滇西北滑坡災(zāi)害防治工程方案設(shè)計(jì)

肖文豪，陳正學(xué)，朱杰勇

（1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650000；2.建材昆明地質(zhì)工程勘察院，云南 昆明 650118）

迪慶藏族自治州位于生態(tài)脆弱的滇西北高原峽谷區(qū)，該地區(qū)頻發(fā)的滑坡災(zāi)害，已經(jīng)嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境也存在較大的危害。因此需采取科學(xué)的措施防治滑坡災(zāi)害。

1 工程概況

滑坡區(qū)位于云南省西北部迪慶藏族自治州中路鄉(xiāng)，滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，但前緣有局部垮塌，前緣為翻山道路，前緣道路以下為居民聚居區(qū)。該滑坡為一中型深層古滑坡，平面呈圈椅狀，高56m，寬145m，厚2.5～3.5m，平均厚3m，體積2.44×104m3，主滑方向221°，滑坡平均坡度約30°。其滑坡體主要為第四系滑坡積層碎石土，滑床為志留系中上統(tǒng)灰?guī)r，滑帶為滑坡積碎石土和灰?guī)r的接觸面。根據(jù)DZ/T0218-2006《滑坡防治工程勘查規(guī)范》，危害對(duì)象等級(jí)為三級(jí)，防治工程等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

2 滑坡穩(wěn)定性分析

因區(qū)內(nèi)滑坡物質(zhì)主要是第四系滑坡積層碎石土，根據(jù)調(diào)查與勘查的結(jié)果，其場(chǎng)地土地工程力學(xué)參數(shù)：天然重度為19.8～21.5kN/m3，承載力為0.30MPa，內(nèi)聚力C 為5～3.5MPa，內(nèi)摩擦角φ為19～17°。

該滑坡是以灰?guī)r強(qiáng)風(fēng)化層和灰?guī)r中風(fēng)化層的接觸面為滑坡的形式進(jìn)行變形破壞的，故采用傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡穩(wěn)定系數(shù)，分別對(duì)滑坡1-1′和2-2′剖面進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑坡積碎石土天然容重取19.8kN/m3，飽和容重取21.4kN/m3。并選擇三種工況進(jìn)行計(jì)算，分別為：a 自重；b 自重+暴雨；c 自重+地震。穩(wěn)定性計(jì)算公式有

式中αi——第i條塊滑面傾角（°）；

ψj——推力傳遞系數(shù)；

Wi——第i條塊的重量（kN/m）；

Ci——第i條塊黏聚力（kPa）；

φi——第i條塊內(nèi)摩擦角（°)；

Li——第i條塊滑面長(zhǎng)度（m）；

Ai——第i條塊地震力（kN/m）；

Kab——a、b 工況下穩(wěn)定系數(shù)；

Kc——c 工況下穩(wěn)定系數(shù)。

兩個(gè)剖面的3 種工況下穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表1 所示，又根據(jù)DZ/T 0218—2006《滑坡防治工程勘查規(guī)范》的滑坡穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)，如表2 所示。則滑坡1-1′剖面在a 自重工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.0599，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在b 自重+暴雨工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.0074，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在c 自重+地震工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為0.8644，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2-2′剖面在a 自重工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.0742，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在b 自重+暴雨工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.0318，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在c 自重+地震工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為0.8727，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。綜上，該滑坡在暴雨和地震力的作用下，處以不穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 穩(wěn)定性系數(shù)（K）計(jì)算成果表

表2 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)表

3 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)該滑坡特點(diǎn)和穩(wěn)定性分析結(jié)果，提出“前緣陡坎垮塌部分重力擋土墻支擋措施＋坡面排水溝截排水”的綜合治理方案，工程措施主要包括以下內(nèi)容。

1）前緣陡坎垮塌部分重力擋土墻支擋工程：為保證前緣陡坎的穩(wěn)定，于前緣陡坎處設(shè)C20 混凝土重力擋土墻，支擋坡腳。擋墻長(zhǎng)350m。

2）坡面排水溝工程：根據(jù)滑坡體地形和匯水面積，居民區(qū)分布特征等進(jìn)行滑坡體地表排水工程設(shè)計(jì)。于居民區(qū)、坡頂、擋墻腳設(shè)置排水溝，總長(zhǎng)991m。

3.1 坡腳重力式擋土墻支擋工程

斜坡坡腳處設(shè)仰斜式C20 混凝土擋土墻，基礎(chǔ)開挖深度為1.5m，墻頂寬1.5m，面坡坡比1∶0.25，背坡坡比1∶0.3，墻底傾斜坡率∶0.1∶1，設(shè)計(jì)擋墻總長(zhǎng)343m，每10.0m 布設(shè)沉降縫，縫寬3cm。沿墻走向水平間隔2m，離地面0.5m設(shè)置排水孔，孔徑100mm，外斜坡率5%。墻后鋪設(shè)20cm 寬的碎石反濾層，反濾層底部鋪設(shè)20×50cm 的黏土隔水層。沉降縫結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 沉降縫大樣圖

