江坪河堵江滑體開挖方法研究

摘 要：堵江滑體開挖方法是巖土工程的前沿且鮮見研究，文章以梅家臺滑體為例全面介紹堵江滑體開挖方法。2007年此滑體堵塞江坪河，以其開挖為研究對象，獲取堆積體地形地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、后壁潛在崩滑體等工程地質(zhì)條件，分析堆積體和后壁潛在崩滑體演化機理（或變形破壞）機理，預(yù)測變形破壞方式和部位，建議治理對策，提出合理開挖回填方法。治理后顯示堆積體得到順利快速開挖、潛在崩滑體穩(wěn)定，說明開挖方法科學(xué)有效，可為工程地質(zhì)條件相似的堵江滑體開挖提供參考。

關(guān)鍵詞：巖土工程；堵江滑體；開挖方法；江坪河

中圖分類號：P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0145-03

堵江滑體因堆積物物理力學(xué)性質(zhì)難以全面掌握、開挖方法不適宜等使得堵江滑體開挖失敗，使得堵體開挖方法成為巖土工程領(lǐng)域的難點和前沿，并且前人對堵體開挖方法鮮有研究，因此全面介紹堵江滑體的開挖方法有必要。

本文以江坪河堵江滑體為研究對象獲取堆積體地形地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、后壁潛在崩滑體等工程地質(zhì)條件，分析堆積體和后壁潛在崩滑體演化機理（或變形破壞）機理，預(yù)測變形破壞方式和部位，建議治理對策，提出合理開挖回填方法。治理后顯示堆積體得到順利快速開挖、潛在崩滑體穩(wěn)定，說明開挖方法科學(xué)有效，可為工程地質(zhì)條件相似的堵江滑體開挖提供參考。

1 工程地質(zhì)條件概況

梅家臺巖體位于江坪河水電站下游約 1.8 km處，湖北鶴峰縣境內(nèi)， 2007年7月25日17:12發(fā)生滑動、滑坡后壁相繼于同月28日11:20、31日01:48、31日15:05發(fā)生3次滑動，滑體總體積約2 650 000 m3，其中約72 m3滑入江坪河，形成高30～50 m的堵江堰體。后緣高程830 m，約60萬m3的卸荷巖體變形，極有可能產(chǎn)生破壞、滑入河床，形成堵江堰體，危害下游安全。所以必須清挖堵江滑體。

發(fā)生滑坡前為“V”型深切河谷，形成了高差達(dá)1000m以上、坡度為25°～35°的高陡涉水斜坡。如表1，水對梅家臺巖體的弱化作用強烈，應(yīng)該設(shè)計防滲、排水系統(tǒng)；同時水能夠淘蝕坡腳、靜水和滲流對坡體形成推力，對斜坡穩(wěn)定性極為不利。高陡特征使得坡腳產(chǎn)生與水平面近似平行的高剪應(yīng)力、坡腰特別是坡肩產(chǎn)生強拉應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力超過抗剪強度、拉應(yīng)力超過抗拉強度時裂隙生成、擴展甚至貫，所以應(yīng)當(dāng)提高坡腳的抗滑能力（如抗滑樁）、提高坡肩的抗拉能力（如錨桿索）、壓腳削坡、穩(wěn)固坡腳，同時灌漿等提高強度。

巖塊強度見表1，可見構(gòu)成的楊家臺斜坡為中等-堅硬巖體，由此推斷斜坡穩(wěn)定性主要由結(jié)構(gòu)面和坡面組合控制。坡向S30°E～S80°E，巖層產(chǎn)狀N10°～20°W，SW∠15°～25°，為斜交反向坡，推斷產(chǎn)生了切層滑坡，推斷與事實相符，穩(wěn)定性與巖層層面強度相關(guān)性不大。而第1組斷裂為滑體的后緣切割面，第2組為滑體的側(cè)向周界切割面，第3組斷裂為滑面，此外發(fā)育的2組節(jié)理組合形成傾向河床的楔形體，所以，總體產(chǎn)生以第3組斷裂為滑面的總體滑動、以2組節(jié)理組合切割的楔形體局部滑動。所以對潛在滑體應(yīng)以總體抗滑動、局部防掉塊為主的治理思路。

發(fā)生滑坡后堆積物呈掃帚形，主滑方向為S48°E。滑坡堆積體主要由殘坡積、崩積的松散的碎石粘土、崩塊石夾土等覆蓋層構(gòu)成，或由變形巖體的嚴(yán)重變形帶構(gòu)成。高程630 m以下主要為碎、塊石粘土，碎、塊石以灰色粉砂巖、泥灰?guī)r為主，膠結(jié)較松散，碎、塊石直徑一般小于1m；高程630 m以上由崩塌堆積的灰?guī)r、少量粉砂巖塊石夾殘坡積的土及碎塊石組成，崩塊石最大直徑達(dá)10m～20 m。

