滑坡地質(zhì)災害治理設(shè)計探討

[關(guān)鍵字]地質(zhì)災害 治理設(shè)計 

　　1引言 

　　1.1概述 

　　地質(zhì)災害的一個重要特點是其“個性”，一地的地質(zhì)災害特點絕不會完全相同于另一地，相應(yīng)的防治工程也應(yīng)結(jié)合當?shù)厍闆r予以“本土化”，而不能無原則地從“異地”或“異國”照搬照套。因此，做地質(zhì)災害設(shè)計的技術(shù)人員，必須先要懂得什么是地質(zhì)災害及地質(zhì)災害的形成，發(fā)展及危害。對一個地質(zhì)災害點進行詳細勘查后，形成勘查報告，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計具有“個性”的防治工程。要設(shè)計地質(zhì)災害防治工程，首先要了解地質(zhì)災害。 

　　1.2地質(zhì)災害 

　　1.2.1地質(zhì)災害的定義 

　　（1）廣義：指自然界或人為活動所引起的，危害人類生命財產(chǎn)和生存條件的各類事件。它包括由于不能控制或未予控制自然界和人為活動破壞性因素引發(fā)的、突然或在時間內(nèi)發(fā)生的、超越本地區(qū)或本團體、個人防御能力所造成的人員傷亡與物質(zhì)財產(chǎn)損毀的事件。 

　　（2）定義：在《地質(zhì)災害防治條例》規(guī)定：包括自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災害。這個定義是指比較公認的因地殼表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劇烈變化而產(chǎn)生的，且通常被認為是突發(fā)性的。 

　　同時要注意與地質(zhì)環(huán)境災害區(qū)別開，后者常是在大范圍區(qū)域地質(zhì)生態(tài)環(huán)境變異引起的危害，常稱為緩變性地質(zhì)災害。如荒漠化、水土流失、海水入侵等。 

　　1.2.2地質(zhì)災害類型 

　　從廣義上按致災地質(zhì)作用的性質(zhì)和發(fā)生處所進行劃分，常見地質(zhì)災害共有12類，48種。它們是： 

　�。�1）地殼活動災害，如地震、火山噴發(fā)、斷層錯動等。 

　　（2）斜坡巖土體運動災害，如崩塌、滑坡、泥石流等。‘ 

　�。�3）地面變形災害，如地面塌陷、地面沉降、地裂縫等。 

　　（4）礦山與地下工程災害，如煤層自燃、洞井塌方、冒頂、偏幫、鼓底、巖爆、高溫、突水、瓦斯爆炸等。 

　�。�5）城市地質(zhì)災害，如建筑地基與基坑變形、垃圾堆積等。 

　　（6）河、湖、水庫災害，如塌岸、淤積、滲漏、浸沒、潰決等。 

　�。�7）海岸帶災害，如海平面升降、海水入侵、海崖侵蝕、海港淤積、風暴潮等。 

　�。�8）海洋地質(zhì)災害，如水下滑動、潮流沙壩、淺層氣害等。 

　　（9）特殊巖土災害，如黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、沙土液化、淤泥觸變等。 

　�。�10）土地退化災害，如水土流失、土地沙漠化、鹽堿化、潛膏化、沼澤化等。 

　�。�11）水土污染與地球化學異常災害，如地下水質(zhì)污染、農(nóng)田土地污染、地方病。 

　�。�12）水源枯竭災害，如河水漏失、泉水干涸、地下含水層疏干等。 

　　1.2.3主要地質(zhì)災害類型及特征 

　　地質(zhì)災害的發(fā)生、發(fā)展進程，有的是逐漸完成，有的則是有很強的突然性。據(jù)此，又將地質(zhì)災害概分為漸變性地質(zhì)災害和突發(fā)性地質(zhì)災害兩大類。前者如地面沉降、水土流失等；后者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地下工程災害等。漸進地質(zhì)災害常有明顯的前兆，對期防治有較從容的時間，可有預見地進行，其成災后果一般只造成經(jīng)濟損失，不會出現(xiàn)人員傷亡。突發(fā)性地質(zhì)災害突然、可預見性差，其防治工作常是被動式的應(yīng)急進行，其成災后果，不光是經(jīng)濟損失，也常造成人員傷亡。本論文著重講述滑坡地質(zhì)災害的特征及其設(shè)計防治工程。 

