試論地質(zhì)災害防治工程的方案選擇及工程布置

侯曉斌陳凱

（1.重慶市地勘局107地質(zhì)隊,重慶 401120; 2.黔江區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 409000）

1 地質(zhì)災害的內(nèi)涵

地質(zhì)災害是指由于自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命財產(chǎn)安全或使人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境、資源發(fā)生嚴重破壞的地質(zhì)現(xiàn)象?！兜刭|(zhì)災害防治條例》規(guī)定，地質(zhì)災害包括山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災害。地質(zhì)災害防治的基本途徑就是反其形成之道而行之：一是防止致災地質(zhì)作用的發(fā)生；二是避免受災對象與之遭遇。第一方面包括作用發(fā)生前的預防和發(fā)生中的制止；第二方面則含有移動受災對象位置、改變致災作用方向和隔絕兩者遭遇通道。所以說，地質(zhì)災害防治工程就是改造、穩(wěn)定變形地質(zhì)體，調(diào)整、控制致災地質(zhì)作用，從而制止地質(zhì)災害發(fā)生的專門性工程。它不同于一般的建筑工程。有的專家將之稱為地質(zhì)工程。

2 地質(zhì)災害防治工程的合理應用

2.1 工程防治對策的正確選用

由上述可見，地質(zhì)災害防治工程是地質(zhì)災害防治決策中可供（或常需）選用的主要措施，但不是唯一措施。什么情況下需要采取工程防治措施，這要根據(jù)致災作用的可控制性和受災對象的可移動性兩方面的情況，與其它措施進行比較確定。一般情況下，采取行政技術(shù)措施能夠事先預防或避開地質(zhì)災害危險的，多不動用工程措施。主要的比選常在工程防治與設施搬遷之間進行。比選的依據(jù)是經(jīng)濟代價和安全效果。地質(zhì)災害防治工程的實施要掌握好時機，總的原則是要早治。一些突發(fā)性地質(zhì)災害的初期變形階段，其維持穩(wěn)定性所欠缺的抗力較小，只要及時采取工程措施加以增強，較易恢復其穩(wěn)定。一旦發(fā)展到快速變形，其內(nèi)部變形應力增大，而且像滑動面之類的關(guān)鍵部位的強度也因遭受更大破壞而大為降低，再想進行工程治理所需代價就會成倍增加，甚至無能為力了。但是防治工程也必須在肯定險情確實存在，不治不足以防止災害發(fā)生的情況下才能進行。

2.2 防治工程種類與結(jié)構(gòu)類型的正確選用

地質(zhì)災害防治工程的目的是用來防止（制止）地質(zhì)災害發(fā)生。防治工程選用的合理性首先要體現(xiàn)在其有效性（防治效果）上。其次是在確保有效性的前提下尋求節(jié)約。防治工程方案的正確與否常決定著防治工程成敗的大局。在確定采取工程治理后就要依據(jù)所治地質(zhì)災害（致災作用）的性狀特征、環(huán)境條件及防治要求，按照保證效果、兼顧節(jié)約的原則妥善研究擬定防治工程方案，選好、用好工程類別及其結(jié)構(gòu)類型。各種地質(zhì)災害防治都有其適用的工程類別。如對滑坡的防治工程，常用工程類別有支擋、減載、加固、排水等；對泥石流有攔截、疏導、防護等；對巖溶地面塌陷有治坑、治洞、隔滲等。每種工程類別又常有其各具特色的不同結(jié)構(gòu)類型。這都要根據(jù)當?shù)氐木唧w情況加以優(yōu)選采用。防治工程方案可以由單一的工程類別或結(jié)構(gòu)類型構(gòu)成，也可由各種工程類別或結(jié)構(gòu)類型組合構(gòu)成。樁錨結(jié)構(gòu)就是很好的實例。每項工程手段選用的合理性都要根據(jù)其單位防治效果，即單位投資所能做出的防治效果貢獻（如安全系數(shù)! 值增強值）來判斷。

