舞鋼市小石門滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理措施分析

王道山 韓文輝 姜輝莉 邢燕秋

1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì)；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)

舞鋼市小石門滑坡治理項(xiàng)目是河南省平頂山市財(cái)政2010年地質(zhì)環(huán)境項(xiàng)目，地質(zhì)災(zāi)害類型為土質(zhì)滑坡，規(guī)模為小型，危害程度較大，采取削方減載、抗滑樁及樁間連接梁、截排水、坡面綠化等措施綜合治理后，消除災(zāi)害隱患，確保當(dāng)?shù)鼐用癜簿訕窐I(yè)。

項(xiàng)目背景

該滑坡位于河南省舞鋼市寺坡辦事處寺坡村小石門自然村西北側(cè)山坡，該滑坡體在2008年和2010年雨季發(fā)生了滑動(dòng)，其中2008年的滑坡堆積物掩埋房屋高度達(dá)6～7m，2009年村民在滑坡中部大量取用黏土，形成陡立邊坡；2010年5月強(qiáng)降雨誘發(fā)了中部滑坡體的失穩(wěn)，滑動(dòng)部分寬43m，長(zhǎng)58m，厚度5～10m，體積約1.9×104m3，形成高2m 左右的滑坡后壁陡坎，滑動(dòng)距離5m 左右，由于正前方居民房屋距滑坡15～20m，故未造成人員傷亡和房屋損害。該滑坡目前整體暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，在持續(xù)暴雨條件下，滑坡體將可能發(fā)生失穩(wěn)下滑，威脅小石門自然村組13 戶36 人的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，盡快開展舞鋼市小石門滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程是非常必要的。

自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件

自然地理

地形地貌

舞鋼市位于河南省中部，為平頂山市所轄縣級(jí)市，本項(xiàng)目區(qū)位于舞鋼市寺坡辦事處寺坡村小石門自然村西北側(cè)山坡，地貌類型為丘陵地貌，海拔標(biāo)高125～166m，總體地勢(shì)為北西高、東南低，原始山坡坡度一般10～15°，滑坡體上坡度較大，為35°左右。

氣象水文

舞鋼市地處曖溫帶向北亞熱帶過渡區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。年平均氣溫14.9℃，年降水量為1000mm 左右，7、8月份降水量最多，12月份最少。暴雨的特點(diǎn)是強(qiáng)度大，降雨歷程短，雨量集中，一般每次暴雨均不超過24h，從雨量級(jí)別看首推1975年8月暴雨，其次1982年1984年的雨量，均出現(xiàn)日雨量超過200mm 的大暴雨。

舞鋼市河流屬于淮河流域，洪汝河水系和沙穎河水系，屬于洪汝河水系的有滾河、淃河、韋河等，屬于沙穎河水系的有甘江河，均發(fā)源于南部和中西部地區(qū)，呈平行狀分布，除甘江河西流經(jīng)方城縣、葉縣至舞陽縣境內(nèi)注入澧河外，其余諸水均向東北出境注入洪河?；轮卫韰^(qū)域內(nèi)水系不發(fā)育，僅南部有季節(jié)性山間小河溝存在，旱季無水。周圍無地表水系存在，僅在滑坡體東部100m 處有一自然沖溝，用于排泄大氣降水及小石門自然村所產(chǎn)生的廢水。

地質(zhì)環(huán)境條件

地層

滑坡體區(qū)域內(nèi)出露的地層有主要為第四系中更新統(tǒng)，滑坡外緣有上元古界地層零星出露。據(jù)鉆孔資料，勘探深度內(nèi)自上而下可劃分為4 層。

第①層 粉質(zhì)黏土（Qp2pl）

黃褐色，稍濕，可塑—硬塑，切面光滑，韌性中等-高；含較多鐵錳質(zhì)斑，局部灰綠色頁巖風(fēng)化殘積碎屑成份，場(chǎng)地內(nèi)分布普遍，層頂埋深0～6.0m，層厚0.40～15.01m，場(chǎng)地內(nèi)分布較普遍。

第②層 含黏性土碎石（Qp2pl）

密實(shí)，分選性差，細(xì)小和粗大顆粒夾在一起，骨架顆粒含量50%～55%，直徑一般20～100mm，局部含塊石，塊石粒徑最大400mm，棱角狀—次棱角狀，碎石主要成份為紫紅色石英砂巖，充填物為黃褐色、硬塑的黏性土，局部夾硬塑的粉質(zhì)黏土透鏡體。本層土中充填的黏性土與上部①層粉質(zhì)黏土性質(zhì)一致。場(chǎng)地內(nèi)分布普遍。層頂埋深0.50～4.10m，層厚1.80～9.00m。