　　滑坡是指斜坡上的巖體或土體沿著一定的軟弱面或帶，作整體或分散順坡向下滑動的一種物理地質(zhì)自然現(xiàn)象�；瑒佑址Q地滑或“走山”。 

　　主要設(shè)計工程防治措施： 

　�。�1）截引地表水：①在滑體外圍修筑橫向截水溝、槽和縱向排水暗溝；②在滑體上修筑地表排水溝或引泉工程 

　　（2）疏干地下水：截水盲溝、支撐盲溝、水平坑道、水平鉆孔排水等。 

　�。�3）護坡腳：①保護滑坡腳免遭遇沖刷，可筑“T”型壩；②在滑坡前緣拋石、鋪設(shè)石籠等。 

　�。�4）削坡減重主要用于“上陡下緩、頭重腳輕”的滑坡體，其作用改善滑體外形，降低斜坡高度，坡度、重量、使滑體重心降低，提高滑坡體的穩(wěn)定性。 

　�。�5）擋土墻主要用于坡面平緩而推滑力較小的滑坡體。擋土墻基礎(chǔ)設(shè)置滑面以下的穩(wěn)固層中，預留伸縮縫和匯水孔。

　�。�6）抗滑樁：用于支檔已滑動或可能滑動的斜坡巖土體，樁深入滑面以下穩(wěn)固層須有一定深 

　�。�7）錨固：主要用于巖質(zhì)滑坡，用錨桿、錨索施工方法，固定不穩(wěn)定巖體。 

　　2滑坡地質(zhì)災害治理設(shè)計 

　　對于滑體加固來講，通常我們可以通過提高抗滑力或減小下滑力來滿足安全性的要求。 

　　常用的處理方式通常有三類： 

　　（1）直接加固：擋墻，護坡；扶壁及反壓，格柵；滑動面砼抗滑栓塞，置換；抗滑樁；錨桿或描索；預應(yīng)力錨索鋼樁。 

　　（2）間接加固：疏干；地表截排水及地面鋪蓋防滲；削坡減載，卸荷。 

　�。�3）特殊加固：麻面爆破；壓力灌漿。 

　　坡體上部的削坡減載在一般情況下可以較明顯的提高邊坡的穩(wěn)定程度。排水（排滲）治理可有效降低地下水對滑體的影響，并提高穩(wěn)定性，但基于排水效果不易控制，而且有限，特別是如果有時邊坡內(nèi)巖土層滲透性并不是太好或沒有形成聯(lián)通的地下水通道時，單純的疏干排水治理更不宜單獨采用。地表水的截排被實踐證明是十分有效的，尤其是對于已產(chǎn)生的滑坡地段�；�坡底腳的支擋常作為十分有效的加固措施。常用的支擋措施包括鋼樁、預應(yīng)力錨桿（錨索）、擋墻等。尤其是其中的鋼樁，對于場地條件有限，地形復雜的地段，若與其他措施結(jié)合起來，效果十分明顯；預應(yīng)力錨桿在合理的坡率及巖土條件下加固效果也十分明顯，但對于巖體的加固效果要優(yōu)于土體邊坡的加固效果；而擋墻等措施對于滑坡推力不大或整體穩(wěn)定性有保障的場地效果較明顯。 　　滑坡地質(zhì)災害防治工程設(shè)計階段的重點任務(wù)是方案優(yōu)化、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計和施工組織設(shè)計，尤其是確定最佳工程布置、工程細部結(jié)構(gòu)、施工程序、施工工藝和最適宜的工程材料等。 

