丹江口水庫湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡地質(zhì)現(xiàn)狀及防治對(duì)策研究

程心意, 雷世兵, 白咸勇, 劉海峰, 孟照蔚

(1.長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢)，湖北 武漢　430010； 2.國(guó)務(wù)院 南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)辦公室 建管司，北京　100038)

0　引言

丹江口水庫為南水北調(diào)中線工程的水源地，丹江口大壩加高后，壩頂高程176.6 m，正常蓄水位170 m(吳淞高程)，目前大壩加高主體工程已完成。隨著水庫170 m(吳淞高程)蓄水的臨近，水庫區(qū)內(nèi)安移民集中居民點(diǎn)和集鎮(zhèn)居民點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)已完工。

水庫蓄水后，漢江兩岸地勢(shì)寬闊平緩的河谷階地多位于蓄水位以下，庫區(qū)內(nèi)安移民集中居民點(diǎn)和集鎮(zhèn)居民點(diǎn)多位于水庫兩岸低山丘陵地區(qū)，總體上地質(zhì)條件適宜移民安置，但由于水庫區(qū)周邊地形破碎，山脊與溝谷、洼地相間分布，地形起伏較大，致使環(huán)境容量有限，建設(shè)用地資源緊張，在內(nèi)安移民點(diǎn)建設(shè)過程中，不可避免地存在大挖大填的情況，形成了高數(shù)米—數(shù)十米不等的高切坡，易引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，危及移民點(diǎn)及高切坡周圍建筑物安全。目前，多處高切坡已出現(xiàn)了局部滑移和崩塌變形，已嚴(yán)重危及居民點(diǎn)移民的生命財(cái)產(chǎn)安全；隨著時(shí)間推移，高切坡巖體風(fēng)化及松動(dòng)卸荷進(jìn)一步加劇，在雨水的沖刷浸泡下，穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，是移民安穩(wěn)致富的一個(gè)重大隱患，為此對(duì)湖北省境內(nèi)的內(nèi)安移民點(diǎn)的高切坡進(jìn)行了調(diào)查。

1　地質(zhì)環(huán)境

丹江口水利樞紐處于鄂西北山區(qū)與東部平原過渡地帶。丹江口以西為中低山區(qū)，其中漢江以北屬秦嶺東段，一般高程1 600～2 000 m，漢江以南為武當(dāng)山區(qū)，一般高程1 500～1 800 m，相對(duì)高差300～600 m；丹江口以東為南襄盆地，高程由300 m逐漸降至100 m左右。

漢江主體流向SEE-SE，先后流經(jīng)鄖縣盆地、石灰窯峽谷、均縣盆地、青山港峽谷，兩岸以中低山為主，山脈延伸方向呈NWW-NW。其中丹江口壩址—鄖縣柳陂鎮(zhèn)何家溝(距壩址111.4 km)兩岸為低山丘陵區(qū)，山體高程一般200～500 m，相對(duì)高差100～200 m，岸坡坡角一般20°～30°，峽谷、寬谷相間分布，峽谷段水面寬200～300 m，寬谷段水面寬400～600 m，鄖縣盆地、均縣盆地一帶寬達(dá)800～4 000 m。何家溝—庫尾(距壩址111.4～181 km)，兩岸山體高程一般400～600 m，相對(duì)高差200～400 m，河谷呈“V”字型，水面寬200～300 m。

1.1　地層巖性

湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡主要分布元古界變質(zhì)巖類和白堊—古近系紅層，局部分布第四系覆蓋層。

(1)變質(zhì)巖類主要為灰色、淺灰色云母片巖、絹云母片巖、云母石英片巖、絹云石英片巖、長(zhǎng)石云母片巖、云母長(zhǎng)石片巖、灰綠色云母綠泥石石英片巖、變質(zhì)石英砂巖等。分布于武當(dāng)山地區(qū)、鄖縣—丹江口一帶；淺變質(zhì)基性巖漿巖地層，主要分布于鄖西縣孤山、堵河、張灣區(qū)方灘鄉(xiāng)及丹江口附近。其間順層發(fā)育有揚(yáng)子期變質(zhì)巖漿巖，巖性主要為變質(zhì)輝長(zhǎng)輝綠巖、變質(zhì)輝綠巖、變質(zhì)閃長(zhǎng)玢巖及變質(zhì)閃長(zhǎng)巖。