第③層 頁巖（Pt3c）

顏色呈雜色（淺灰、深灰色，灰綠色，棕紅色、灰黑色等），巖石風(fēng)化程度屬全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，巖石堅(jiān)硬程度屬軟巖～極軟巖，局部原巖結(jié)構(gòu)基本消失，風(fēng)化成黏性土狀；巖心個(gè)別呈5～7cm 柱狀，巖體完整程度定性分類屬較破碎～極破碎，巖體按結(jié)構(gòu)類型劃分屬碎塊狀～散體狀結(jié)構(gòu)，巖層走向北東75°，傾向165°，傾角28°。該層未全部揭穿，場(chǎng)地內(nèi)分布普遍。

第④層 石英砂巖（Pt3c）

一般呈灰黃色，灰白色、暗紫紅色，巖石風(fēng)化程度屬全風(fēng)化～中風(fēng)化，巖石堅(jiān)硬程度屬較硬巖，巖體完整程度定性分類屬較破碎，巖體按結(jié)構(gòu)類型劃分屬碎塊狀結(jié)構(gòu)，巖層走向北東75°，傾向28～38°。層頂埋深12.00～22.00m，揭露厚度1.40～7.20m 場(chǎng)地內(nèi)在東部鉆探揭露。

地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

大地構(gòu)造位置是華南板塊與華北板塊接壤部位的北緣，區(qū)域構(gòu)造位于魯山背孜-舞陽背斜南翼，基底巖石為中上元古界、寒武系組成，為向南傾斜的單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，以斷裂構(gòu)造為主，且以南北向（張扭平移）、北西向（壓扭）斷裂規(guī)模最大，延伸最大，次為近東西向（壓扭斷層）規(guī)模較小。

滑坡防治區(qū)域面積較小，內(nèi)無斷層分布

據(jù)歷史地震記載，舞鋼市歷史上未發(fā)生過破壞性地震，小地震也較少發(fā)生，地震活動(dòng)具有強(qiáng)度弱、頻度低的特點(diǎn)。據(jù)GB18306～2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，舞鋼市地震動(dòng)峰值加速度為＜0.05g，地震基本烈度＜Ⅵ度。參照原地質(zhì)礦產(chǎn)部ZBD14002-89《工程地質(zhì)調(diào)查規(guī)范》（1：10 萬～1：20 萬）第8.5.2 條規(guī)定，滑坡治理區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬于穩(wěn)定區(qū)。

水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型主要為松散巖類孔隙水，第四系中更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、含黏性土碎石含水微弱，富水性差。主要接受大氣降水，在滑坡體前緣淺井處地下水位埋深1.90m。項(xiàng)目區(qū)地下水排泄方式主要為蒸發(fā)和沿基巖面排泄，徑流方向與滑坡體主滑方向基本一致。

滑坡特征

滑坡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

滑坡形態(tài)特征

該滑坡體平面上形態(tài)呈似圈椅狀，地形上北西高東南低，坡向126°，坡度24～35°。近南東-北西向展布，寬92m，縱長(zhǎng)80 m，主滑方向126°，滑坡體平均厚度5～10 m，面積約6720m2，體積約4×104m3，屬小型土層滑坡。

該滑坡體北側(cè)、西側(cè)以及后緣附近有滑動(dòng)形成的拉張裂縫，該裂縫走向近南北向，傾向東南。該裂縫寬30cm，深度30cm，當(dāng)?shù)卮迕褚呀?jīng)進(jìn)行填實(shí)處理。根據(jù)調(diào)查走訪，該滑坡體在2008年和2010年雨季發(fā)生了滑動(dòng)，其中2008年的滑坡堆積物掩埋房屋高度達(dá)6～7m，至今仍能見到當(dāng)時(shí)滑坡堆積清理后的痕跡；2010年5月強(qiáng)降雨誘發(fā)了中部滑坡體的失穩(wěn)，形成高2m 左右的滑坡后壁陡坎。滑坡前緣為當(dāng)?shù)卣畱?yīng)急修建的擋土墻，擋土墻一定程度上起到了支擋作用。

滑坡結(jié)構(gòu)特征

（1）滑坡體物質(zhì)組成：主要為粉質(zhì)黏土及含黏性土碎石，在滑坡區(qū)域內(nèi)其厚度變化較大，在滑坡體前緣北東側(cè)陡坎處，覆蓋層厚度約10m；在滑坡西南部，厚度多小于2m，滑坡前緣局部基巖出露。雜色頁巖呈全風(fēng)化狀態(tài)，組織結(jié)構(gòu)己完全破壞，呈松散狀。

