南水北調京石應急供水工程易縣石渠段滑坡治理

郝紅英

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 工程概況

南水北調中線京石段應急段供水工程渠道南起古運河暗渠進口，北至北拒馬河中支南岸與北京段總干渠銜接，渠線總長度227.391km，渠道長201.047km，沿線所經區(qū)域為山前傾斜平原和低山丘陵。

總干渠在易縣境內為自南向北，渠線全長41.2km，其中挖方石渠段長度7348m。本渠段設計輸水流量60～100m3/s，加大流量70～120m3/s。地震基本烈度為7°區(qū)。

2 滑坡情況

易縣地處低山丘陵區(qū)，沿線地質條件復雜，構造發(fā)育，石渠段主要地層為寒武系的頁巖、泥質灰?guī)r；奧陶系灰?guī)r、白云質灰?guī)r、頁巖，其上覆厚度不等的第四系黃土狀壤土、壤土和砂壤土。受微地形影響，巖面及風化線起伏差大，巖石風化嚴重。渠道工程自2006年正式開工建設，2008年5月基本具備臨時通水條件。本工程在深挖方石質渠段開挖過程中多處發(fā)生了滑坡。

2.1 魏家墳村附近渠道滑坡

本段渠道為石渠段，長度459m。設計底寬11.0m，過水斷面深5.9m，為挖方段，最大挖深18.8m，每6m高差設一級馬道。一級馬道以下邊坡為1∶1.0，一級馬道以上邊坡為1∶1.5。過水斷面設計采用15cm厚現(xiàn)澆混凝土護坡，一級馬道以上主要采用噴射5cm厚混凝土護坡。

2007年3月4日發(fā)現(xiàn)累計樁號一級馬道以上左側坡面出現(xiàn)多條裂縫。3月7日，渠道左側開口線外側6m處出現(xiàn)一條長40m，寬20～30cm的裂縫，一級馬道以上邊坡多處產生滑動和錯動，邊坡巖石松散、破碎，并影響至一級馬道及下部坡體。滑坡體厚度為3～4m，至一級馬道明顯變薄，厚度1m。滑坡方量約1萬m3，屬于中等規(guī)?；?。

2.2 東張家莊附近渠道滑坡

渠道設計底寬.坡均為1∶1.5。過水斷面設計采用15cm厚現(xiàn)澆混凝土護坡，對一、二級馬道之間坡面采用噴射5cm厚混凝土護坡，二級馬道以上為預制混凝土六角形框格護坡型式。

2006年10月，本段渠道開挖，2007年6月29日，發(fā)現(xiàn)一級馬道以上邊坡出現(xiàn)滑坡，塌滑體后緣距渠道開口線最大距離約8～10m，坡體多處產生滑動和錯動，滑坡體最大厚度為5～7m，滑坡方量為0.5萬～0.6萬m3。

2008年7月，該段渠道二級坡面已噴5cm厚混凝土，三級坡面未采取護坡措施。左側截流溝大部已開挖，但未連通、有積水。本段渠道發(fā)生了第二次滑坡，具體位置在東張家莊溝排水渡槽上游左側，距第一次滑坡僅50～100m。

2008年7月15～16日，當地普降大雨，降雨量大于100mm。渠道開口線外側8～14m處初始出現(xiàn)約10m長的裂縫；裂縫逐漸延長至60m，至7月16日上午裂縫進一步加大，一級馬道以上渠坡產生塌滑，影響寬度80m。滑坡最大厚度8～10m，滑坡方量1.5萬～2.0萬m3。

2.3 瀑河渠道倒虹吸進口渠道滑坡

瀑河渠道倒虹吸進口石渠段長224m，最大挖深33.0m，渠道底寬11.0m，過水斷面邊坡坡比1∶1，一級馬道以上邊坡比1∶0.75～1∶1.5。原設計渠道過水斷面采用15cm厚現(xiàn)澆混凝土襯砌，一級馬道以上素噴5cm混凝土護坡。

2006年9月，該渠道開挖，2007年4月開挖至一級馬道。渠道開挖以來，在右側一級馬道以上發(fā)現(xiàn)4條裂縫，最大縫長近50m，最大縫寬約6cm，不穩(wěn)定體影響渠坡長度約100m。

2.4 其他小型滑坡

據統(tǒng)計易縣段發(fā)生的小型滑塌幾十處，集中于石渠段，多為楔形體狀，或倒三角體狀，一般規(guī)模較小，為幾個至十幾個方量。典型的有：S49標左側坡3處，位于一級馬道下；右側4處，包括一級馬道以下的1處，一級馬道和二級馬道之間3處。S47標石渠段一級馬道以下3處。另外，荊軻山附近一級馬道及以上坡體發(fā)生小規(guī)模塌坡，影響寬度30m。

3 滑坡原因及機理分析

3.1 與降雨有關

本段發(fā)生的滑坡時間大多在汛期雨后，強降雨過后雨水下滲，造成土巖體軟化，層面及構造面之間摩擦系數減小，從而造成坡體的塌滑，因此降雨是導致滑坡的誘因。

3.2 順層滑坡居多

渠道開挖后，左、右岸坡巖層傾向是相反的，右側則是傾向坡內，穩(wěn)定性相對較好，而左側坡巖層傾向渠道內側，滑坡體主要控制面為層面構造面，導致大多數滑坡集中在渠道左側。尤其是規(guī)模較大的滑坡，如東張家莊附近左岸發(fā)生的滑坡，巖層層面走向與渠道走向近似，巖層傾向渠道內側，傾角為12°～15°，且小于渠坡角度。