(2)沉積巖類白堊系—古近系紅層(K-E)為粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖、礫巖、砂礫巖等碎屑巖，主要分布于鄖縣、丹江口均縣鎮(zhèn)。

1.2　巖土體的工程地質(zhì)類型及特征

經(jīng)過對(duì)高切坡地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)巖相建造、巖土體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等地質(zhì)特征，將巖土體主要?jiǎng)澐譃?種工程地質(zhì)類型，即塊狀堅(jiān)硬巖類、薄—中厚層狀軟巖—極軟巖類、古近系半膠結(jié)巖類、松散土類。各類巖土體工程地質(zhì)特征如下：

(1)塊狀堅(jiān)硬巖類此類硬巖在高切坡工程區(qū)分布很少，個(gè)別高切坡可見。

(2)薄—中厚層狀較軟巖—極軟巖類分布于武當(dāng)山地區(qū)、鄖縣、丹江口一帶，多數(shù)高切坡可見此類巖層分布。此類地層受多期構(gòu)造作用，巖體裂隙發(fā)育密集，多呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，部分呈散體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化層一般較厚，厚度一般2～5 m，部分地段可達(dá)10余米。

(3)古近系半膠結(jié)巖類主要為粉細(xì)砂巖、礫巖、砂礫巖等，主要分布于鄖縣、丹江口均縣鎮(zhèn)、習(xí)家店鎮(zhèn)。與白堊系(K)呈不整合接觸關(guān)系，但巖性與白堊系類似，難以區(qū)分。巖石膠結(jié)很差，強(qiáng)—全風(fēng)化層厚度巨大，地表出露多為強(qiáng)—全風(fēng)化。

(4)松散土類泛指第四系松散堆積物。此類土層成因多樣，性狀相差懸殊。鄖縣一帶分布的中上更新統(tǒng)沖積層(Q2-3al)粉質(zhì)粘土及坡積層(Qdl)粉質(zhì)粘土多具膨脹性。膨脹土呈黃褐色、褐黃色，含鐵錳質(zhì)結(jié)核和灰白色、灰綠色條帶，天然狀態(tài)下呈堅(jiān)硬—硬塑態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，遇水軟化，粘滯感強(qiáng)，土層中斜交剪切裂隙發(fā)育，方向不規(guī)則，常有光滑面、擦痕、油脂性光澤。坡積粘土的物質(zhì)來源于中、上更新統(tǒng)粘土的，亦具有弱—中等膨脹潛勢(shì)，少量具強(qiáng)膨脹潛勢(shì)。膨脹土分布區(qū)一般原始地形較平緩。

2　高切坡現(xiàn)狀及分類

2.1　高切坡現(xiàn)狀

湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)共涉及高切坡165處[1]，高切坡坡度一般27°～75°之間，分布有巖性為基巖的高切坡，巖性為第四系地層的高切坡以及存在上部為第四系地層，下部為基巖的高切坡；高切坡坡向有的與巖層傾向基本一致，有的與巖層傾向相反；高切坡坡高差別較大，一般為6～45 m之間，最大基巖高切坡坡高達(dá)到了62 m；現(xiàn)有高切坡存在以下若干問題：

(1)高度大、坡度較陡的巖質(zhì)、巖土質(zhì)高切坡因開挖后，易在坡頂出現(xiàn)拉應(yīng)力集中，坡頂出現(xiàn)破壞現(xiàn)象較多。

(2)高切坡巖體較破碎—破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，存在軟弱結(jié)構(gòu)面或不穩(wěn)定塊體，出現(xiàn)局部變形、破壞現(xiàn)象。

(3)巖質(zhì)、巖土質(zhì)高切坡坡體強(qiáng)風(fēng)化層較厚，巖體完整性差，存在強(qiáng)風(fēng)化層發(fā)生滑移破壞的可能性。

