太高線路段采空塌陷治理工程實(shí)踐

＊關(guān)晉忠

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 山西 030051）

山西省省道太高線K24+800-K25+600路段采空塌陷治理工程位于萬(wàn)柏林區(qū)王封鄉(xiāng)馬矢山村以西。該段路面寬度12.0～13.5m，路面高程1381.59～1384.61m。該路段受采空塌陷影響路面開(kāi)始出現(xiàn)局部沉陷開(kāi)裂，發(fā)生上邊坡山體沉陷坍塌，滑坡具體范圍為K24+845-K25+040段，造成公路運(yùn)營(yíng)安全隱患。因此，為消除公路運(yùn)營(yíng)安全隱患，恢復(fù)由于煤礦開(kāi)采引起的地形地貌景觀破壞和植被，需對(duì)該采空塌陷進(jìn)行專項(xiàng)治理。

1.工程概況

省道太高線K24+800-K25+600路段采空塌陷區(qū)治理范圍為K24+845-K25+040段北側(cè)，地處萬(wàn)柏林區(qū)與古交市交界處，東北方向距離萬(wàn)柏林區(qū)馬矢山村約1.2km，行政區(qū)劃屬于太原市古交市鎮(zhèn)東曲街道，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°14′55″～112°32′30″，北緯37°46′01″～37°57′40″，滑坡緊臨省道太高線，交通便利。

2.滑坡變形特征

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)育有L8～L15等8條較大裂縫。受地下煤層采掘影響，省道太高線路面開(kāi)始出現(xiàn)局部沉陷開(kāi)裂，并發(fā)生上邊坡山體滑坡，勘查期間滑坡體處于緩慢變形的不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，可將滑坡變形特征分為兩個(gè)變形區(qū)，裂縫滑坡的具體特征表述如下：

（1）滑坡前緣滑覆帶及坡腳變形區(qū)。該變形區(qū)位于滑坡前緣及坡腳區(qū)，主要為鼓脹凸起變形，滑覆帶進(jìn)入道路范圍約3～5m，寬度149m，滑坡前緣厚度0.5～5.0m，形成了L14、L15橫向裂縫，前緣滑體向兩側(cè)擴(kuò)散形成了L11、L12、L13縱向裂縫，橫向裂縫基本垂直于滑坡滑向，縱向放射狀裂縫基本平行于滑坡滑向，裂縫均為張拉裂縫。L14裂縫位于滑坡前緣隆起變形區(qū)與滑坡中后部交界部位，裂縫總體走向95°左右，基本呈直線展布，延伸長(zhǎng)度約42m，錯(cuò)落高度0.5～1.0m，裂縫寬度5～80cm；L11、L12、L13裂縫位于滑坡前緣，裂縫總體走向170°～180°左右，基本呈直線展布，延伸長(zhǎng)度12～15m，裂縫寬度5～28cm，裂縫間距4～35m，錯(cuò)落不明顯。

（2）滑坡中上部變形區(qū)。該變形區(qū)位于滑坡體中上部，地面坡度較陡，從調(diào)查情況來(lái)看，滑坡體上裂縫主要平行于滑坡后緣方向，平面上呈弧形分布，滑坡體呈崩解狀態(tài)，滑坡主滑斷面處垂直位移最大達(dá)3m左右，形成后壁陡坎，垂直位移由中間向兩側(cè)逐漸減小，兩側(cè)的滑坡邊界表現(xiàn)為明顯錯(cuò)動(dòng)的弧向裂縫，裂縫與滑坡后壁裂縫已貫通。裂縫L8由垂直滑向向平行滑向收斂呈弧形分布，西側(cè)延伸長(zhǎng)度約38m，東側(cè)延伸長(zhǎng)度約50m。該段滑坡三滑面已經(jīng)貫通，裂縫錯(cuò)落高度0.5～1.5m，寬度在5～90cm?；轮胁繖M向裂縫L9、L10走向110°左右，基本呈直線展布，延伸長(zhǎng)度約15～25m，錯(cuò)落高度0.2～0.3m，裂縫寬度5～15cm。

3.治理工程方案

治理方案選擇工程措施與植物措施相結(jié)合的方法。工程措施包括刷方減載設(shè)置馬道工程、格賓石籠擋土墻工程、截排水工程；植物措施主要是坡面綠化工程。經(jīng)治理后可以消除滑坡滑塌的可能性。

(1)削方減載工程

對(duì)滑坡體進(jìn)行削方減載，坡頂標(biāo)高削載至1010m，坡體削出四個(gè)平臺(tái)，下級(jí)平臺(tái)（格賓擋墻平臺(tái)）寬1.5m，上面三級(jí)平臺(tái)寬度為5m，每個(gè)單級(jí)坡削坡坡率為1:1.5，坡體綜合坡率約1:2，工程量為20933m3，其中削土方2105.0m3，削石方18828.0m3。