2.3 防治工程的施加位置與強度的正確確定

地質(zhì)災害防治工程方案要包括工程項目及其布置位置這兩個基本內(nèi)容。工程項目應根據(jù)災害防治需要確定，而任何防治工程都是具體位置的需要。如對滑坡宏觀上有上方、下方，地面、地下等位置區(qū)分，這可作為防治工程布置的概略指向，具體設置地點應根據(jù)致災作用力學場的分布狀況確定。如滑坡的支擋工程在橫向上要垂直滑坡的主滑方向布置。在縱向上則要依據(jù)滑坡推力的變化情況采用分段設置或統(tǒng)一設置。此中最應注意的是不允許中間飄出（即剪出）。防治工程的強度應以能達到防治目標的要求為準。這也與工程位置的選定有關(guān)。比較簡便可行的辦法是繪制不同安全等級的滑坡下滑力曲線圖，在圖上選取最有利的位置使下滑力減少為零。其所需的力即為防治工程應有的出力（圖1及圖2）。

圖1 滑坡縱剖面示意圖

圖2 不同K值水平的滑坡下滑力曲線圖

圖1某滑坡的縱剖面及其下滑力計算塊段劃分示意圖。圖2為其相應的下滑力曲線圖。在后者上按K=1.2,K=1.1,K=0.93個安全等級畫出A、B、C3條曲線。

從圖上不難看出：此滑坡滑床及地面縱向坡度在"1"和"2"處有兩個明顯拐點，其下滑力曲線也依之呈3段式變化。據(jù)下滑力曲線分析，此滑坡未治前處于不穩(wěn)定狀態(tài)。若按K=1.2的治理目標欲達到穩(wěn)定，總體上需增加3000kN單位抗滑力。

若滑體為無中間飄出危險的整板一塊，抗滑工程可一次（按總量需要）設置在其中、前部下滑力超過（或等于）3000kN的任何方便位置。也可分段設置。但仔細分析，此滑坡自身有較大抗滑力集中在前段（"2"點以下），它可將中段（"1"、"2"之間）迅速增強的下滑力抵消而有余，且中段也沒有飄出（即剪出）危險。故此滑坡在"1"點以下的滑體完全可以保持自身的穩(wěn)定。問題在于上段（"1"點以上）。這里積累了約3300kN的下滑力。從剖面形勢看，有沿m-n一線飄出的危險。究竟可能不可能飄出，須通過計算確定。主要是計算m-n⑥1線以上分塊段的抗滑力，然后將之與整個上段的下滑力進行比較。若小于后者，即能飄出；否則，相反。這里的關(guān)鍵問題是確定好沿m-n一線的抗剪強度?？词欠裼欣匣瑒用婊颥F(xiàn)成的巖土層結(jié)構(gòu)面存在，抑或完全重新剪斷。

如圖2所示，計算結(jié)果，沒有結(jié)構(gòu)面可用，其單位抗滑力為A1-A′1（約900kN）。若重新剪斷，則為 A1-A″1（約 2100kN），皆小于上段下滑力，故能飄出。欲防止上段滑體的飄出，需分別施加與其飄出滑動力相等的24OOkN或1200kN的單位抗滑力。所以，該滑坡抗滑工程的合理設置位置是在"1"點；所需強度仍為總體下滑力即單位抗力3000kN（24OOkN或1200kN,能防止上段飄出，但不能完全阻止其下滑）。若飄出滑動力大于總體下滑力，則應采用飄出滑動力，作為抗滑工程的設計抗滑力。

3 地質(zhì)災害防治工程的實施要點

地質(zhì)災害防治工程雖有其特殊性，但也是一種重要工程，故其實施也應按照國家的基本建設工程程序進行。認真做好有關(guān)的勘察、設計、施工、監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)的技術(shù)工作。

3.1 要切實做好地質(zhì)勘察研究工作

地質(zhì)災害防治工程不同于一般建筑工程。它是改造、穩(wěn)定地質(zhì)體和調(diào)整、控制地質(zhì)作用的工程。一切工程活動都要圍繞地質(zhì)防治目標進行，地質(zhì)的調(diào)查研究必須貫穿于其始終。首先要認真搞好治前勘察工作，準確查明地質(zhì)災害的發(fā)育狀況，包括致災作用的性質(zhì)、成因、變形機制、邊界、規(guī)模、活動狀態(tài)、穩(wěn)定狀況及危險程度；參與計算評價的有關(guān)巖土體的物理力學參數(shù)及水文地質(zhì)條件；成災危害情況，包括可能遭受危險的人、物、設施的位置、規(guī)模、價值及可遷移程度；影響治理工程實施的自然條件（地形、水源、天然建材）及社會條件（交通、能源供應、勞工等）。其中準確地判明變形作用的性質(zhì)、成因及其穩(wěn)定程度是關(guān)鍵。