(4)巖質(zhì)、巖土質(zhì)順向高切坡，因坡前場(chǎng)平開挖造成高切坡坡度陡于巖層層面傾角，存在沿層面滑動(dòng)破壞的隱患。

(5)因開挖施工方法不當(dāng)，切坡坡面殘留松動(dòng)巖體、土石塊未完全清理，留下安全隱患。

(6)土質(zhì)邊坡中的粘性土多為膨脹土，受降水入滲影響，土體抗剪強(qiáng)度急劇降低，多處已形成滑移變形。

2.2　高切坡類型的劃分

根據(jù)前期調(diào)查工作，內(nèi)安移民點(diǎn)涉及高切坡165處，經(jīng)進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)工作后確定156處進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)治理工作。將156處高切坡根據(jù)高切坡巖土組合情況，分為三種基本類型，即：巖質(zhì)高切坡、土質(zhì)高切坡、巖土混合高切坡，其各類型所占百分比見圖1。對(duì)于巖質(zhì)高切坡再根據(jù)高切坡巖層傾向與坡向的關(guān)系，又進(jìn)一步細(xì)分為巖質(zhì)順向高切坡、巖質(zhì)逆向高切坡和巖質(zhì)橫向高切坡三個(gè)亞類；巖土混合高切坡也根據(jù)巖層傾向與坡向的關(guān)系進(jìn)一步劃分為巖土混合順向高切坡、巖土混合逆向高切坡、巖土混合橫向高切坡[2]。

圖1　高切坡巖土組合分類圖

根據(jù)高切坡坡度，將其分為緩傾(傾角<30°)、中傾(30°～60°)、陡傾(>60°)高切坡三種類型，其各類所占比例見圖2。

圖2　高切坡坡度分類圖

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)情況，湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡以巖質(zhì)高切坡為主，占高切坡總數(shù)的56%，高切坡又以中傾角占多數(shù)，占84%。

2.3　高切坡穩(wěn)定性分類標(biāo)準(zhǔn)的確定及類型

結(jié)合高切坡的巖土體特征、結(jié)構(gòu)、坡度、破壞模式等，對(duì)各高切坡進(jìn)行穩(wěn)定性分類，將高切坡劃分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性較差、穩(wěn)定性差四類，劃分的標(biāo)準(zhǔn)及特征見表1。

表1　各類高切坡穩(wěn)定性分類特征表

湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡按照表1進(jìn)行穩(wěn)定性分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖3。

圖3　高切坡穩(wěn)定性分類圖

根據(jù)圖3可知，湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡總體以穩(wěn)定性較差為主，占45%，其穩(wěn)定性差、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定高切坡分別33%、18%、4%。

3　高切坡防治對(duì)策

3.1　防治對(duì)策原則

因高切坡位于移民點(diǎn)安置房后，治理的指導(dǎo)思想是通過采用工程措施確保邊坡的穩(wěn)定，從而確保切坡坡腳的房屋和移民生命財(cái)產(chǎn)的安全，盡量保護(hù)并改善高切坡周邊的自然環(huán)境。

根據(jù)高切坡防護(hù)工程的目標(biāo)和丹江口庫區(qū)地質(zhì)條件，高切坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、削坡優(yōu)先、環(huán)境協(xié)調(diào)”的原則。

3.2　防治對(duì)策研究

針對(duì)不同類型的高切坡，防治對(duì)策根據(jù)不同地質(zhì)條件、場(chǎng)地要求，主要考慮以下幾種工程措施[3]：

(1)削坡減載對(duì)于巖土體結(jié)構(gòu)松軟、破碎，地形和建筑用地允許的地方，應(yīng)首先選擇放坡減緩坡度的工程措施。放坡坡比應(yīng)按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，根據(jù)不同高切坡巖土體類型的坡率允許值設(shè)計(jì)。

(2)格構(gòu)+植被護(hù)坡對(duì)邊坡坡比滿足規(guī)范要求的高切坡，可采用格構(gòu)+植被護(hù)坡措施進(jìn)行支護(hù)。

(3)格構(gòu)錨桿+植被護(hù)坡對(duì)于巖體較破碎的巖質(zhì)邊坡，為增強(qiáng)其整體性，限制坡頂張裂縫的發(fā)展，防止坡面局部不穩(wěn)定塊體崩塌，可采用格構(gòu)錨桿+植被護(hù)坡措施進(jìn)行支護(hù)。