6月、7月份多出現(xiàn)時間長、強度大的暴雨，故6月、7月份出現(xiàn)年最大洪水的次數(shù)最多。8月、9月份的洪水多因局部暴雨形成。壩址各月最大流量-月份頻率直方圖見圖1。3月～5月份雖強度不大、量級不高，河水漲落頻繁易引起坡體內(nèi)動力壓力，對穩(wěn)定性不利，注意防范、不宜施工；6～9月不宜施工。所以，最宜施工時間為10月～次年2月。

2 開挖方案

依據(jù)上述治理建議思路、土石方自下而下的開挖方法、河床導(dǎo)流要求，施工分4個區(qū)域，各區(qū)域細(xì)分為幾個部分（見圖2）。

第1、2區(qū)域為減小河床水流對右岸的沖刷而預(yù)先進行的河床清挖，擴寬過水深度和過水?dāng)嗝鎸挾?，在右岸龍口處進行填筑和加寬過水?dāng)嗝?，將水逐步引向左岸，?#公路坡腳進行塊石壓腳，防止垮方段繼續(xù)垮塌，為公路坡腳支護工程做好前期準(zhǔn)備，高程由330.0 m清挖至307.5 m，清挖厚度約23.0 m。

第3區(qū)清挖區(qū)域為左岸梅家臺滑坡?lián)岆U治理工程鋼管樁施工A 標(biāo)400.0 m高程施工區(qū)域以下至307.5 m高程之間的滑坡區(qū)。

第4區(qū)為河的剩余部分，為過水河道左右岸區(qū)域，上游為龍口段，下午游為龔家河渣場邊界，清挖至290.0 m高程左右。龔家河渣場區(qū)域為安全區(qū)，上游為第4區(qū)下游邊界。

根據(jù)工程施工規(guī)范和現(xiàn)場實際情況，編制施工流程（圖3），具體為：

1區(qū)：①當(dāng)滑坡體清挖層出露水面3～5 m時，采用PC400反鏟直接分層挖裝，開挖層厚為2.5～3.0 m，直至清挖面接近水面高程。如圖9中的第1-1區(qū)。②在清挖面接過水面后，先用PC400長臂反鏟自右岸向左岸采取后退法深挖一泄水明渠，每次挖深控制在5～7 m，使河床水位下降，當(dāng)1-2區(qū)出露水面3～5 m時，再次改用PC400反鏟直接分層挖裝，直至清挖面接近水面高程。為加快水位的下降速度，在1-1區(qū)尚未完成結(jié)束時，即提前進行1-2區(qū)的泄流明渠水下清挖。在時間安排上基本做到1-1區(qū)清挖結(jié)束，1-2區(qū)因水位下降而已出露水面3～5m，保證清挖施工在工序上的合理銜接。③第1-3區(qū)主要為泄水明渠的開挖，可在1-2區(qū)清挖寬度達(dá)到2/3左右時，與1-2區(qū)清挖平行作業(yè)。PC400長臂反鏟予以清挖，清挖采用自左岸向右岸、自上游向下游的方式進行。清挖后使河床水位進一步下降。④在1區(qū)的清挖過程中，為確保3區(qū)邊坡不因1區(qū)的開挖而出現(xiàn)新的滑塌，其開挖預(yù)留邊坡控制在1:1.6～1:2。一般邊坡坡度的控制原則為：下部開挖邊坡緩于上部開挖邊坡，渣體含水量大的開挖邊坡緩于含水量小的邊坡，石渣含量少的開挖邊坡緩于石渣含量大的邊坡。在開挖過程中，實時觀測，實時調(diào)整，邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定征兆，人員、設(shè)備及時撤離清挖現(xiàn)場。

2區(qū)：①隨著第1區(qū)清挖寬度和深度的加大，河床水位降低，原右側(cè)河床以及滑塌體第2區(qū)形成干地。第2區(qū)清挖時，從右岸側(cè)施工出渣道路至2區(qū)，采用與1區(qū)施工方法清挖2區(qū)。②在進行第2區(qū)清挖中，要求原滑塌體渣料基本清除，出露2區(qū)河床原始地形。由于2區(qū)的右岸已出現(xiàn)不現(xiàn)的程度的滑塌，在進行該區(qū)的清挖時，先對右岸邊坡做一定的清理工作，確保該區(qū)的清挖安全。③在進行2區(qū)清挖時，與3區(qū)相臨的開挖邊坡預(yù)留原則同1區(qū)清挖。

