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作者:郝红英 来源: 《水科学与工程技术》2010年第4期 2011-01-30 09:43:38 | 字号:大 中 小0 y' n6 Y+ x) ^0 j* E& [
摘要:南水北调京石段总干渠沿线地质条件复杂,尤其低山丘陵区的易县渠段,受微地形影响,岩面及风化线起伏差大,岩石风化严重,在施工开挖过程中渠坡多处发生滑塌,文中对施工出现的滑坡进行了总结分析并提出针对性治理措施。2 t' P1 s* f( V3 D5 b% ]% ?
关键词:岩质渠道;滑坡;治理 Z- g9 Z1 S* O2 l3 \, \6 N# e
中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1672-9900(2010)04-0056-03: G8 c7 R$ j n/ U
1 工程概况
4 m) U9 \" f& t$ E9 h. h南水北调中线京石段应急段供水工程渠道南起古运河暗渠进口,北至北拒马河中支南岸与北京段总干渠衔接,渠线总长度227.391km,渠道长201.047km,沿线所经区域为山前倾斜平原和低山丘陵。4 S U% T# O7 X9 G$ R/ f
总干渠在易县境内为自南向北,渠线全长41.2km,其中挖方石渠段长度7348m。本渠段设计输水流量60~100m3/s,加大流量70~120m3/s。地震基本烈度为7°区。
7 A+ G4 T+ m* X! [5 j2 滑坡情况' ?7 k: R( _# h: q3 ?0 L- q" M# A
易县地处低山丘陵区,沿线地质条件复杂,构造发育,石渠段主要地层为寒武系的页岩、泥质灰岩;奥陶系灰岩、白云质灰岩、页岩,其上覆厚度不等的第四系黄土状壤土、壤土和砂壤土。受微地形影响,岩面及风化线起伏差大,岩石风化严重。渠道工程自2006年正式开工建设,2008年5月基本具备临时通水条件。本工程在深挖方石质渠段开挖过程中多处发生了滑坡。
# A6 h& P m3 D9 c V, k% ]2.1 魏家坟村附近渠道滑坡
. `) y& J+ b- W0 z) \" H8 X+ m本段渠道为石渠段,长度459m。设计底宽11.0m,过水断面深5.9m,为挖方段,最大挖深18.8m,每6m高差设一级马道。一级马道以下边坡为1∶1.0,一级马道以上边坡为1∶1.5。过水断面设计采用15cm厚现浇混凝土护坡,一级马道以上主要采用喷射5cm厚混凝土护坡。
& x0 j9 }5 `7 ]8 n# Z2007年3月4日发现累计桩号一级马道以上左侧坡面出现多条裂缝。3月7日,渠道左侧开口线外侧6m处出现一条长40m,宽20~30cm的裂缝,一级马道以上边坡多处产生滑动和错动,边坡岩石松散、破碎,并影响至一级马道及下部坡体。滑坡体厚度为3~4m,至一级马道明显变薄,厚度1m。滑坡方量约1万m3,属于中等规模滑坡。4 M' @1 a) \9 |
2.2 东张家庄附近渠道滑坡
* w7 ^5 _9 C1 i: W: r渠道设计底宽.坡均为1∶1.5。过水断面设计采用15cm厚现浇混凝土护坡,对一、二级马道之间坡面采用喷射5cm厚混凝土护坡,二级马道以上为预制混凝土六角形框格护坡型式。5 j' Z& L9 B( }# z- l
2006年10月,本段渠道开挖,2007年6月29日,发现一级马道以上边坡出现滑坡,塌滑体后缘距渠道开口线最大距离约8~10m,坡体多处产生滑动和错动,滑坡体最大厚度为5~7m,滑坡方量为0.5万~0.6万m3。0 M9 q( D* t% ]. l
2008年7月,该段渠道二级坡面已喷5cm厚混凝土,三级坡面未采取护坡措施。左侧截流沟大部已开挖,但未连通、有积水。本段渠道发生了第二次滑坡,具体位置在东张家庄沟排水渡槽上游左侧,距第一次滑坡仅50~100m。
! b0 w+ w# Y0 r+ x: T1 b2 y2008年7月15~16日,当地普降大雨,降雨量大于100mm。渠道开口线外侧8~14m处初始出现约10m长的裂缝;裂缝逐渐延长至60m,至7月16日上午裂缝进一步加大,一级马道以上渠坡产生塌滑,影响宽度80m。滑坡最大厚度8~10m,滑坡方量1.5万~2.0万m3。
