千金、板沖水庫(kù)庫(kù)區(qū)滑坡治理措施探析

◎佘凱 劉軍

一、引言

千金、板沖水庫(kù)位于湖南省雙峰縣梓門橋鎮(zhèn)東部的梅龍山脈，距離雙峰縣城約20km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°16′53″，北緯27°30′30″。引水樞紐以上控制集雨面積6.78km2，其中千金、板沖水庫(kù)集雨面積4.65km2（聯(lián)通水庫(kù)），外引流域面積2.13km2。在現(xiàn)場(chǎng)觀察滑坡后的山包，未發(fā)現(xiàn)新的異象，但不排除山體受到人類活動(dòng)擾動(dòng)特別是雨水入滲后產(chǎn)生新滑坡的可能性。一般情況下，必須在發(fā)展成弧形裂縫之前、及時(shí)將直裂縫按常規(guī)處理方法處理好，以防止滑坡發(fā)生。由于產(chǎn)生滑坡的因素比較復(fù)雜，需按照防治滑坡的要求，采取工程措施進(jìn)行加固處理。

二、工程概況

千金水庫(kù)：滑坡范圍L×B=100×20（m2）；滑坡體中心距大壩約360m；滑坡走向310°，滑坡山體高約5～20m；板沖水庫(kù)：滑坡范圍L×B=80×15（m2）；滑坡體中心距大壩約320m；滑坡走向300°，滑坡山體高約8～20m。據(jù)原設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，庫(kù)岸地質(zhì)為鈣質(zhì)及泥質(zhì)板巖，兩水庫(kù)庫(kù)區(qū)大壩東～東北側(cè)各發(fā)現(xiàn)滑坡1處，如圖1所示。

圖1 千金、板沖水庫(kù)山體滑坡處位置圖

滑坡山體已全風(fēng)化，見不到巖層產(chǎn)狀（傾角），巖層傾向約為225°傾向水庫(kù)，需慎重處理。鑒于滑坡是地質(zhì)災(zāi)害中最常見、最普遍、危害最烈的災(zāi)害之一，本設(shè)計(jì)將對(duì)滑坡產(chǎn)生的條件及原因、觀察滑坡注意要點(diǎn)、滑坡處理方案等問題淺作分析及闡述。

三、滑坡原因

1.內(nèi)因。

（1）兩水庫(kù)均地處“湘中滑坡水庫(kù)密集帶”上。

千金、板沖兩水庫(kù)所處的地層為泥質(zhì)板巖、千枚狀板巖等軟弱巖層風(fēng)化后形成的土質(zhì)山包，其內(nèi)摩擦角、粘接力，較之一般粘土更低。上世紀(jì)七十年代前后，這一地區(qū)（婁底及邵陽(yáng)東隅）的流光嶺、三合、同樂、群力等多處中型水庫(kù)及若干小型水利工程，由于上述巖性地層的影響，曾連續(xù)、集中、先后、多次地的發(fā)生過規(guī)模大小不等、破壞程度不一的滑坡事故。致使該地區(qū)成為聞名遐邇的“湘中滑坡水庫(kù)密集帶”。而兩水庫(kù)正處于這一“滑坡水庫(kù)密集帶”上。因此，產(chǎn)生滑坡的機(jī)率較高是不言而喻的。

（2）兩水庫(kù)滑坡與親水性粘土礦物的關(guān)系。

某水庫(kù)滑坡段土體層中含有易吸水膨脹的親水性粘土礦物（多水高嶺石、高嶺石、伊利石及少量蒙脫石），其晶體結(jié)構(gòu)由一層或兩層氧化硅夾一層氫氧化鋁疊積而成，對(duì)含水量變化十分敏感，當(dāng)山體開挖暴露在空氣中，含水量稍有變化就有反應(yīng)，失水即開裂，遇水則膨脹崩解，?？稍趲仔r(shí)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生開裂或崩解現(xiàn)象。當(dāng)水分從裂隙中滲入山體后還會(huì)出現(xiàn)軟塑、流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度劇降而滑坡。

（3）巖層傾角在10°～40°之間，對(duì)山體穩(wěn)定不利。

在處理滑坡山體之前，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)山體巖層的傾向、傾角進(jìn)行觀察分析，至關(guān)重要。但滑坡山體現(xiàn)場(chǎng)，已完全看不到巖層產(chǎn)狀，表明巖體已全風(fēng)化，只能根據(jù)山體、水庫(kù)相關(guān)位置及附近山頭殘余風(fēng)化巖層的露頭對(duì)產(chǎn)狀進(jìn)行分析：兩處山體滑坡均面朝水庫(kù)一側(cè)，若巖層傾向山體內(nèi)側(cè)，對(duì)山體的穩(wěn)定十分有利，一般不會(huì)產(chǎn)生滑坡；現(xiàn)既已滑坡，表明巖層不但傾向水庫(kù)且?guī)r層傾角一般在10°～40°之間（已為附近山頭殘余風(fēng)化巖層露頭證實(shí)），這顯然是不利的。