（2）滑帶位于含黏性土碎石與風(fēng)化頁巖接觸帶，滑動(dòng)帶前緣出露于村民房屋后和已建擋墻后，后緣出露于已建擋墻北西92m 處，出露面較粗糙，可見滑動(dòng)形成的拉張裂縫；滑動(dòng)面主要產(chǎn)生于含黏性土碎石和全風(fēng)化頁巖接觸帶內(nèi)，呈折線型。

（3）滑床為下伏全～強(qiáng)風(fēng)化頁巖，全～強(qiáng)風(fēng)化頁巖顏色呈雜色（淺灰、深灰色，灰綠色，棕紅色、灰黑色等），巖石堅(jiān)硬程度屬軟巖～極軟巖，局部原巖結(jié)構(gòu)已基本消失，風(fēng)化成黏性土狀；巖心個(gè)別呈5～7cm 柱狀，巖體完整程度定性分類屬較破碎～極破碎，巖體按結(jié)構(gòu)類型劃分屬碎塊狀～散體狀結(jié)構(gòu)，巖層走向北東75°，傾向165°，傾角28°，場(chǎng)地內(nèi)分布普遍。

滑坡成因機(jī)制分析

（1）在滑坡區(qū)域內(nèi)，先后進(jìn)行了多次建房切坡、開挖取土等工程活動(dòng)，改變了坡體的自然形態(tài)，在前緣形成高陡邊坡，這種坡度遠(yuǎn)大于坡體巖土體本身強(qiáng)度所能保持的坡度，破壞了坡體的自然平衡條件。坡體開挖后，使坡體應(yīng)力在坡腳相對(duì)集中，同時(shí)坡體的卸荷使巖土體內(nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面體系產(chǎn)生應(yīng)力松弛，改變了地下水的滲流條件，加速了風(fēng)化速度，為滑坡的形成創(chuàng)造了有利條件，是滑坡形成的主要誘發(fā)因素。

（2）滑坡區(qū)域自然坡度較緩，有利于降雨的入滲，加大了坡體的重量，同時(shí)，降雨在巖、土分界以及卸荷影響區(qū)域底部這些相對(duì)隔水位置聚集，使這里的物質(zhì)軟化、泥化，強(qiáng)度降低，形成滑帶，降雨是形成滑坡的重要誘發(fā)因素。

滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)勘查成果，考慮暴雨情況下地表水滲透地下，因受浸潤(rùn)、軟化作用，滑坡體重度取飽和狀態(tài)下粉質(zhì)黏土γ=20kN/m3含黏性土碎石γ=30.1kN/m3；滑帶取飽和狀態(tài)下c=25kPa φ=9.7o。

滑坡的穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算

計(jì)算剖面及工況確定

圖1 2～2＇剖面滑動(dòng)面示意圖

計(jì)算模型主要根據(jù)工程地質(zhì)剖面鉆孔的地層分布，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和滑坡特征確定滑面。在滑坡體上選取2～2’剖面（圖1）為典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和推力計(jì)算。確定該滑坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的工況為兩種，即工況一：自重；工況二：自重+暴雨。

穩(wěn)定性分析

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006），主剖面在不同工況組合下穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1 和表2。

通過穩(wěn)定性計(jì)算，該滑坡2～2’剖面在工況一下穩(wěn)定性系數(shù)為Fs=1.41，穩(wěn)定；工況二條件下穩(wěn)定性系數(shù)為Fs=0.90，不穩(wěn)定。

表1 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算成果匯總表

表2 滑坡體下滑推力計(jì)算成果匯總表

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和穩(wěn)定性影響因素分析，結(jié)合剖面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知：基本工況條件下，穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定；暴雨或淫雨工況條件下，穩(wěn)定狀態(tài)為不穩(wěn)定。如遭受人類工程活動(dòng)等外在因素影響，滑坡穩(wěn)定性將會(huì)更差，必須采取有效的工程措施控制滑坡的發(fā)展。

滑坡防治工程

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006），確定舞鋼市小石門滑坡防治工程設(shè)計(jì)等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