) L; X8 r3 j5 [4 W8 e' d9 p0 G1 k2.3 瀑河渠道倒虹吸进口渠道滑坡+ x) Y' d9 `7 s U6 J- j
瀑河渠道倒虹吸进口石渠段长224m,最大挖深33.0m,渠道底宽11.0m,过水断面边坡坡比1∶1,一级马道以上边坡比1∶0.75~1∶1.5。原设计渠道过水断面采用15cm厚现浇混凝土衬砌,一级马道以上素喷5cm混凝土护坡。
/ P# v6 m* Z4 A1 x% k5 M( O2006年9月,该渠道开挖,2007年4月开挖至一级马道。渠道开挖以来,在右侧一级马道以上发现4条裂缝,最大缝长近50m,最大缝宽约6cm,不稳定体影响渠坡长度约100m。
; p( X, B& x# {2.4 其他小型滑坡& K7 s' x& c: | O
据统计易县段发生的小型滑塌几十处,集中于石渠段,多为楔形体状,或倒三角体状,一般规模较小,为几个至十几个方量。典型的有:S49标左侧坡3处,位于一级马道下;右侧4处,包括一级马道以下的1处,一级马道和二级马道之间3处。S47标石渠段一级马道以下3处。另外,荆轲山附近一级马道及以上坡体发生小规模塌坡,影响宽度30m。6 y+ Q- F8 r* i* f4 A: {
3 滑坡原因及机理分析$ S. b: T: v) d5 Y5 s% Q/ W
3.1 与降雨有关/ E, _* k. Y- C' j; w' \' W
本段发生的滑坡时间大多在汛期雨后,强降雨过后雨水下渗,造成土岩体软化,层面及构造面之间摩擦系数减小,从而造成坡体的塌滑,因此降雨是导致滑坡的诱因。
9 x: F4 C$ S4 N, r* d0 x+ w3.2 顺层滑坡居多
+ E) [5 m6 o: y# F7 O3 D8 f渠道开挖后,左、右岸坡岩层倾向是相反的,右侧则是倾向坡内,稳定性相对较好,而左侧坡岩层倾向渠道内侧,滑坡体主要控制面为层面构造面,导致大多数滑坡集中在渠道左侧。尤其是规模较大的滑坡,如东张家庄附近左岸发生的滑坡,岩层层面走向与渠道走向近似,岩层倾向渠道内侧,倾角为12°~15°,且小于渠坡角度。
- X6 `# A, P; M' u3.3 渠段岩层1 _( G* L9 W/ a
发生较大规模滑坡的渠段岩层呈薄层状,风化重,岩石为强度偏低的泥灰岩、页岩,对于岩石强度较高的中厚层、块状的灰岩、白云质灰岩则较少滑坡。$ ?1 ^: G8 z) v) I' }7 N
3.4 滑坡位置
. G+ q: ]8 z) Y, ~- g e0 p冲沟附近,如魏家坟和东张家庄第一滑坡渠道开口位于左侧冲沟;高地下水段,发生大滑坡的基岩地下水比较丰富,水位高于渠底;渠道渐变段部位,如东张家庄第一次较大滑坡所在段渠道为渐变段及弯道近岸。
- g0 [; c9 o( v6 `7 n$ D* Z, D3.5 边坡坡比的影响
2 z. g7 g0 a5 Q: M- `开挖边坡设计坡比为1∶0.75~1∶1.5,坡比陡,下滑力大,坡体稳定性差;坡面缓稳定性趋好。
+ u2 Y, f2 _/ B% J9 k" A在不考虑凝聚力情况下,沿某一滑动面抗滑稳定安全系数:K=tgφ/tgα。当处于临界状态即K=1情况下,设计边坡角度α等于滑带岩土的内摩擦角φ。实际工作中单靠放缓边坡以求得坡体的稳定是不经济的,也是不现实的,因此需要加强岩质渠坡锚喷支护措施。
. D9 x- i: j g- L- r5 I$ A! n3.6 其他原因
& j/ T! t: F' f+ N9 i5 u受小的结构、构造和节理裂隙面控制及不合理堆载包括弃土、弃渣及水荷载等,都可能导致边坡滑塌。
/ M% \. a- A1 l2 W4 滑坡治理
( m; k2 o8 y, i; R4.1 治理原则9 c: O5 S( P9 S% j3 h
(1)一级马道以下为输水过水断面,为避免对输水规模和水力要素的影响,一级马道以下坡体主要采用浆砌石挡墙、浆砌石及混凝土回补的方式恢复原设计结构断面。
9 d- k* T$ N! ]- E( l' O7 |9 j( {0 T(2)一级马道以上主要挖除滑坡体,调整并放缓原设计边坡。, y/ M* U( N+ l+ u/ e) \- q
(3)对渠坡岩面增加锚杆、挂网、排水孔措施并喷混凝土防护。8 v0 x2 I7 w& k ]! T$ ?0 T/ M