　　3工程實例 

　　治理工程設(shè)計名稱： 新建鐵路寧（南京）安（安慶）鐵路工程DK66+580.42～DK66+815.05路基滑坡設(shè)計 

　　3.1工程概況 

　　新建鐵路寧（南京）安（安慶）鐵路工程（DK66+581—DK66+815段），位于安徽省的馬鞍山當涂縣龍橋鎮(zhèn)境內(nèi)，坐標：東經(jīng)118°28′48″、北緯31°27′36 

　　由于鐵路工程建設(shè)的切坡，切坡高度在3.0—5.0m，切坡后沒進行防護，受暴雨期影響，邊坡已發(fā)生順層山體滑坡現(xiàn)象。 

　　滑坡對行駛車輛、行人的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅并阻斷鐵路交通。 

　　3.2滑坡現(xiàn)狀規(guī)模及主要特征 

　　DK66+581-DK66+815段左切坡段，工程建設(shè)過程中存在切坡問題，主要切坡段共1處，切坡段單長234m、切坡高度3.0-5.0m。切坡段巖性主要為三疊系中統(tǒng)黃馬青組（T2t）的粉砂巖、砂礫巖、砂質(zhì)頁巖。上更新統(tǒng)（Q2q）的粉質(zhì)粘土等，由于裂隙發(fā)育，因此，工程建設(shè)過程中的切坡段可能遭受滑坡災害的危險性。根據(jù)邊坡切坡高度、地形坡度、組成邊坡的巖性、裂隙發(fā)育程度及風化程度等，預測規(guī)模為1170m3，危險性等級為大級；在順向坡及裂隙發(fā)育段，G1孔、G2孔及G3孔鉆探深部揭示，自地表到孔深19.80米處為基巖強風化層，分別于3.50、6.50、10.20米和19.80米處發(fā)現(xiàn)為滑坡體巖性段含軟弱夾層，或破碎發(fā)育地段，下部的巖體可能牽引坡上較大范圍的巖體發(fā)生崩塌或滑坡災害，預測崩塌的規(guī)模為100m3、危險性等級為小級，滑坡的規(guī)模為51000m3，危險性等級為大級。 

　　3.3滑坡穩(wěn)定性綜合評價 

　　根據(jù)《地質(zhì)災害防治工程勘查規(guī)范》（DB50/143—2003）規(guī)定，其判別標準見表5。 

　　據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果綜合判定，該滑坡在天然狀態(tài)條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與勘查期間滑坡變形及位移特征相吻合，需要采取工程措施進行提高。 

　　3.4治理方案設(shè)計 

　　3.4.1錨索設(shè)計 

　�。�1）錨索錨固力設(shè)計 

　　錨索采用ASTMA416-92標準的高強度低松馳170（1860）級φ15.24mm鋼絞線，其標準強度Rb≥1860MPa，鋼筋截面積A=140mm2，設(shè)計使用應(yīng)力為鋼絞線保證強度的60%，則單根鋼絞線設(shè)計張拉力T為： 

　　T=Rb.A=1860×103×0.6×140×10-6=156.24KN 

　　錨索采用6根鋼絞線，設(shè)計承載力Ta為：Ta=6T=6×156.24=937.44KN 

　　取設(shè)計承載力為900KN，超張拉時使用應(yīng)力為鋼絞線保證強度的70%，其承載力取1090KN。 

　�。�2）錨固端長度的確定 

　　錨固端與地層之間的錨固長度：Lsa=Ta*Sf/（πDTs） 

　　式中：Ta-錨索設(shè)計承載力，KN；Sf-安全系數(shù)（結(jié)合工程的重要性Sf值的可靠程度、錨固力大小，并考慮到多束鋼絞線比一束的握裹力減少的情況綜合選用1，本工程取3.0）；D-鉆孔直徑（m），取0.114m；Lsa-錨固端與地層之間的錨固長度（m）；Ts--孔壁與注漿體之間的黏結(jié)力（KPa）； 

