定状态，2014 年 2 月中旬引水支管开挖，受施工影响，促使该测点位移变化速率又有所回升，其水平位移变化速率为 2.1mm/d，垂直位移变化速率为 0.8mm/d。470m 高程 CBP-TP-10（R） 、CBP-TP-03（XZ）和 490m 高程 CBP-TP-07（R）测点的变化规律和 CBP-TP-03 测点一致，目前其水平位移平均变化速率为 1.9mm/d，垂直位移平均变化速率为 0.9mm/d。这四个测点位于厂房 1#、2#引水支管上方，其主位移方向基本一致，表明该区域位移属整体移动。 470m 高程马
17、道下游侧、厂房安装间上方的 CBP-TP-11（R）测点位移变化量不大，水平合位移为 31.6mm，垂直位移为 7.6mm。 （2） 深部变形监测 490m 高程 CBP-IN-04（R）测斜孔在 2013 年 11 月 21 日开始观测，由相对位移-深度曲线知（图 2-10） ，该测斜孔在孔深 3.5 处有一错动带，最大错位为 20.39mm（2014 年 2 月 23 日） ，现该错动带基本处于稳定，目前孔深 19.522.5m（467.5470.5m 高程）存在的位移波动，是主要位移变化区域，孔深 20.5、22m 相对位移分别为-2.04/-7.63/-9.59mm、2.12/6.71
18、/12.54mm（比较时间为：2013.12.25/2014.2.26/2014.4.25） 。孔口位移变化情况为：2013 年1112 月份位移平均速率为 0.51mm/d，2014 年 13 月份位移平均速率为 0.09mm/d，进入 4 月份随着厂房基坑开挖，边坡内部变形速率又有所回升，位移平均速率为 0.35mm/d。由累计位移-深度曲线看，该测孔仍有顺坡向位移的趋势，从相对位移时间过程线看，目前该孔位移增大主要是孔深 19.522.5m 处错动增大引起。 （3） 预应力锚索监测 厂房后边坡 470m490m 高程张拉了 34根锚索，设计荷载为 1000kN，其中安装了两台锚索测力计，
19、张拉锁定后荷载缓慢衰减，4 个月后达平稳并维持小幅波动状态，预应力损失率最大为 5.3%。454m470m 高程边坡张拉了 54 根锚索，设计荷载为 1800kN，安装了四台锚索测力计，锁定后荷载处于缓慢衰减的状态，损失率最大为 7.4%。该部位锚索测力计荷载没有因边坡松弛变形而出现荷载增加，应是锚索张拉后运行时间短未受力引起。 3.3 导流洞出口边坡 （1） 表面变形监测 490m 高程 CBP-TP-08（R）测点位移较显著，目前其水平合位移为70.0mm，垂直位移为 16.7mm。490m 高程 CBP-TP-09（R）和 470m 高程CBP-TP-12（R）测点位移量较小。 （2）
20、深部位移监测 490m 高程 CBP-IN-05（R）测斜孔于 2013 年 11 月 24 日起测，该孔钻孔取芯情况为：02.4m 为粘土，2.411m 岩芯破碎，1113m 岩芯完整，1317m 岩芯较破碎，1720m 岩芯较完整。截止 12 月 16 日孔口向河床位移为 18.03mm，向下游位移为 25.00mm，合位移 30.82mm，由图 4知，该孔在地表以下 11.5m 深处出现位移突变，并形成一个 0.5m 厚的错动带，顺坡向最大错动位移为 11.27mm（2013 年 12 月 16 日） ，由于错动面（孔深 11.5m）的相对位移逐渐增大（图 5） ，致使测斜仪探头在错动面
21、处被卡住，已无法正常到达孔底观测。 2014 年 2 月 23 日在原孔附近重新钻孔安装一套测斜管，由相对位移-深度曲线知，该测斜孔在孔深 3.0m、11.5m 处存在错动带，且有增大的趋势，孔深 3.0、11.5m 相对位移分别为0.06/2.28/4.55mm、0.14/2.12/3.15mm（比较时间为：2014.2.26/2014.3.26/2014.4.25） 。原测孔和新测孔反映的位移情况基本一致，由累计位移-深度曲线看，新孔仍有顺坡向位移的趋势，从相对位移-深度曲线知，目前该孔位移增大主要是孔深 3.0 和 11.5m 处错动带位移增大引起。 3.4 预应力锚索监测 导流洞出口边
22、坡 484m 高程于 2013 年 11 月 2 日安装一台监测锚索（CBP-PR-04（R） ） ，锁定荷载为 1020.7kN，目前荷载为 1230.0kN，由图6 知，锁定初期荷载呈衰减状态，10 天后荷载呈增长趋势，增速较快（为 5.2kN/d） ，期间进行导流洞出洞口开挖，2013 年 12 月底开挖结束后，锚索荷载增长趋缓，为 0.6kN/d，虽增速趋缓，但荷载量值较大，已达到设计荷载的 1.23 倍，已接近极限荷载，安全储备不多。 4 .结论 （1）从监测成果看，EL.511m 以上边坡表面变形和深部变形没有呈现收敛的趋势，水平和垂直位移仍处于缓慢增加的趋势，深部变形区域在孔深
23、2433m（492501m 高程）范围，虽经三排锚拉梁加固，但变形未得到彻底抑制。 （2）515m、520m 高程三台监测锚索的预应力变化情况说明锚固段岩体相当复杂；526m 高程监测锚索荷载已超过设计荷载 1.31 倍，且还有增大的趋势，锚索有拉断的可能，表明当前局部锚固力存在一定程度的不足，需研究新的工程处理措施。 （3）受厂房基坑和引水支管开挖影响，厂房后边坡位移变化速率较大，且收敛趋势不明显；深部变形部位高程在19.522.5m（467.5470.5m 高程）范围，且有增大的趋势；说明厂房后边坡仍处在变形状态。而厂房后边坡锚索荷载整体呈稳定或卸荷的状态，荷载变化未反映出边坡变形规律，其变化趋势如何有待于进一步监测。 （5）导流洞出口边坡在洞口施工期间，测斜孔和锚索荷载变化较大，洞口衬砌后，变形趋于收敛，但锚索荷载量值较大，已达到设计荷载的1.23 倍，接近极限荷载，安全储备不多。 （5）导流洞出口和厂房后边坡整体稳定性较差，考虑到降雨对边坡