(2)格賓擋墻工程

①格賓是由特殊防腐處理的低碳鋼絲經(jīng)機(jī)器編織成的六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部每間隔1m采用橫隔板隔成獨(dú)立的單元。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況組合使用，采用熱厚鍍鋅并且覆塑的方式作為防腐鍍層。

②力學(xué)指標(biāo)：網(wǎng)面抗拉強(qiáng)度為50kN/m，鋼絲的抗張強(qiáng)度應(yīng)在350～550N/mm之間，延伸率不能低于10%，符合EN10223-3標(biāo)準(zhǔn)。

③翻邊要求：需采用專業(yè)的翻邊機(jī)將網(wǎng)面鋼絲纏繞在邊端鋼絲上≥2.5圈，不能采用手工絞。

④絞邊要求：采用與網(wǎng)面鋼絲相同材質(zhì)的鋼絲，按間隔10～15cm單圈-雙圈交替絞合。

⑤面墻加強(qiáng)筋要求：每層格賓靠近外側(cè)一面設(shè)置加強(qiáng)筋，每平方米面板均勻布置4根。

⑥填充石料要求：堅(jiān)硬、不易風(fēng)化、不易水解、不易碎的卵石，強(qiáng)度不低于MU30，粒徑以100～300mm為宜，填充后孔隙率不大于35%。

(3)截(排)水溝工程

滑坡頂部及馬道平臺(tái)設(shè)置截（排）水溝，植生袋堆砌的柔性排水溝形式，排水溝頂凈寬0.5m，溝底凈寬0.4m，溝凈深0.45m。排水溝坡降不小于0.03%。

縱向排水采用PE雙壁波紋管，管徑DN400，環(huán)剛度≥4000N/m2。坡底截水溝采用矩形截面，溝凈寬0.5m，溝凈深0.5m，采用16C20鋼筋混凝土，溝壁厚度100mm。排水溝坡降不小于0.03%。

(4)生物工程

種植苜蓿、油松、紫穗槐，一方面固土防止水土流失，一方面美化環(huán)境提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。坡頂平臺(tái)區(qū)采用喬木栽植的植被恢復(fù)方法。喬木選擇油松，間距3m×3m，穴狀整地，整地規(guī)格為80cm×80cm×60cm。

坡面植被恢復(fù)措施：采用灌木植被恢復(fù)措施。灌木種植為紫穗槐，行間距為1.0m×1.5m，穴狀整地，品字形排列。

馬道植被恢復(fù)措施：沿馬道兩側(cè)種植油松，行間距3m×3m；灌木種植為紫穗槐，行間距為1.0m×1.5m。

(5)防滲處理

為防止雨水沿平臺(tái)滲入坡體，馬道平臺(tái)采用300mm厚3:7灰土夯填處理，灰土壓實(shí)系數(shù)不小于0.90。已發(fā)生破壞和裂縫的公路路面進(jìn)行拆除后重新鋪設(shè)，要求清除路面厚度不小于0.5m，且鋪設(shè)0.3m灰土墊層進(jìn)行防滲處理。

圖1 滑坡裂縫治理工程方案剖面示意圖

4.施工組織設(shè)計(jì)

(1)治理工程施工順序

施工前準(zhǔn)備—修筑施工便道—削邊坡—抗滑擋墻—截排水溝—植物種植—養(yǎng)護(hù)—竣工驗(yàn)收。

(2)建材要求

水泥及混凝土：附近混凝土攪拌站可提供。所用水泥標(biāo)號(hào)不低于32.5，應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥。

碎石：選用質(zhì)地堅(jiān)硬砂石，粒徑小于2.5mm。

施工用水：利用附近水源，水質(zhì)應(yīng)符合混凝土用水要求，其pH值大于4。

(3)主要施工要求

①削坡及馬道工程

A.削坡應(yīng)分段分層進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖，分層厚度不大于4.0m，分段長(zhǎng)度不大于20.0m。B.雨期和冬季施工應(yīng)采取排水防凍措施，確保邊坡不受水浸泡、沖刷、受凍。C.開(kāi)挖過(guò)程需專人對(duì)開(kāi)挖尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，滑坡周邊禁止載貨車輛?？俊?/p>

②擋墻墻后填方工程

A.材料及質(zhì)量要求

墻后壓實(shí)填土材料可選用粉質(zhì)黏土、粉土并摻入30%碎石，碎石土作為填料時(shí)，其最大粒徑不大于100mm，不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹土、有機(jī)土作為填料。墻后填土分層碾壓夯實(shí)，碾壓后填土要求內(nèi)摩擦角不低于30°，粘聚力不低于20kPa，壓實(shí)度不小于0.95，砌體強(qiáng)度超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后，方可實(shí)施回填作業(yè)。