防治工程措施

對(duì)滑坡采用削方減載、抗滑樁及樁間梁、地表截排水的工程措施加以綜合治理。

抗滑樁及樁間連接梁

（1）考慮到滑坡體前緣有民房，搬遷難度大，滑坡前緣地方政府已修簡(jiǎn)易擋墻，因此本次設(shè)計(jì)抗滑樁布設(shè)于滑坡體前緣稍靠上部位，平面形狀呈弧形布置，抗滑樁采用圓形抗滑樁，樁截面直徑133mmm，設(shè)計(jì)抗滑樁為雙排樁，兩排樁中心線間距300mm，同一排樁中心間距500mm，相鄰樁呈等腰三角形布置。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為6.01～18.52m，共設(shè)計(jì)鋼管樁數(shù)量242 根，總長(zhǎng)3586.38m；具體樁長(zhǎng)以施工時(shí)鉆機(jī)成孔時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制的實(shí)際深度（入較完整基巖3m）為準(zhǔn)。在結(jié)構(gòu)分析和內(nèi)力分析及計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)樁體不同深度內(nèi)力大小，按圓形截面受彎構(gòu)件進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)，抗滑樁采用現(xiàn)澆水泥鋼管樁，鋼管連接時(shí)采用滿焊或者絲扣連接，鋼管為國(guó)標(biāo)無縫鋼管，直徑127mm，壁厚4.5mm，1：0.5 水泥漿澆筑，樁頂部與地面齊平。

（2）樁間連接梁

為增加抗滑樁的整體性和抗滑能力，以及預(yù)防滑體土從樁間擠出，將抗滑樁上部設(shè)計(jì)連接梁，梁高1.0m，寬0.72m，樁全部成樁后，將樁上部開挖，開挖深度為0.8m，開挖寬度以梁中心線為中線兩邊各0.36m，底部澆筑10cm 厚的C25 混凝土墊層，上部采用鋼筋焊接連接鋼管樁，混凝土澆筑連接梁，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，樁連接梁保護(hù)層厚度兩側(cè)為147mm，上部保護(hù)層厚度200mm；樁連接梁縱筋采用國(guó)標(biāo)螺紋鋼直徑為25mm，橫向箍筋采用國(guó)標(biāo)圓鋼直徑為10mm，箍筋尺寸為477mm×600mm，箍筋間距250mm。

削方減載

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將2010年發(fā)生滑動(dòng)的滑坡體中下部和東北部坡度較陡部分進(jìn)行削方減載，削方減載區(qū)域面積3348m2，以現(xiàn)有擋土墻內(nèi)側(cè)至抗滑樁設(shè)計(jì)位置（馬道）為第一邊坡，設(shè)計(jì)邊坡坡度按1：1.25～1：1.5，抗滑樁部位設(shè)計(jì)2.5m 寬馬道，以馬道至勘查鉆孔ZK6位置為第二級(jí)邊坡，設(shè)計(jì)邊坡坡度按1：1.25～1：1.5?，F(xiàn)有擋土墻的東北側(cè)陡坎削方設(shè)計(jì)坡度為1：1.25～1：1.5。

截（排）水工程設(shè)計(jì)

穩(wěn)定性計(jì)算分析表明，降雨對(duì)滑坡的穩(wěn)定性起很重要的誘發(fā)作用，因此為防止大氣降雨匯入滑坡體，需在滑坡體周邊和馬道上設(shè)計(jì)截（排）水溝。

根據(jù)滑坡防治工程標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期取50年一遇。依據(jù)防治工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形，排水系統(tǒng)共設(shè)置兩道截（排）水溝，截（排）水溝全部采用漿砌石結(jié)構(gòu)，M10 砂漿抹面，厚度20m。

周邊排水溝為漿砌塊石修筑，斷面形式為梯形，截面凈尺寸為0.4m×0.5m×0.6m，厚為0.2m，砂漿標(biāo)號(hào)為M10，為防止不均勻沉降，排水溝每間隔20m 設(shè)置沉降縫，縱坡變化較大、巖土體變化較大的地段縫距適當(dāng)減小，分縫形式采用平頭對(duì)接縫，縫寬3cm，縫中設(shè)瀝青木板止水，迎水面瀝青填縫。

馬道排水溝截面為矩形，凈尺寸為0.3m×0.3m，厚度0.2m，砂漿標(biāo)號(hào)為M10。

綠化工程

為美化環(huán)境，在削坡減載完成后，將兩級(jí)坡面進(jìn)行植樹綠化，綠化樹種選用側(cè)柏，胸徑2～5cm，樹高1～1.5m，植樹間距為3×3m。

結(jié)束語

通過上述綜合治理措施的實(shí)施，消除了滑坡的安全隱患和當(dāng)?shù)鼐用竦目只判睦?，通過有限資金的投入，避免了較大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也改善和美化了當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境，由此產(chǎn)生的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益是很顯著的。