3.3 渠段巖層

發(fā)生較大規(guī)?；碌那螏r層呈薄層狀，風化重，巖石為強度偏低的泥灰?guī)r、頁巖，對于巖石強度較高的中厚層、塊狀的灰?guī)r、白云質灰?guī)r則較少滑坡。

3.4 滑坡位置

沖溝附近，如魏家墳和東張家莊第一滑坡渠道開口位于左側沖溝；高地下水段，發(fā)生大滑坡的基巖地下水比較豐富，水位高于渠底；渠道漸變段部位，如東張家莊第一次較大滑坡所在段渠道為漸變段及彎道近岸。

3.5 邊坡坡比的影響

開挖邊坡設計坡比為1∶0.75～1∶1.5，坡比陡，下滑力大，坡體穩(wěn)定性差；坡面緩穩(wěn)定性趨好。

在不考慮凝聚力情況下，沿某一滑動面抗滑穩(wěn)定安全系數：K=tgφ/tgα。當處于臨界狀態(tài)即K=1情況下，設計邊坡角度α等于滑帶巖土的內摩擦角φ。實際工作中單靠放緩邊坡以求得坡體的穩(wěn)定是不經濟的，也是不現(xiàn)實的，因此需要加強巖質渠坡錨噴支護措施。

3.6 其他原因

受小的結構、構造和節(jié)理裂隙面控制及不合理堆載包括棄土、棄渣及水荷載等，都可能導致邊坡滑塌。

4 滑坡治理

4.1 治理原則

（1）一級馬道以下為輸水過水斷面，為避免對輸水規(guī)模和水力要素的影響，一級馬道以下坡體主要采用漿砌石擋墻、漿砌石及混凝土回補的方式恢復原設計結構斷面。

（2）一級馬道以上主要挖除滑坡體，調整并放緩原設計邊坡。

（3）對渠坡巖面增加錨桿、掛網、排水孔措施并噴混凝土防護。

（4）建立完善的地表排水系統(tǒng)。

4.2 魏家墳村附近渠道滑坡治理

（1）削坡減載，以滑動面作為控制深度。

（2）為防止坡頂地表水滲入巖體，坡頂和左截流溝增鋪復合土工膜等加強防滲。

（3）滑坡以下的巖體加強錨固措施，布置錨桿，長度4m，錨桿直徑25mm，間距2m，梅花布置，并噴5cm厚混凝土。巖石坡面布設排水孔，孔徑50mm，孔深1.5m，間距3m。

（4）過水斷面采用漿砌石回補至原設計基巖面，并加設錨桿錨固，外襯15cm厚C20W6F150混凝土。

4.3 東張家莊附近渠道兩次滑坡治理

（1）清除滑裂面以上已松動的巖塊和碎屑，滑坡體上緣以垂直裂隙底部為起點削坡，兩側設漸變段與原有開挖斷面順勢銜接。

（2）一級馬道和二級馬道之間的坡比1∶0.75調整為1∶1.5，該部位清除松動巖屑后，局部采用漿砌石填補并設錨桿，并噴5cm厚C20F150混凝土護坡。

（3）二級馬道以上坡面采用打錨桿、強風化坡面增設鋼筋網，噴8cm混凝土護坡型式。部分土質坡面采用30cm厚漿砌石回補后噴混凝土。錨桿直徑準25mm，單根長4m；錨桿間距3×3m，梅花型布置，鋼筋網為準8@20cm×20cm。

（4）巖質坡面布設排水孔，孔徑5cm，孔深1.5m，間距2m；砌石護坡部位埋設內徑5cm塑料排水管，排水管伸入土體0.5m，進水管端部用土工布包裹。

（5）左側截流溝外移，并采用混凝土護砌加強防滲。對支溝進行棄土回填，沖溝溝口位置，在截流溝溝底增設底寬1m粘性土截滲墻，墻基伸入弱風化巖體內不少于0.4m。

4.4 瀑河渠道倒虹吸進口渠道滑坡

由于渠道左側邊坡開挖后存在巖石風化、破碎嚴重的問題，因此對渠道右側一級馬道以上放緩邊坡，對渠道過水斷面及其上兩側邊坡增加錨桿、掛網等支護措施。

4.5 小型滑坡的治理

對塌滑部位清除滑塌松動的巖塊，采用漿砌石回補至原設計坡面，根據情況在塌滑面上增設局部錨桿。

5 結語

由于滑坡原因、機理的復雜性，提前預測、預報并防治滑坡是非常重要，同時也是非常困難的。針對易縣境內石渠段在施工過程中出現(xiàn)滑坡原因、機理進行了初步分析探討，力求對提前預測、預報有所幫助，同時提出針對性治理措施，可供渠道設計參考。

［1］GB50330—2002，建筑邊坡工程技術規(guī)范［S］.

［2］閆莫明，徐禎祥，蘇自約.巖土錨固技術手冊［K］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］SL386—2007，水利水電工程邊坡設計規(guī)范［S］.

［4］三峽庫區(qū)地質災害防治工作指揮部.三峽庫區(qū)三期地質災害防治工程設計技術要求［R］.2004.

［5］常士驃.工程地質手冊［K］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.