B.施工質(zhì)量及安全控制

a.分層碾壓前須先進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，確定最優(yōu)含水量及最大干密度，并作為施工的重要控制指標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果確定碾壓機(jī)械及碾壓分層鋪填厚度、壓實(shí)遍數(shù)、含水量適控范圍等施工參數(shù)。

b.碾壓分層厚度不大于300mm，碾壓輪跡重疊寬度不小于50cm，通過(guò)人工方式對(duì)機(jī)器無(wú)法碾壓部分進(jìn)行補(bǔ)夯。碾壓分層、分區(qū)段進(jìn)行時(shí)，注意各區(qū)段有效搭接，各層回填碾壓質(zhì)量檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行上一層碾壓填筑。

c.為保證邊坡回填質(zhì)量，碾壓回填范圍應(yīng)超寬設(shè)計(jì)坡面1.5～2.0m，碾壓質(zhì)量合格后按照設(shè)計(jì)坡面修坡。填方護(hù)坡的土體表面應(yīng)認(rèn)真夯實(shí)，保證壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

d.在擋墻基槽開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)注意核實(shí)地質(zhì)情況，遇到地基異常及擋墻處地面線與設(shè)計(jì)差異較大引起墻高需要調(diào)整等異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)反饋設(shè)計(jì)部門。

e.原始地形填方前，應(yīng)先清除地表耕植土，地面（包括土質(zhì)及巖質(zhì)）橫坡坡度大于10%時(shí)，必須先制作成臺(tái)階狀，寬度約3.0m。

③截排水工程

A.按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放線后，按設(shè)計(jì)圖紙尺寸、高程，進(jìn)行土方開(kāi)挖與溝體澆筑。

B.開(kāi)挖土方基坑必須留足穩(wěn)定邊坡，挖除松軟土層。溝槽開(kāi)挖寬度按100cm，兩側(cè)各留15cm，用來(lái)支模。

C.采用C20強(qiáng)度等級(jí)混凝土，保護(hù)層不小于35mm；排水溝縱筋采用HRB400級(jí)鋼筋，箍筋采用HPB300級(jí)鋼筋。

D.堆砌植生袋柔性排水溝：溝槽開(kāi)挖形成后沿溝壁鋪設(shè)300mm厚3:7灰土并且人工夯實(shí)，堆砌時(shí)用配好的種子并加工好的植生袋裝填種植土，由下而上分層碼放壓實(shí)，保證植生袋和灰土墊層之間不留空隙。

E.波紋管安裝前應(yīng)進(jìn)行管材外觀質(zhì)量的檢查，管材的顏色應(yīng)一致、無(wú)色澤不均及分解變色現(xiàn)象；管材的內(nèi)外壁應(yīng)光滑、平整、無(wú)汽泡、無(wú)裂口、無(wú)明顯痕跡和凹陷。管道安裝驗(yàn)收合格立即回填，回填材料采用中粗砂。

④生物工程

A.為防止雨水沖刷邊坡，同時(shí)與周邊的景觀協(xié)調(diào)，坡面回填種植土，回填厚度10cm。B.草種選用當(dāng)?shù)刂参?，成活率達(dá)90%以上。C.初期養(yǎng)護(hù)管理指坡面復(fù)綠施工后的第一年的養(yǎng)護(hù)管理期。施工完成一個(gè)月后，應(yīng)全面普查植物生長(zhǎng)情況，對(duì)于生長(zhǎng)明顯不均勻或斑禿區(qū)應(yīng)予以適時(shí)補(bǔ)種補(bǔ)播。D.后期養(yǎng)護(hù)管理階段指坡面復(fù)綠施工后的第二年。采用粗放式養(yǎng)護(hù)管理為主，主要包括：重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)坡面復(fù)綠植物生長(zhǎng)情況的觀察、觀測(cè)，并根據(jù)植物長(zhǎng)勢(shì)情況實(shí)施必要的誘導(dǎo)管理措施。E.前期兩個(gè)月的養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，進(jìn)入為期36個(gè)月的常規(guī)監(jiān)測(cè)和管養(yǎng)，保證植物的正常生長(zhǎng)。

表1為工程量匯總表。

表1 工程量匯總表

5.結(jié)語(yǔ)

對(duì)滑坡進(jìn)行施工安全監(jiān)測(cè)、防治效果監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，共設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)12個(gè)，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，滑坡位移不顯著，達(dá)到了良好的治理效果。消除滑坡的威脅，具有明顯的社會(huì)效益。同時(shí)，工程治理后提高了荒坡的利用率，治理工程因地制宜、因害設(shè)防，采取刷方減載設(shè)置馬道、修排水渠、植草等方面的綜合治理措施，一方面提升了人居環(huán)境，另一方面通過(guò)治理顯著提高了荒坡的利用率，增加了環(huán)境容量，因此該工程的實(shí)施環(huán)境效益是明顯的。