淺談滑坡的降排水措施和在一些工程中的應(yīng)用

(成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院 四川 成都 610059)

前言

我國幅員遼闊，人口密集，地質(zhì)條件復(fù)雜，是世界上受地質(zhì)災(zāi)害困擾最嚴(yán)重的國家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，全國有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)288525處，共威脅1891萬人和4431億元財(cái)產(chǎn)的安全，其中滑坡148214處。[1]由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，滑坡發(fā)生的數(shù)量之多幾乎占據(jù)所有地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的50%以上。所以對滑坡的形成機(jī)理和防治措施進(jìn)行深入研究是十分必要的。影響滑坡穩(wěn)定的因素有很多，通過對大量實(shí)際滑坡災(zāi)害的研究可知，地下水條件是造成邊坡變形和失穩(wěn)的主要自然因素。外來水滲入坡體后將與坡內(nèi)巖土體發(fā)生物理化學(xué)作用，降低坡內(nèi)巖土體的抗剪強(qiáng)度。還會(huì)增加坡體容重，加大坡體下滑力，致使邊坡失穩(wěn)。故在滑坡治理工程中，對滑坡采取降排水措施變得尤為重要。這樣不僅可以提高坡體穩(wěn)定系數(shù)，還會(huì)在一定程度上減少滑坡防治工程的投入資金。

一、常用坡面截排水措施

(一)坡面鋪設(shè)PE(聚乙烯)防水薄膜

滑坡治理初期，永久降排水措施還未設(shè)置之前，為了滑坡的安全，可以在坡面鋪設(shè)一層PE(聚乙烯)防水薄膜來作為臨時(shí)防滲水措施，可以有效的收集降雨并排到滑坡范圍以外防止其入滲至坡體內(nèi)對巖土體的性質(zhì)產(chǎn)生影響，造成坡體穩(wěn)定性降低。

(二)噴射混凝土防滲護(hù)面

在坡面噴射混凝土作為防滲護(hù)面，其主要作用也是防止外部水入滲至坡體內(nèi)，但相較于鋪設(shè)PE(聚乙烯)防水薄膜，坡面噴射混凝土可作為一種永久防滲水措施。但因其作為封面防滲措施，不利于坡體內(nèi)水的排出，故主要用于地下水位較低的滑坡。值得注意的是，若坡面巖土體風(fēng)化破碎程度較高，進(jìn)行噴射作業(yè)前應(yīng)先進(jìn)行掛網(wǎng)處理。

(三)植草空心磚護(hù)面

與主要用于地下水位較低滑坡的噴射混凝土護(hù)面不同，植草空心磚護(hù)面主要用于地下水較為富集的滑坡，旨在能夠順暢的排出地下水。除此之外，還可以對坡面起到防護(hù)作用。

(四)地表截排水溝

為避免坡體表面水滲入地下，可選擇在穩(wěn)定性較好的坡面上修建地表排水溝，在滑坡體邊界范圍以外不小于5m處設(shè)置截水溝。將坡面水收集后排出滑坡范圍或者阻截外部水進(jìn)入滑坡范圍。地表排水溝也常與仰斜排水孔組合使用，將仰斜排水孔收集的地下水通過排水溝轉(zhuǎn)移至滑坡范圍外。值得注意的是在進(jìn)行截排水溝設(shè)計(jì)時(shí)，截排水溝的尺寸需滿足在該邊坡歷史最大降雨強(qiáng)度條件下進(jìn)行排水時(shí)不出現(xiàn)漫溝現(xiàn)象。在目前的工程治理中，截排水溝應(yīng)用非常普遍，但排水效率較低，但排水效果也有待提升。

二、常用地下水降排水措施

(一)仰斜排水孔

以一定仰角向坡體內(nèi)鉆孔，并在鉆孔內(nèi)埋設(shè)排水管的一種降低地下水位的方式。值得注意的是，仰斜排水孔的仰角設(shè)置在6°～10°范圍較為合理。排水管一般采用PVC或PE滲水管，管身宜用土工布包裹，避免孔眼堵塞?？卓趹?yīng)進(jìn)行灌漿和防曬處理，孔口以下坡面應(yīng)該做加固處理，防止沖刷坡面；定期對排水孔進(jìn)行清理，防止排水孔淤塞。宜和截排水溝組合使用。

(二)集水井

排除滑坡深部地下水時(shí)，可選擇使用集水井，集水井的深度應(yīng)該視滑面深度情況或者不透水層深度情況而定，井底應(yīng)位于滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層中。為了提高集水井的治理影響范圍，可選擇與仰斜排水孔形成聯(lián)合體系，即在集水井內(nèi)向四周布設(shè)呈放射狀的仰斜排水孔用以收集遠(yuǎn)部坡體內(nèi)的地下水，但此時(shí)集水井內(nèi)徑應(yīng)按實(shí)際情況擴(kuò)大設(shè)計(jì)，這種大直徑集水井還可用PE管或者鋼筋混凝土管串聯(lián)在一起，將地下水統(tǒng)一排出滑坡范圍外。[2]

(三)滲溝

滲溝分為三種：邊坡滲溝、支撐滲溝、截水滲溝。一般作為滑坡體地下水埋深較淺時(shí)的排水措施。邊坡滲溝設(shè)置在滑坡前緣，對滑坡有一定支擋作用。支撐滲溝設(shè)置在滑坡體中部，其形狀通常有Y型和Ⅲ型。截水滲溝設(shè)置在滑坡上部范圍以外，與地下水流方向垂直，在坡外地下水還未進(jìn)入滑坡時(shí)將其排走。應(yīng)根據(jù)滑坡具體情況選擇。

(四)排水隧洞

地下排水隧洞在實(shí)際工程中常與排水孔一同形成集排水體系，在各種排水措施中，排水效率最高，學(xué)界對該體系研究較多，故在各類工程實(shí)踐中廣泛使用。大量工程實(shí)踐表明，在設(shè)置了排水洞后，邊坡的穩(wěn)定性都得到了顯著提高。如三峽永久船閘高邊坡、浙江上三公路6#滑坡等。[3-4]但排水隧洞體系的不足點(diǎn)在于施工周期長、費(fèi)用高。

(五)虹吸排水

滑坡虹吸排水是一種可以免動(dòng)力高效實(shí)時(shí)排水的新型邊坡排水措施，從其興起至今大約30年時(shí)間。其排水原理是排水管通過下傾斜孔進(jìn)入邊坡的深部，并從斜孔的孔底引出虹吸排水管到坡面一定位置，在坡體內(nèi)部水位上升時(shí)，利用虹吸管兩端的進(jìn)出水口高差實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)排水。其優(yōu)勢是造價(jià)低，排水效率高，但尚受限于虹吸過程的持續(xù)有效性、虹吸跨越極限高度約為10m等條件的制約，還未能推廣使用。

三、結(jié)論

目前滑坡排水措施眾多，但每個(gè)滑坡巖土體構(gòu)成不同，滲透性也不同，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況來選擇具體的排水措施或排水措施組合，下表給出一些具體工程選擇的排水措施形式，為治理措施的選擇提供一些參考。[5]

表1 滑坡過程中排水方法的組合應(yīng)用