（4）滑坡山體的背面無(wú)導(dǎo)滲排水設(shè)施及植被保護(hù)。

兩處滑坡山體的背面，在現(xiàn)場(chǎng)只看到被雨水沖刷形成的不規(guī)則的縱橫溝壑，既無(wú)按設(shè)計(jì)修建的導(dǎo)滲排水設(shè)施，又無(wú)植被保護(hù)。雨水下滲進(jìn)入山體若不能及時(shí)順暢排出，將對(duì)山體穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響。

2.外因。

（1）千金、板橋兩水庫(kù)滑坡山體均面朝水庫(kù)，山體與水庫(kù)之間建有簡(jiǎn)易公路。不僅滑坡體前有足夠的滑動(dòng)空間，且公路施工時(shí)已將山體“切腳”，“切腳”后也未修建任何支檔設(shè)施（矮擋墻等），使坡體下部失去支撐，產(chǎn)生下滑。

（2）滑坡體山腰，曾建有一條灌溉渠道常年輸水，降雨時(shí)該渠道又起著排水渠道的作用，渠下山體亦未修建導(dǎo)滲設(shè)施。渠水下滲后不能順暢排出，致使土體含水量飽和，增大了巖土容重，是導(dǎo)致山體滑坡的直接誘因。

（3）千金、板沖兩水庫(kù)所處的地層為泥質(zhì)板巖、千枚狀板巖等軟弱巖層，風(fēng)化后已形成土質(zhì)山包，降雨對(duì)其滑坡將產(chǎn)生很大的影響，主要表現(xiàn)在雨水大量入滲后，導(dǎo)致斜坡上土石層飽和，山體內(nèi)又無(wú)導(dǎo)滲設(shè)施排水，斜坡下部的隔水層產(chǎn)生的積水，更增加了滑坡體的重量降低土石層的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。因此，很多滑坡都具有“大雨大滑，小雨小滑，無(wú)雨不滑”的特點(diǎn)。

四、滑坡處理方案

通常情況，有兩種處理方案。一種是開挖灌渠導(dǎo)致上坡土體失穩(wěn)滑坡的可以采用鋼筋混凝土埋管處理（簡(jiǎn)稱埋管方案）；另一種是采取綜合治理的護(hù)坡措施（簡(jiǎn)稱護(hù)坡方案）。埋管方案從技術(shù)上講較有把握，但造價(jià)貴；且埋管方案并非一埋了之，埋管后的滑坡山體善后工作量仍然很大，如埋管區(qū)修建擋土墻擋土、土體外表砌石或種植草皮護(hù)坡，各埋管段進(jìn)出口還得修建永久性的洪水入渠建筑物及一段引洪入管渠道，及興建排水設(shè)施等，否則將造成新的水土流失。護(hù)坡方案造價(jià)較省，但施工程序多，施工工藝要求高，若馬虎從事，難以收到治理之效。

現(xiàn)以湖南鐵山灌區(qū)鐵杉嶺渠段山體滑坡處理為例，闡述方案比較過程：該滑坡段位于南總干溁灣分干（6+650～6+930）處，全長(zhǎng)280m，渠道穿過一小山，最大切深右岸為15m，左岸隨山勢(shì)變緩，切深為7m，設(shè)計(jì)流量9.81m3/s，渠底寬2.2m，設(shè)計(jì)水深2.75m。該段渠道于1979年冬開挖成型后不久，即于渠道右岸山坡發(fā)現(xiàn)多處由于滑坡形成、與水流向平行的縱向裂縫及滑坡臺(tái)階。出現(xiàn)滑坡后，建設(shè)單位極力主張用埋管方案處理。經(jīng)初步設(shè)計(jì)，埋管內(nèi)徑為3m，壁厚0.35m，鋼筋混凝土方量1100m3，管座及埋管進(jìn)出口扭曲面漿砌石850m3，清除滑動(dòng)土體及回填土共5000m3。按當(dāng)時(shí)物價(jià)造價(jià)至少需30萬(wàn)元；而護(hù)坡方案的造價(jià)不到埋管方案的1/3。因此，設(shè)計(jì)人員主張采用護(hù)坡方案。1982年提出設(shè)計(jì)草圖后，又會(huì)同地質(zhì)人員多次到現(xiàn)場(chǎng)查勘，1982年12月提出正式處理設(shè)計(jì)圖及施工說明，隨后指揮部組織勞力進(jìn)場(chǎng)施工。但到次年2月，在滑坡處理已開工一個(gè)多月后，建設(shè)單位對(duì)護(hù)坡方案仍心存疑慮，再次要求改用埋管方案處理。在這種情況下，設(shè)計(jì)人員又一次請(qǐng)地質(zhì)專家到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)議，在確認(rèn)護(hù)坡方案合理可行后，建設(shè)單位才同意按設(shè)計(jì)圖紙繼續(xù)施工。鐵杉嶺滑坡采用護(hù)坡方案處理后，至今已通水35年，運(yùn)行情況正常。

