炭質(zhì)頁巖高陡邊坡滑坡治理措施在實(shí)際工程中的應(yīng)用

李奇華

［摘 要］在初期挖掘炭質(zhì)頁巖邊坡過程中，由于巖體并沒有長(zhǎng)時(shí)間裸露在外，具備較佳的力學(xué)性能，所以前期開挖的炭質(zhì)頁巖邊坡相對(duì)平穩(wěn)。但伴隨裸露時(shí)間的拉長(zhǎng)，坡面會(huì)漸漸受到外部水分侵蝕，巖體力學(xué)屬性也會(huì)隨之改變，引發(fā)邊坡失穩(wěn)，誘發(fā)一系列落石、滑坡以及泥石流等自然災(zāi)害，炭質(zhì)頁巖邊坡的穩(wěn)定性受多種因素共同綜合作用，多種因素之間存在著復(fù)雜的不確定性，強(qiáng)化對(duì)該類巖性邊坡治理措施的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。基于此，本文就炭質(zhì)頁巖高陡邊坡滑坡治理措施在實(shí)際案例中的應(yīng)用展開闡述，希望能夠?yàn)橥刑峁┮欢ǖ膮⒖肌?/p>

［關(guān)鍵詞］炭質(zhì)頁巖；高陡邊坡；滑坡；成因；治理措施分析

［中圖分類號(hào)］P64文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

某項(xiàng)目位于省道S321懷化分水坳隧道段，由于早年間非法開采以及挖掘省道S312邊坡導(dǎo)致發(fā)生滑坡，使得大規(guī)模的自然植被遭到損害，同時(shí)也誘發(fā)炭質(zhì)頁巖自燃，使得水土流失及空氣、水污染問題嚴(yán)重。該滑坡為坡體炭質(zhì)頁巖自燃后風(fēng)化形成松散石渣，同時(shí)坡體前緣切坡修路形成高陡臨空面，經(jīng)雨水沖刷后形成錯(cuò)落式滑坡，前緣無鼓脹現(xiàn)象，剪出口高于前緣公路，處于蠕動(dòng)變形階段，已基本形成貫通面，可能沿節(jié)理裂隙面發(fā)生整體滑動(dòng)，嚴(yán)重威脅省道S312過往車輛行人生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 滑坡、自燃成因分析

在本次工程項(xiàng)目中，依據(jù)實(shí)地調(diào)研及測(cè)繪發(fā)現(xiàn)滑坡變形特征主要表現(xiàn)在后緣以及坡體上部形成下錯(cuò)，下錯(cuò)高度10～20米不等，錯(cuò)斷臺(tái)階明顯，同時(shí)通過多次測(cè)溫，坡體中段自燃區(qū)域常年溫度在65℃～70℃，山體自燃，產(chǎn)生大量大氣污染物，如CO、NO、SO2、CO2，嚴(yán)重污染空氣；且所處巖層為含硫、磷較高的炭質(zhì)頁巖，水土流失間接導(dǎo)致周邊水資源污染。

依據(jù)滑坡形成的基本條件，綜合滑坡變形屬性分析，上述滑坡是受到巖土體條件、地形基礎(chǔ)、人類活動(dòng)以及氣候條件等多方面因素影響而引發(fā)的。

滑坡區(qū)人類活動(dòng)較多，比如在初期挖掘坡體，大大地改變了原本的地理用途，而人為切坡會(huì)引發(fā)斜坡滑移受損，大幅變更了坡體原本的應(yīng)力情況，再加上削坡影響下的邊坡并未受到安全保護(hù)，這就影響了滑坡實(shí)際的穩(wěn)定性?；绿幵谛逼伦匀黄露榷盖?，坡度大致是50°，坡體高差大于100米，是一種典型的高陡邊坡，滑坡位能明顯，這就給滑坡滑移奠定了基礎(chǔ)。

黑色炭質(zhì)頁巖地層，就是指含有黑色炭質(zhì)頁巖或煤層的地層。由于炭質(zhì)頁巖、煤的強(qiáng)度相對(duì)不高，此時(shí)開挖邊坡就非常容易出現(xiàn)坍滑現(xiàn)象［1］。富水情況之下，炭質(zhì)頁巖、煤層極易出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，成為邊坡的薄弱面，倘若開挖邊坡的邊坡相對(duì)較陡，缺少一定的加固防護(hù)，此時(shí)就極易出現(xiàn)坍滑現(xiàn)象。出露邊坡或者地表，大多都是炭質(zhì)頁巖或煤的黑色條帶?；w覆蓋殘坡積碎石土、強(qiáng)風(fēng)化（自燃）炭質(zhì)頁巖，殘坡積碎石土土質(zhì)并不緊實(shí)，孔隙程度高，一旦受到水侵蝕就容易滑移。下覆地層屬于薄層硅質(zhì)巖與炭質(zhì)巖互層，節(jié)理裂隙大量發(fā)育，巖石力學(xué)強(qiáng)度不高。一旦到了雨季，降雨下滲至地下，流至滑動(dòng)面（帶）上，這就在很大程度上軟化了滑動(dòng)面，削弱滑動(dòng)面（帶）巖土體抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑動(dòng)面（帶）漸漸向外擴(kuò)散、聯(lián)通，最終坡體出現(xiàn)滑動(dòng)。