3.2 要合理確定防治目標

防治目標包括形象目標和安全目標。形象目標即防治對象的范圍、部位；安全目標即防治工程所應達到的安全標準。明確防治目標是地質(zhì)災害防治工程設計的首要問題。

對防治對象范圍的確定，一般應以致災地質(zhì)作用的活動單元為界，作整體考慮，不宜隨意切割取舍。但在總體范圍內(nèi)，則應視險情的輕重緩急劃分出重點與一般，或主要與次要的不同部位，不能平均對待。

對防治工程應達到的安全標準，應依據(jù)下列3方面的情況加以確定，即所欲保護的受災對象的重要性和可撤離程度、國家的財力水平和有關(guān)的工程規(guī)范。關(guān)鍵是要適度，既不能標準過低，治而無效；又不能過分追求高標準，多耗國家資金。關(guān)于防治標準，對每處地質(zhì)災害的不同部位或不同影響方面，也可因地、因事制宜地區(qū)別對待。

3.3 要多方案比選防治工程方案

每一處地質(zhì)災害的防治，欲達到穩(wěn)定變形地質(zhì)體和制止致災地質(zhì)作用的目標，常有多種工程方案可供選用。而選擇合理與否，則在很大程度上決定著防治工程的效益。因此，必須進行多方案比選，從中選出最好的工程方案。

方案比選的依據(jù)是地質(zhì)有效性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性。所謂地質(zhì)有效性，是指能有效地達到穩(wěn)定變形地質(zhì)體、制止致災地質(zhì)作用的目標，而又不致引起其它不良地質(zhì)后果；技術(shù)可行性，是指在工程技術(shù)方法、設備材料及施工條件上，不會遇到大的困難；經(jīng)濟合理性，是指投資相對較低，國家承受得了。這三者要相互結(jié)合，綜合比較。

3.4 重大地質(zhì)災害防治工程需進行專門的可行性論證

可行性論證的主要內(nèi)容是防治工程的必要性和防治方案的可行性。防治工程的必要性，應從災害的危險性、成災損失程度和各種對策措施（包括工程措施及撤離等其它減災措施）的適宜性等方面加以論證。

當災害的危險性較大，成災損失也較大，而其它防減災措施皆不如進行工程防治經(jīng)濟、有效時，防治工程的必要性才能成立。防治方案的可行性論證內(nèi)容，包括多方案的比選和選定方案的可行性。方案比選及選定方案的可行性論證依據(jù)，即是前述地質(zhì)的有效性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性3條原則。較小規(guī)模地質(zhì)災害防治工程的可行性論證，可與地質(zhì)勘查報告的編寫同時進行。

3.5 要妥善確定防治工程的施工方法和施工程序，實行信息化施工

地質(zhì)災害防治工程的施工方法，既要有利于順利完成工程本身的實施任務，又要不因施工擾動而對變形地質(zhì)體造成新的破壞。對每種新的或較有破壞性的施工方法，采用之前均應進行方法（工藝）試驗。施工程序，包括防治工程總體的階段程序和具體防治工程單元的施工順序。

地質(zhì)災害防治工程是與復雜的地質(zhì)體打交道，欲解決的問題常有很大隱蔽性和隨之而來的不確定性。每處防治工程的效果不是都能一次預見得到，防治工程對變形地質(zhì)體的長期性擾動后果也不一定能很快顯露出來，有時需要通過局部或前期工程實踐（試驗性施工）才能有把握地確定下步工程的做法。所以，地質(zhì)災害防治工程，在總體上常需有一個合理的階段程序，以便根據(jù)前期效果修改后期工程設計；在具體工程單元的施工順序上，要盡可能做到先期為后期工程提供便利條件，或增加其安全儲備，避免相互干擾，更不能相互破壞。要嚴防由于工程不當引起意外災難性后果，即所謂治聾不成反致啞。

結(jié)語

地質(zhì)災害防治工程是一項長期的工作，任重而道遠。隨著新技術(shù)、新方法、新材料在地質(zhì)災害防治工程中應用，地質(zhì)災害防治措施和施工技術(shù)必將邁向新的臺階。

[1]地質(zhì)工程勘察、檢驗監(jiān)測及設計施工與災害防治技術(shù)實用手冊.中國知識出版社，2007一l1.

[2]胡茂焱.地質(zhì)災害與防治技術(shù).中國地質(zhì)大學出版社，2005-9.