從工程布置看，千金、板橋水庫(kù)也不適于采用埋管方案，兩水庫(kù)與滑坡山體之間均有道路通過，若采用埋管方案，埋管長(zhǎng)度范圍內(nèi)涉及的道路段都將被清除掉，施工期將停止交通運(yùn)行，并新建上文提到的諸多入渠建筑物，徒增工程量和造價(jià)。因而，本工程滑坡處理決定采用護(hù)坡方案。

五、護(hù)坡方案處理措施

根據(jù)上述滑坡原因，護(hù)坡方案具體處理措施可以歸納為十個(gè)字：即削坡、減載、排水、導(dǎo)滲、支檔（擋土墻、腳槽等）。

削坡：削坡之前把已崩塌的松方及遇雨水后產(chǎn)生新的塌方一概清除，直到山體為天然含水量為止。清除以后的山坡若比設(shè)計(jì)坡陡，可用附近的優(yōu)質(zhì)粘土分層回填仔細(xì)夯實(shí)后。再按設(shè)計(jì)要求削坡，如圖2所示，為削坡處理示意圖。為提高邊坡的穩(wěn)定，將回填后山體邊坡改為自上而下的1：1.5、1：1.5、1：1.5、1：2.0的坡度，如圖3所示。

圖2 削坡處理示意圖

圖3 護(hù)坡削坡斷面圖

減載：將滑坡處理過程中堆置于滑坡體周邊及頂部的廢土用人工或推土機(jī)運(yùn)到距滑坡體15～20m以外，以減輕對(duì)滑坡體的壓重影響。

排水：推除廢土后，將山頂積水的坑坑洼洼用好粘土碾壓填平，并根據(jù)地形整成一面坡（或龜背形亦可），再開排水溝將山頂?shù)目赡芊e水全部排走。排水溝需要開在老山體上，溝中心到渠邊距離為2m，排水溝用10cm厚的C20混凝土護(hù)砌，如圖4所示。

圖4 排水溝斷面圖

導(dǎo)滲：對(duì)已滲入山體的水要在山坡上設(shè)置橫向盲溝導(dǎo)滲，再將滲水導(dǎo)致縱向排水溝內(nèi)排走。為攔截更多的山坡滲水，最下一級(jí)山坡上的盲溝采用Y形。此種盲溝除能導(dǎo)滲外，還兼有支撐邊坡巖（土）體的作用。二級(jí)山坡以上采用一字形導(dǎo)滲盲溝，盲溝凈距均為5m（圖4）。盲溝的橫斷面上段b×h=0.5×0.5m下段b×h=0.5m×1.0m，縱向排水溝b×h=0.5m×0.5m。盲溝內(nèi)設(shè)反濾層，由粗砂、碎石及塊石組成。

靠近簡(jiǎn)易公路最下一級(jí)山坡采用C20現(xiàn)澆混凝土護(hù)面，護(hù)面順山坡長(zhǎng)6.71m，厚8cm，縱向每5m設(shè)一條伸縮縫，伸縮縫設(shè)在兩導(dǎo)滲溝之間，二級(jí)以上山坡用草皮護(hù)坡，采用撒草籽辦法以加快草皮繁殖速度。

要強(qiáng)調(diào)指出的是滑坡治理十字訣中，排水（含山表排水、山體導(dǎo)滲）是最重要的工程措施之一。建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2013）指出：“從某種意義上講，無(wú)水不滑坡。因此治水是改善滑體土的物理力學(xué)性質(zhì)的重要途徑，是滑坡治本思想的體現(xiàn)”。合理的排水工程措施，減少山體表面水滲入土體，山體內(nèi)部水能順暢排出，是滑坡治理的主要手段。

圖5 導(dǎo)滲盲溝布局

支擋：處理后的滑坡體護(hù)面最底部，一般修建矮擋土墻以加強(qiáng)護(hù)面表層的穩(wěn)定。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，水庫(kù)庫(kù)區(qū)滑坡治理措施的應(yīng)用，需在明確滑坡災(zāi)害產(chǎn)生原因的情況下，結(jié)合現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來確定治理方案。事實(shí)證明，只有這樣才能對(duì)可能產(chǎn)生的失穩(wěn)問題進(jìn)行規(guī)避，進(jìn)而達(dá)到工程建設(shè)使用的預(yù)期。