自燃是因滑坡造成炭質(zhì)頁巖受張力、擠力，裂隙大量發(fā)生，巖體破碎，吸氧條件好造成的，且滑體破裂，空氣從滑體面進(jìn)入，從滑裂面上升，構(gòu)成了良好的空氣通道，造成炭質(zhì)巖自燃。

2 影響滑坡穩(wěn)定性因素分析

其一，在地質(zhì)構(gòu)造方面，依據(jù)所在范圍的地質(zhì)圖，場(chǎng)地周邊缺少斷裂構(gòu)造，所以受地質(zhì)構(gòu)造的影響較小。其二，在地理地貌方面，該區(qū)域?qū)儆趧兾g低山地貌，整體地勢(shì)就是四周低中間高，頂部即山頂，有685米高，而山坡中端貫穿原省道S312，下端屬于山谷，總體坡度25°～50°。其三，在巖性滑體方面，該區(qū)域大多包括殘坡積碎石土、強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖等等，而殘坡積碎石土土質(zhì)并不緊實(shí)，一旦遭到水分侵蝕就會(huì)坍塌。而下面地層屬于炭質(zhì)頁巖，表現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)，薄層狀，節(jié)理裂隙逐漸發(fā)育，巖石力學(xué)強(qiáng)度不高。一旦下雨，其內(nèi)滲的水分就容易在炭質(zhì)頁巖的上端集中滲透，這就會(huì)在很大程度上軟化巖體，構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面。其四，在降雨方面，通常來說降雨是影響坡體變形情況的關(guān)鍵性因素，其不但會(huì)提升巖土體容重以及坡體本身重量，同時(shí)還會(huì)減少巖土體的抗剪程度，引發(fā)一系列的滑坡地質(zhì)災(zāi)害問題。根據(jù)過往研究資料表明，滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)與降雨呈正相關(guān)，所以暴雨成為導(dǎo)致滑坡出現(xiàn)滑動(dòng)以及崩塌的關(guān)鍵性因素，滑坡的出現(xiàn)及加重往往都是在集中暴雨氣候之后，一旦暴雨入滲，就使得土體水分飽和，強(qiáng)度被大幅度削弱［2］。其五，在人類工程活動(dòng)方面，滑坡區(qū)的人類活動(dòng)密集，初期挖掘坡體影響了滑坡實(shí)際的穩(wěn)定性。地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、巖性、降雨和人類工程活動(dòng)是影響該滑坡穩(wěn)定性的因素，其中引發(fā)滑坡滑動(dòng)的關(guān)鍵外界影響因素即大氣降水以及人類活動(dòng)。

3 滑坡治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)分析

3.1 錨桿（索）+錨墩工程和噴錨網(wǎng)護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

為了提升坡體穩(wěn)定性，在滑坡坡體上設(shè)置錨桿（索）+錨墩支護(hù)，用以加固坡體。錨墩呈梅花形布置在基本坡面上，掛雙層鋼筋網(wǎng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，錨桿采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，錨桿的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為360Mpa。因地層具有腐蝕性，錨桿、錨索做防腐處理。錨索采用鋼絞線，鋼絞線的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為

1 320Mpa。錨索錨固到中風(fēng)化巖層。錨桿間采用掛網(wǎng)錨噴護(hù)坡，掛雙層鋼筋網(wǎng)。

3.2 毛石混凝土擋墻+墻頂輕質(zhì)圍墻工程設(shè)計(jì)

為保證坡底綠化和安全，同時(shí)坡面削方原地處置，在坡底設(shè)置毛石混凝土擋墻，在新建毛石混凝土擋墻上修建輕質(zhì)圍墻。在毛石混凝土擋墻后采用加筋土回填，然后進(jìn)行綠化。毛石混凝土擋墻墻采用MU30級(jí)毛石、C30混凝土澆筑，同時(shí)在擋土墻后設(shè)計(jì)土工膜防止回填含硫、磷較高的炭質(zhì)巖后滲漏發(fā)生水污染。輕質(zhì)圍墻采用圓管的立柱固定在底部素混凝土基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)嵌入漿砌塊石擋墻，然后在立柱上設(shè)置側(cè)向連接件連接空心方鋼，并在空心方鋼間設(shè)置鋼絲網(wǎng)。

3.3 噴錨網(wǎng)防火工程設(shè)計(jì)