本次滑坡推力計(jì)算僅對(duì)滑坡前緣垮塌部分進(jìn)行計(jì)算，采用傳遞系數(shù)法，按c 自重＋地震工況下，選取下滑力較大的剖面作為本次設(shè)計(jì)的計(jì)算剖面，下滑力計(jì)算公式如下

式中Ek——滑坡剩余下滑力（kN/m）；

Ks——滑坡推力計(jì)算安全系數(shù)，取1.25。

其余符號(hào)意義同前。

經(jīng)計(jì)算，滑坡前緣局部垮塌部分下滑力合力設(shè)計(jì)值Ek=105.32kN/m。設(shè)計(jì)主要考慮墻前土體的自身穩(wěn)定及墻后回填反壓后庫倫土壓力情況，考慮剩余下滑力170kN/m，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 坡面排水溝工程

在村內(nèi)及擋土墻腳共布設(shè)5 條排水溝，設(shè)計(jì)排水溝總長(zhǎng)991m。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)地表排水工程的地表匯水流量計(jì)算，可以用中國(guó)公路科學(xué)研究院提出的經(jīng)驗(yàn)公式

式中Qp——設(shè)計(jì)頻率地表匯水流量（m3/s）；

Sp——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，取15.5mm/h；

F——匯水面積，取0.08km2。

Φ——徑流系數(shù)，匯流區(qū)多為混凝土地坪，降水入滲少，故取0.85。

經(jīng)過計(jì)算可以得出設(shè)計(jì)流量Qp=1.1m3/s，則贏采用的排水溝糙率為0.025，排水溝截面尺寸為0.4m×0.5m 矩形截面，溝幫截面寬度為30cm，溝底厚度為25cm，其流量為1.51m3/s，大于設(shè)計(jì)流量Qp，滿足設(shè)計(jì)要求，溝體均采用C20 混凝土現(xiàn)澆，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示。此外，排水溝開挖深度應(yīng)大于溝底厚度與側(cè)墻高度之和，填方夯實(shí)度應(yīng)達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，襯砌兩側(cè)進(jìn)行回填和夯實(shí)處理。擋土墻和排水溝連接情況如圖3 所示。

圖2 排水溝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖3 擋土墻和排水溝連接大樣圖

3.3 工程監(jiān)測(cè)

1）監(jiān)測(cè)內(nèi)容和方法 根據(jù)DZT0221-2006《崩塌、斜坡、泥石流監(jiān)測(cè)規(guī)范》，本次監(jiān)測(cè)點(diǎn)重要性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，預(yù)報(bào)等級(jí)為預(yù)報(bào)級(jí)。主要包括地面變形和滑體深部位移兩部分監(jiān)測(cè)內(nèi)容。地面變形位移監(jiān)測(cè)中的水平位移監(jiān)測(cè)采用兩方向的前方交會(huì)法，垂直位移監(jiān)測(cè)采用水準(zhǔn)測(cè)量法，滑體深部位移監(jiān)測(cè)采用測(cè)斜儀進(jìn)行孔斜測(cè)量。

2）監(jiān)測(cè)要求和周期 根據(jù)JGJ/T8-1997《建筑變形測(cè)量規(guī)程》的要求，分別斜坡體頂部及中部各布置3 個(gè)地面變形位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，便于觀測(cè)斜坡水平方向和垂直方向的變形。正常情況下，監(jiān)測(cè)周期為半個(gè)月到一個(gè)月。如遇雨天和肉眼可見的變形加劇時(shí)等特殊情況，提高監(jiān)測(cè)頻率，監(jiān)測(cè)周期應(yīng)從數(shù)小時(shí)到每天不等。

3）監(jiān)測(cè)結(jié)果及處理 根據(jù)地面變形位移監(jiān)測(cè)每次觀測(cè)的數(shù)據(jù)，繪制并水平和垂直位移矢量圖等疊加得到的綜合分析圖。根據(jù)滑體深部位移監(jiān)測(cè)每次觀測(cè)的數(shù)據(jù)，繪制包含傾斜歷時(shí)曲線圖等在內(nèi)的圖件。此外，還應(yīng)繪制上述兩種監(jiān)測(cè)內(nèi)容的位移歷時(shí)曲線圖并及時(shí)上報(bào)。

4 結(jié)論

以滇西北迪慶藏族自治州的刮奴米滑坡為研究對(duì)象，在查明滑坡工程概況和地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，將滑坡的兩個(gè)剖面在3 種不同工況下的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)該滑坡的特點(diǎn)，采用“坡腳重力擋土墻支擋措施+坡面排水溝截排水”的綜合防治方案，并從數(shù)個(gè)方面簡(jiǎn)述了該滑坡防治工程監(jiān)測(cè)方案。