1 综述
水利水电工程的边坡与公路、铁路等行业的边坡相比,有鲜明的特点。
(1)边坡工程规模巨大。大型水利水电工程边坡的开挖高度从几十米到数百米,边坡的开挖量从数十万立方米到数百万立方米,边坡规模巨大。小湾水电站左岸边坡的开挖最大高度达到692m,土石方开挖量为909万m3,右岸边坡的开挖最大高度为577m,土石方开挖量达到818万m3。三峡水利枢纽工程永久船闸纵向穿过18座山脉,边坡最大开挖高度约170m,总土石方开挖量约为4145万m3。
(2)边坡对工程影响大。大型水利水电工程边坡工程的投资往往占工程总投资比例较高,边坡工程在相当大程度上影响着工程的建设工期、投资、运行安全,有的甚至影响到坝址、坝轴线位置、枢纽布置和施工方案的选择。例如,拉西瓦水电站拱坝,由于左岸Ⅱ号变形体的存在而将坝轴线调整上移;锦屏一级水电站的三滩坝址因右岸边坡存在变形体而放弃。
(3)地形、地质条件复杂,边坡工程施工难度大。大型水利水电工程一般都地处深山峡谷,山高、坡陡,边坡地层往往贯穿松散堆积体、风化岩层、微新岩层,岩体受卸荷、构造运动等影响,裂隙、断层、结构面等发育,地质条件十分复杂,岸坡崩塌、滑坡等地质灾害频发。为确保边坡安全稳定,常采取开挖减载、边坡排水、锚喷支护、锚杆、锚索等综合手段进行处理,项目多,程序复杂,加之场地狭小、布置困难,施工难度非常大。例如,小湾水电站,坝址区河床与两岸最邻近的山峰高差达到1000m以上,卸荷裂隙深度达3~90m不等,对边坡有影响的断层有11条,处理措施包括开挖减载、边坡排水、锚喷支护、锚杆、锚索、抗滑桩、锚固洞、抗剪洞、固结灌浆等。
(4)边坡工程作用效应复杂。与其他类型工程边坡相比,水利水电工程边坡除经受地震和降水等自然力作用外,还要经受诸如水工建筑物、库水、泄洪雾化水等工程作用,工作状况、作用机制及作用效应复杂。
(5)边坡寿命期长,质量标准高。水利水电边坡工程的寿命期是百年大计,若寿命期内出现问题,轻则影响工程运行,重的可能影响工程安全。因此,水利水电边坡工程的设计标准依据其与水工建筑物的位置及其重要程度的不同而异,水工建筑物基础以外的边坡要确保稳定,水工建筑物基础部位的边坡不仅要达到稳定要求,对边坡变形有更严格的要求。例如,三峡水利枢纽工程永久船闸和锦屏一级、小湾等水电站高拱坝的基础边坡,不仅要求边坡稳定,还要求严格控制边坡的变形量。