防火工程設(shè)計(jì)方案有覆蓋和注漿二種。因?yàn)槲催M(jìn)行勘察，火區(qū)的形態(tài)、規(guī)模、發(fā)展趨勢(shì)不詳，僅根據(jù)調(diào)查與經(jīng)驗(yàn)判斷火勢(shì)趨于滅失。故采用在坡面掛雙層鋼筋網(wǎng)、噴細(xì)石混凝土處理的防火設(shè)計(jì)，以達(dá)到隔離空氣的效果。

3.4 截排水工程設(shè)計(jì)

為減少雨水下滲和坡面沖刷，防止雨水滲漏，導(dǎo)致水污染，在坡底和平臺(tái)處設(shè)置排水溝，坡頂設(shè)置截水溝。排水溝中的水流匯入急流槽中，由急流槽將水匯入集水井中，然后由圓涵管排入鄰近排水系統(tǒng)。其次，在坡體坡面上設(shè)多處排泄水孔，泄水孔包括一般泄水孔和深層泄水孔，泄水管采用PVC管。

3.5 削、填方工程設(shè)計(jì)

為了清理坡面松散物及一些危巖體，減少水土流失以及轉(zhuǎn)運(yùn)土方帶來的污染源擴(kuò)散，結(jié)合圖紙和現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)滑坡區(qū)進(jìn)行削方處理，設(shè)計(jì)填方量略大于削方量，利用擋墻、截排水溝開挖余方。削方時(shí)采用由上至下、小方量人工清除的方式。

3.6 綠化工程設(shè)計(jì)

為了使坡體與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，坡腳清坡堆積物上覆蓋種植土，其上植樹植草。坡面采用植被混凝土護(hù)坡綠化，植被混凝土護(hù)坡綠化采用鍍鋅（包塑）鐵絲網(wǎng)。

3.7 監(jiān)測(cè)工程設(shè)計(jì)

高陡炭質(zhì)頁巖滑坡是一種復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害，由于受到現(xiàn)場(chǎng)地形條件、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等因素的限制，對(duì)該炭質(zhì)頁巖滑坡的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)存在一定局限性，故采用監(jiān)測(cè)儀器，針對(duì)施工期和運(yùn)行期的變形特征判斷其穩(wěn)定狀態(tài)。主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括坡頂水平位移監(jiān)測(cè)、坡頂垂直位移監(jiān)測(cè)、滅火區(qū)溫度監(jiān)測(cè)和巡視監(jiān)測(cè)。

4 炭質(zhì)頁巖高陡邊坡滑坡的治理措施及施工分析

炭質(zhì)頁巖是一種強(qiáng)度低、易風(fēng)化、易崩解的膨脹性軟巖，炭質(zhì)頁巖邊坡經(jīng)風(fēng)化崩解后易發(fā)生滑坡或崩塌等失穩(wěn)現(xiàn)象［3］?？紤]到邊坡在暴雨等極端天氣下都處在不穩(wěn)定的情況，所以首先就要考慮對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理。可依據(jù)勘察信息，綜合這一區(qū)域地層分布、滑坡屬性以及場(chǎng)地基礎(chǔ)，選擇合適的加固手段，為了使坡體與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，需對(duì)坡面進(jìn)行綠化。值得注意的是，還需要緩解降水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的不良影響。故在治理炭質(zhì)頁巖高陡邊坡的過程中，選擇合適的治理措施和施工方法才能實(shí)現(xiàn)治理效果的最大化。

4.1 平整邊坡

在平整邊坡時(shí)，施工人員可靈活采用爆破、鐵鍬等多種手段，移除掉周邊危巖體、坡面浮石等，以此確保坡面保持平整，如后續(xù)設(shè)計(jì)有客土噴播，需再進(jìn)一步處理坡面轉(zhuǎn)角和坡頂?shù)睦饨菂^(qū)段，通過采取弧形形式聯(lián)結(jié)，有助于后續(xù)進(jìn)行客土噴播作業(yè)。不僅如此，還可以進(jìn)一步提升施工面總體綠化水平。在實(shí)際作業(yè)前，施工人員要確保凹凸度的施工面平均為10～15厘米［4］。

4.2 削坡減載

逐級(jí)削坡減載，能夠有效地減少滑坡威脅，同時(shí)減少水土流失。通常來說，這一做法能夠有效地減輕滑段滑體的超重部分，從而減少滑體下滑力，能夠穩(wěn)固滑坡。在治理滑坡工程的過程中，工程人員要優(yōu)先考慮構(gòu)造條件，預(yù)先計(jì)算削坡臺(tái)階寬度、邊坡高程等參數(shù)，如此便于施工人員自上而下地逐層開挖，由此構(gòu)成梯級(jí)式臺(tái)階，同時(shí)還能夠降低坡度，緩解邊坡上端承載情況。