(4)建立完善的地表排水系统。 C" R' X' ?. x& S' b2 f
4.2 魏家坟村附近渠道滑坡治理4 O t- [5 P: R7 q& T! c: s3 V
(1)削坡减载,以滑动面作为控制深度。
M( g: K- m" W& b: z(2)为防止坡顶地表水渗入岩体,坡顶和左截流沟增铺复合土工膜等加强防渗。+ A! a* B8 Z$ K/ C7 D2 z
(3)滑坡以下的岩体加强锚固措施,布置锚杆,长度4m,锚杆直径25mm,间距2m,梅花布置,并喷5cm厚混凝土。岩石坡面布设排水孔,孔径50mm,孔深1.5m,间距3m。
& u3 }7 J: O' s8 S6 J o0 G(4)过水断面采用浆砌石回补至原设计基岩面,并加设锚杆锚固,外衬15cm厚C20W6F150混凝土。) m' z& H& q4 a7 M7 h8 j# X4 G0 C
4.3 东张家庄附近渠道两次滑坡治理" P7 ~+ g( q+ x9 H2 a
(1)清除滑裂面以上已松动的岩块和碎屑,滑坡体上缘以垂直裂隙底部为起点削坡,两侧设渐变段与原有开挖断面顺势衔接。0 d, G1 @$ E. T" o& {* e4 `
(2)一级马道和二级马道之间的坡比1∶0.75调整为1∶1.5,该部位清除松动岩屑后,局部采用浆砌石填补并设锚杆,并喷5cm厚C20F150混凝土护坡。
. S) ^8 q& Q8 w: }( l(3)二级马道以上坡面采用打锚杆、强风化坡面增设钢筋网,喷8cm混凝土护坡型式。部分土质坡面采用30cm厚浆砌石回补后喷混凝土。锚杆直径准25mm,单根长4m;锚杆间距3×3m,梅花型布置,钢筋网为准8@20cm×20cm。
* ~/ D( J' h' G8 }* V& m: P) d(4)岩质坡面布设排水孔,孔径5cm,孔深1.5m,间距2m;砌石护坡部位埋设内径5cm塑料排水管,排水管伸入土体0.5m,进水管端部用土工布包裹。' _! y* J* L W2 V
(5)左侧截流沟外移,并采用混凝土护砌加强防渗。对支沟进行弃土回填,冲沟沟口位置,在截流沟沟底增设底宽1m粘性土截渗墙,墙基伸入弱风化岩体内不少于0.4m。
, u3 `7 W; O, b3 J4.4 瀑河渠道倒虹吸进口渠道滑坡
1 {$ ?. u6 I& f/ R- p& W; C由于渠道左侧边坡开挖后存在岩石风化、破碎严重的问题,因此对渠道右侧一级马道以上放缓边坡,对渠道过水断面及其上两侧边坡增加锚杆、挂网等支护措施。6 z: O3 x! }9 Z, {
4.5 小型滑坡的治理
; Z5 A( A& [9 D( [' n对塌滑部位清除滑塌松动的岩块,采用浆砌石回补至原设计坡面,根据情况在塌滑面上增设局部锚杆。6 p4 \' ?: Y# ?* S0 m) g- j
5 结语
f2 P) ]( p3 J! g) ~% V' ~由于滑坡原因、机理的复杂性,提前预测、预报并防治滑坡是非常重要,同时也是非常困难的。针对易县境内石渠段在施工过程中出现滑坡原因、机理进行了初步分析探讨,力求对提前预测、预报有所帮助,同时提出针对性治理措施,可供渠道设计参考。
& M( ]( P$ i3 Q6 P) V参考文献:
: s7 t3 E) y7 p5 v; ][1]GB50330—2002,建筑边坡工程技术规范[S].
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[3]SL386—2007,水利水电工程边坡设计规范[S].
/ C' a# C6 M! R+ l4 m8 j[4]三峡库区地质灾害防治工作指挥部.三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求[R].2004.
) U9 ~) _& r$ |[5]常士骠.工程地质手册[K].北京:中国建筑工业出版社,1997.! @7 ]5 }; w" I8 U( y/ H$ A* E* n" a
[作者简介]郝红英(1966-),女(汉族),河北正定人,高级工程师,主要从事水利水电设计工作。
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