3區(qū)：①2區(qū)施工完成后，開始清挖3區(qū)(岸坡區(qū))，該區(qū)的清挖應(yīng)在梅家臺鋼管樁搶險治理工程A標(biāo)相關(guān)加固措施完成后進行。②3區(qū)清挖對于1號公路以上部分采用D155推土機從上往下推渣，PC650正鏟配20t自卸汽車出渣。1號公路以下部分采用PC400反鏟配20t自卸汽車分層挖裝、出渣，層厚3.0 m左右。③清挖后保留的邊坡為1:1.6，為保證邊坡成形，在采用反鏟挖裝時，預(yù)留20～30 cm的削坡余量，采用D155推土機自上而下沿設(shè)計坡面線進行修坡。對于介于坡面線之間孤石，原則上予以清除，因清除孤石而出現(xiàn)的凹坑在清坡過程用細(xì)渣料回補，并采用人工夯實。對于介于坡面上的較大孤石，坡面以上部分采用爆破方式予以爆除。

4區(qū)：第4區(qū)施工方法與1、2區(qū)基本相同，但該區(qū)采用左右岸交替施工或左右岸同時施工。

需要重視的是對于大于反鏟或正鏟斗容不便于挖裝的孤石，采用破碎錘進行解小或采取爆破的方式進行解小。①對于爆破解小施工，每一孤石上采用手風(fēng)鉆鉆1～2個炮孔，孔深為在鉆孔方向孤石厚度的2/3左右，為80～150 cm，孔內(nèi)裝1～2節(jié)Φ32 mm巖石銨梯炸藥。對于成片孤石如進行集中解小，采用導(dǎo)爆管、非電雷管連網(wǎng)，實施單孔單響、毫秒微差爆破，最大限度地減小因爆破對滑坡體的振動影響。對于個別孤石，采用火雷管直接引爆解小。②對于介于清挖設(shè)計坡面上的大孤石，如直接予以挖除，將在坡面上形成大凹坑，可能會造成滑坡體新的滑塌。為此，擬采取光面爆破的方式將坡面線以上部分的孤石予以爆除。采用手風(fēng)鉆沿坡面線鉆孔，孔間距70～80 cm，孔內(nèi)采用乳化炸藥間距裝藥，導(dǎo)爆索連網(wǎng)實施爆破。③對于水下部分孤石，盡量通過長臂長鏟泄水明渠以降低水位，使孤石出露水面后再實施爆破。對位于明渠開挖段的大孤石，如反鏟無法實施挖除，先將其周邊渣料清除，在大孤石局部出露水面后，實施鉆孔作業(yè)，孔內(nèi)裝乳化炸藥，單孔單響實施弱爆破予以解小。

同時，滑坡體上游側(cè)與天然邊坡形成一凹坑，為保證1號公路的形成，對該凹坑采取回填處理，回填處理的邊坡與清挖后的邊坡銜接，邊坡坡度為1:1.6。①所用回填石渣直接采用滑坡體第3區(qū)的清挖料，擬在1、2區(qū)開挖結(jié)束，河床水位降至一定高程后進行。②初期填筑為水下拋填，3區(qū)的清挖料經(jīng)挖裝后，從左岸下游側(cè)施工道路沿3區(qū)坡腳自下游向上游拋填，直至回填區(qū)出露水面。③回填出露水面后，開始進行分區(qū)填筑，填筑厚度為0.8～1 m，進占法卸料，推土機平料，碾壓方式采用推土機履帶進行施壓或采用20T自行式振動碾靜碾（或弱振，避免使用強振，以防滑坡體坍塌）4～6遍。

3 治理后效果

治理后顯示堆積體得到順利快速開挖、后壁潛在崩滑體穩(wěn)定，說明開挖方法科學(xué)有效，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 論

梅家臺巖質(zhì)斜坡為高陡涉水斜坡，巖體軟化系數(shù)低，應(yīng)該注意防滲排水；坡腳為高剪應(yīng)力部位、坡肩為強拉應(yīng)力部位，應(yīng)當(dāng)提高坡腳的抗滑能力（如抗滑樁）、提高坡肩的抗拉能力（如錨桿索）、壓腳削坡、穩(wěn)固坡腳，同時灌漿等提高強度。

梅家臺斜坡為中等-堅硬巖體，由此推斷斜坡穩(wěn)定性主要由結(jié)構(gòu)面和坡面組合控制。野外踏勘與結(jié)構(gòu)面赤平投影圖顯示，總體產(chǎn)生以第3組斷裂為滑面的總體滑動、以2組節(jié)理組合切割的楔形體局部滑動。所以對潛在滑體應(yīng)以總體抗滑動、局部防掉塊為主的治理思路。

由最大流量-月份頻率直方圖得到最宜施工時間為10月至次年2月。

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