4.3 改善地表防排水

在治理高陡邊坡的過程中，工程人員要充分考量邊坡臨界面情況，進(jìn)一步對(duì)地表的防水系統(tǒng)展開科學(xué)設(shè)計(jì)，防止山體內(nèi)部受到順坡斷層，軟性巖層的負(fù)面影響。在削坡降低坡度等環(huán)節(jié)結(jié)束之后，施工人員要根據(jù)各平臺(tái)條件，進(jìn)一步科學(xué)設(shè)計(jì)永久性的排水溝系統(tǒng)，確保在面臨暴雨氣候的情況下，能夠大量地釋放雨水量，保證削坡平臺(tái)不會(huì)出現(xiàn)存水等不良現(xiàn)象，減少其對(duì)坡體內(nèi)部的侵襲，從而提升內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.4 錨固及支擋

在治理高陡巖質(zhì)邊坡期間，靈活采取錨固工藝能夠提升巖體的自穩(wěn)能力，同時(shí)還可以提升抗剪強(qiáng)度，錨固法通常是在巖體相對(duì)完整、具備較高硬度的巖體中采用，成本較低，成效較佳。在進(jìn)行支擋過程中，通常采取抗滑樁，如果錨固的方法還難以完全穩(wěn)定坡體，那么綜合采用錨固及支擋效果更佳，能夠大幅度提升巖體的安全穩(wěn)定性［5］。與此同時(shí)，在處理危巖體過程中，還需要綜合采取預(yù)應(yīng)力錨索、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等防護(hù)手段。

4.5 客土噴播

在邊坡綠化防護(hù)工程中，客土噴播是最典型的生態(tài)防護(hù)施工技術(shù)?？屯羾姴ナ窃谄秸旅嬷螅谏戏较绕戒佉粚渝冧\的鐵絲網(wǎng)，嚴(yán)格按照作業(yè)流程，從上往下進(jìn)行平鋪，同時(shí)還要拉緊鐵絲網(wǎng)，當(dāng)捆綁好鐵絲網(wǎng)后，不允許人員踐踏。對(duì)于相對(duì)陡的巖面，為了進(jìn)一步提升附著力，確保客土厚度獲得保障，可使用草繩纏繞在網(wǎng)上，進(jìn)一步提升邊坡治理效果。

4.6 噴錨及立體柔性防護(hù)處理

針對(duì)巖層風(fēng)化程度較高、節(jié)理發(fā)育、較厚的破碎巖層，要主動(dòng)采取噴錨手段。這種方法強(qiáng)度高，整體抗裂性能較佳，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化坡面內(nèi)部的破碎巖層，同時(shí)能夠較好負(fù)荷破碎體所構(gòu)成的側(cè)壓力。針對(duì)軟質(zhì)巖石邊坡，或者石質(zhì)堅(jiān)硬但穩(wěn)定性較差的巖質(zhì)邊坡，就可以采取掛網(wǎng)錨噴的防護(hù)手段。掛網(wǎng)錨噴就是指在邊坡坡面上平鋪一層鋼筋網(wǎng)，往坡體內(nèi)部嵌入錨桿或錨釘以穩(wěn)固網(wǎng)鉤，接著在網(wǎng)上噴射一定厚度的素混凝土，為邊坡提供封閉性防護(hù)。在建設(shè)邊坡柔性防護(hù)系統(tǒng)過程中，施工人員要靈活利用鋼絲繩網(wǎng)，采用覆蓋以及攔截的手段，有效防御多種多樣的坡面地質(zhì)災(zāi)害。除此之外，還可以采取土工格室植草護(hù)坡，即往土工格室中增添一定改良客土，然后在格室中懸掛三維植被網(wǎng)，以便順利推進(jìn)噴灑工作。利用土工格室可以幫助草坪植物順利成長(zhǎng)，為其創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的存活空間。值得注意的是，在特殊地段利用掛網(wǎng)結(jié)合土工格室防護(hù)，可以減少巖石邊坡飛石引發(fā)的危險(xiǎn)，還能夠在一定程度上美化邊坡，不僅提升了邊坡的穩(wěn)定性，還能夠在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)坡面的植被。

5 結(jié)束語

綜上所述，炭質(zhì)頁巖高陡邊坡極易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)容易引發(fā)自燃進(jìn)而帶來環(huán)境、水體污染，給工程的正常進(jìn)行及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的威脅。因此，炭質(zhì)頁巖高陡邊坡滑坡的治理工作，已經(jīng)成為一項(xiàng)亟須綜合考量的工作。炭質(zhì)頁巖高陡邊坡常出現(xiàn)在露天礦山等特殊地段，工程人員需有機(jī)結(jié)合礦山綜合治理措施，進(jìn)一步與生態(tài)修復(fù)，環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行聯(lián)系，方可實(shí)現(xiàn)治理效果最大化。

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