(4)預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)當(dāng)邊坡高陡，破壞面埋深較大，不具備削坡條件時(shí)，可采取預(yù)應(yīng)力錨固支護(hù)措施。當(dāng)下滑力較大時(shí)，可采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)；當(dāng)下滑力較小時(shí)，可采用預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)。

(5)擋土墻對(duì)坡高較小的土質(zhì)高切坡或強(qiáng)風(fēng)化破碎巖質(zhì)高切坡，可采用重力式擋墻支擋結(jié)構(gòu)。根據(jù)墻背傾斜情況，重力式擋墻可分為俯斜式、仰斜式、直立式和衡重式擋墻等。擋墻材料可選用漿砌石、混凝土。

(6)抗滑樁對(duì)于影響規(guī)模較大、介質(zhì)松軟，存在潛在滑坡的高切坡，經(jīng)專門論證，可采用抗滑樁或樁墻復(fù)合結(jié)構(gòu)措施加固。

(7)錨噴包括素噴、錨噴和掛網(wǎng)錨噴。對(duì)于巖體完整、無滑移控制性順坡向結(jié)構(gòu)面、微風(fēng)化及新鮮基巖的巖質(zhì)高切坡，為了防止巖塊崩落，減緩風(fēng)化作用，應(yīng)采用素噴混凝土措施護(hù)坡；對(duì)于巖體完整、無滑移控制性順坡向結(jié)構(gòu)面、弱風(fēng)化基巖的巖質(zhì)高切坡，應(yīng)采用錨噴護(hù)坡措施；對(duì)于巖體完整性較差，存在崩落可能性，但無滑移控制性順坡向結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)高切坡，應(yīng)采用坡面掛網(wǎng)錨噴護(hù)坡措施。

(8)截排水水是引起邊坡失穩(wěn)的一個(gè)重要因素，需采取措施降低水的不利影響。一般在高切坡的坡頂可能破壞范圍外緣設(shè)置截水溝，在坡底線部位設(shè)置排水溝，或結(jié)合市政建設(shè)布置排水系統(tǒng)。

(9)復(fù)合措施對(duì)于坡高較大，或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的高切坡，包括巖土質(zhì)高切坡，可采取分段或分區(qū)措施，組合護(hù)坡。

3.3　實(shí)施建議

根據(jù)高切坡現(xiàn)狀情況，結(jié)合穩(wěn)定性分類，建議按輕重緩急，對(duì)高切坡分批次進(jìn)行工程防護(hù)。

受勘察手段和勘察工作量的限制，建議在高切坡治理工程過程中，遵循“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息法施工”原則；隨著工程施工的不斷進(jìn)行，其地質(zhì)條件將進(jìn)一步揭露。因此通過施工期的地質(zhì)工作，不斷積累資料，可檢驗(yàn)前期勘察成果，并對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工方法進(jìn)行必要的優(yōu)化完善。

4　結(jié)語

丹江口庫區(qū)湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)156處高切坡，按巖土組合分類，以巖質(zhì)高切坡為主，占高切坡總數(shù)56%；按坡度分類，以中傾角高切坡為主，占84%；按巖土體特征、結(jié)構(gòu)以及破壞模式分類，又以穩(wěn)定性較差、穩(wěn)定性差高切坡為主，分別占45%、33%。對(duì)于穩(wěn)定性較差、穩(wěn)定差的高切坡工程治理可考慮削方減載、錨桿(錨索)以及抗滑樁等綜合措施確保其穩(wěn)定；對(duì)于基本穩(wěn)定的高切坡可考慮適當(dāng)削方減載，輔以短錨桿加固的措施；對(duì)于整體穩(wěn)定，存在局部掉塊的高切坡可采用素噴混凝土或噴播綠化等工程措施。

參考文獻(xiàn):

[1]孟照蔚，等.南水北調(diào)中線一期工程丹江口庫區(qū)湖北省內(nèi)安移民點(diǎn)高切坡防護(hù)實(shí)施方案[R].武漢：長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢)，2013.

[2]常士驃，等.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330—2002)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[4]巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021—2001)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.