　　錨索在注漿體中錨固長度：Lsa=Ta*Sf/（nπDTs） 

　　式中：Lsa-錨索在注漿體中錨固長度；n-鋼絞線根數(shù)，為6根；D-鋼絞線直徑，為15.24mm；Ts-鋼絞線與注漿體之間的黏結(jié)力（KPa）；故取錨固端設(shè)計長度Lsa=5m 

　�。�3）錨索傾角的確定 

　　據(jù)經(jīng)驗：最優(yōu)錨固角為：β=45°+φ/2 

　　當單根錨索的錨固力為最大時，錨索與水平面的夾角為：δ=45°+φ/2-γ 

　　其中：φ為動面內(nèi)摩擦角；β為錨索與滑面夾角；δ為錨索與水平面夾角；γ為滑動面與水平面夾角。本設(shè)計采用20°。 

　　（4）格構(gòu)梁框架間距的確定 

　　據(jù)經(jīng)驗，框架縱梁截面尺寸為0.4×0.4m，橫梁截面尺寸為0.4×0.4m； 

　　（5）錨索數(shù)量的確定 

　　錨索布設(shè)處滑坡體寬度約20m，穩(wěn)定需要的總錨固力為：Q=K*B*E 

　　式中：K-安全系數(shù)，取K=1.5。 

　　單根錨索提供抗力單根錨索提供抗力由下式計算： 

　　P抗=Psinαtgφ+Pcosα 

　　式中：α=45°+φ/2；P-錨索設(shè)計錨固力； 

　　則預應(yīng)力錨索數(shù)量：n=Q/P抗 

　　將φ=50°；P=900KN代入上式計算共需錨索n=21根。 

　　則格構(gòu)梁的排數(shù)為：R=F*L/P抗，其中：F為滑坡推力；L為格構(gòu)梁橫間距；P抗為單根錨索提供的抗力。本設(shè)計取R=3

　　3.4.2截排水工程設(shè)計 

　　為防止降雨時地表水灌入滑坡體中，在滑坡體后緣布設(shè)一道截水溝；在滑坡體上，根據(jù)實際地形條件布置一條排水溝，主要起到將截水溝內(nèi)的水引入已修排水溝的作用，此外，在坡內(nèi)排水溝坡段較陡處，設(shè)計人字梁溝底加糙、臺坎跌水及消能井。后緣截水溝長518m，坡內(nèi)排水溝長98m。 

　　3.4.3擋墻設(shè)計 

　　重力式擋墻布置在變形體的前緣一帶，擋墻長度80m，擋墻形式隨地形，選擇三處斷面進行設(shè)計，以控制擋土墻斷面尺寸，土壓力計算過程見擋土墻驗算書。擋土墻采用天然基礎(chǔ)，設(shè)計基礎(chǔ)埋深1.0m，排水孔尺寸采用直徑80mmPVC管內(nèi)襯�？v橫向間距均取1.5～2.0m，品形錯開。 

　　3.4.4治理工程費用：本工程施工費用5077957元。 

　　參考文獻 

　　[1]胡文韜，楊文遠主編《工程地質(zhì)學》地質(zhì)出版社.1997年9月. 

　　[2]孔德坊，王士天等《中國工程地質(zhì)學》科學出版社.2000年10月. 

　　[3]林宗元主編《簡明巖土工程勘察設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社.2003年4月. 

　　[4]李鐵峰主編《環(huán)境地質(zhì)學》地震出版社.1997年6月. 

　　[5]工程地質(zhì)手冊編寫委員會《工程地質(zhì)的冊》中國建筑工業(yè)出版社.2007年2月. 

　　[6]巖土工程地質(zhì)手冊編寫委員會《巖土工程地質(zhì)手冊》中國建筑工業(yè)出版社.1995年4月. 

　　[7]程良奎，范景倫，韓軍，許建平著《巖土錨固人民交通出版社.2003年1月.