南水北调京石应急供水工程易县石渠段滑坡治理

后勤部长 · 发表于 2011-2-5 22:21

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
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。
关键词：岩质渠道；滑坡；治理
中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1672-9900（2010）04-0056-03
1 工程概况
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。
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。
2 滑坡情况
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。
2.1 魏家坟村附近渠道滑坡
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。
2007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。
2.2 东张家庄附近渠道滑坡
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。
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。
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。
2008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。
2.3 瀑河渠道倒虹吸进口渠道滑坡
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。
2006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。
2.4 其他小型滑坡
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。
3 滑坡原因及机理分析
3.1 与降雨有关
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。
3.2 顺层滑坡居多
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。
3.3 渠段岩层
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。
3.4 滑坡位置
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。
3.5 边坡坡比的影响
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。
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。
3.6 其他原因
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。
4 滑坡治理
4.1 治理原则
（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。
（2）一级马道以上主要挖除滑坡体，调整并放缓原设计边坡。
（3）对渠坡岩面增加锚杆、挂网、排水孔措施并喷混凝土防护。
（4）建立完善的地表排水系统。
4.2 魏家坟村附近渠道滑坡治理
（1）削坡减载，以滑动面作为控制深度。
（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。
（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。
（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。
4.3 东张家庄附近渠道两次滑坡治理
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
4.4 瀑河渠道倒虹吸进口渠道滑坡
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。
4.5 小型滑坡的治理
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。
5 结语
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。
参考文献：
［1］GB50330—2002，建筑边坡工程技术规范［S］.
［2］闫莫明，徐祯祥，苏自约.岩土锚固技术手册［K］. 北京：人民交通出版社，2004.
［3］SL386—2007，水利水电工程边坡设计规范［S］.
［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.
［5］常士骠.工程地质手册［K］.北京：中国建筑工业出版社，1997.
［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。