炭質頁巖高陡邊坡滑坡治理措施在實際工程中的應用

李奇華

［摘 要］在初期挖掘炭質頁巖邊坡過程中，由于巖體并沒有長時間裸露在外，具備較佳的力學性能，所以前期開挖的炭質頁巖邊坡相對平穩。但伴隨裸露時間的拉長，坡面會漸漸受到外部水分侵蝕，巖體力學屬性也會隨之改變，引發邊坡失穩，誘發一系列落石、滑坡以及泥石流等自然災害，炭質頁巖邊坡的穩定性受多種因素共同綜合作用，多種因素之間存在著復雜的不確定性，強化對該類巖性邊坡治理措施的研究具有很強的現實價值。基于此，本文就炭質頁巖高陡邊坡滑坡治理措施在實際案例中的應用展開闡述，希望能夠為同行提供一定的參考。

［關鍵詞］炭質頁巖；高陡邊坡；滑坡；成因；治理措施分析

［中圖分類號］P64文獻標志碼：A

某項目位于省道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邊坡導致發生滑坡，使得大規模的自然植被遭到損害，同時也誘發炭質頁巖自燃，使得水土流失及空氣、水污染問題嚴重。該滑坡為坡體炭質頁巖自燃后風化形成松散石渣，同時坡體前緣切坡修路形成高陡臨空面，經雨水沖刷后形成錯落式滑坡，前緣無鼓脹現象，剪出口高于前緣公路，處于蠕動變形階段，已基本形成貫通面，可能沿節理裂隙面發生整體滑動，嚴重威脅省道S312過往車輛行人生命財產安全。

1 滑坡、自燃成因分析

在本次工程項目中，依據實地調研及測繪發現滑坡變形特征主要表現在后緣以及坡體上部形成下錯，下錯高度10～20米不等，錯斷臺階明顯，同時通過多次測溫，坡體中段自燃區域常年溫度在65℃～70℃，山體自燃，產生大量大氣污染物，如CO、NO、SO2、CO2，嚴重污染空氣；且所處巖層為含硫、磷較高的炭質頁巖，水土流失間接導致周邊水資源污染。

依據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、人類活動以及氣候條件等多方面因素影響而引發的。

滑坡區人類活動較多，比如在初期挖掘坡體，大大地改變了原本的地理用途，而人為切坡會引發斜坡滑移受損，大幅變更了坡體原本的應力情況，再加上削坡影響下的邊坡并未受到安全保護，這就影響了滑坡實際的穩定性。滑坡處在斜坡自然坡度陡峭，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。

黑色炭質頁巖地層，就是指含有黑色炭質頁巖或煤層的地層。由于炭質頁巖、煤的強度相對不高，此時開挖邊坡就非常容易出現坍滑現象［1］。富水情況之下，炭質頁巖、煤層極易出現軟化現象，成為邊坡的薄弱面，倘若開挖邊坡的邊坡相對較陡，缺少一定的加固防護，此時就極易出現坍滑現象。出露邊坡或者地表，大多都是炭質頁巖或煤的黑色條帶。滑體覆蓋殘坡積碎石土、強風化（自燃）炭質頁巖，殘坡積碎石土土質并不緊實，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巖與炭質巖互層，節理裂隙大量發育，巖石力學強度不高。一旦到了雨季，降雨下滲至地下，流至滑動面（帶）上，這就在很大程度上軟化了滑動面，削弱滑動面（帶）巖土體抗剪強度，導致滑動面（帶）漸漸向外擴散、聯通，最終坡體出現滑動。

自燃是因滑坡造成炭質頁巖受張力、擠力，裂隙大量發生，巖體破碎，吸氧條件好造成的，且滑體破裂，空氣從滑體面進入，從滑裂面上升，構成了良好的空氣通道，造成炭質巖自燃。

2 影響滑坡穩定性因素分析

其一，在地質構造方面，依據所在范圍的地質圖，場地周邊缺少斷裂構造，所以受地質構造的影響較小。其二，在地理地貌方面，該區域屬于剝蝕低山地貌，整體地勢就是四周低中間高，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，該區域大多包括殘坡積碎石土、強風化炭質頁巖等等，而殘坡積碎石土土質并不緊實，一旦遭到水分侵蝕就會坍塌。而下面地層屬于炭質頁巖，表現為層狀結構，薄層狀，節理裂隙逐漸發育，巖石力學強度不高。一旦下雨，其內滲的水分就容易在炭質頁巖的上端集中滲透，這就會在很大程度上軟化巖體，構成軟弱結構面。其四，在降雨方面，通常來說降雨是影響坡體變形情況的關鍵性因素，其不但會提升巖土體容重以及坡體本身重量，同時還會減少巖土體的抗剪程度，引發一系列的滑坡地質災害問題。根據過往研究資料表明，滑坡、崩塌等地質災害的出現與降雨呈正相關，所以暴雨成為導致滑坡出現滑動以及崩塌的關鍵性因素，滑坡的出現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，強度被大幅度削弱［2］。其五，在人類工程活動方面，滑坡區的人類活動密集，初期挖掘坡體影響了滑坡實際的穩定性。地質構造、地形地貌、巖性、降雨和人類工程活動是影響該滑坡穩定性的因素，其中引發滑坡滑動的關鍵外界影響因素即大氣降水以及人類活動。

3 滑坡治理工程分項設計分析

3.1 錨桿（索）+錨墩工程和噴錨網護坡工程設計

為了提升坡體穩定性，在滑坡坡體上設置錨桿（索）+錨墩支護，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。在結構設計方面，錨桿采用全長粘結型錨桿，錨桿的抗拉強度設計值為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，鋼絞線的抗拉強度設計值為

1 320Mpa。錨索錨固到中風化巖層。錨桿間采用掛網錨噴護坡，掛雙層鋼筋網。

3.2 毛石混凝土擋墻+墻頂輕質圍墻工程設計

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

3.3 噴錨網防火工程設計

防火工程設計方案有覆蓋和注漿二種。因為未進行勘察，火區的形態、規模、發展趨勢不詳，僅根據調查與經驗判斷火勢趨于滅失。故采用在坡面掛雙層鋼筋網、噴細石混凝土處理的防火設計，以達到隔離空氣的效果。

3.4 截排水工程設計

為減少雨水下滲和坡面沖刷，防止雨水滲漏，導致水污染，在坡底和平臺處設置排水溝，坡頂設置截水溝。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。其次，在坡體坡面上設多處排泄水孔，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、填方工程設計

為了清理坡面松散物及一些危巖體，減少水土流失以及轉運土方帶來的污染源擴散，結合圖紙和現場情況對滑坡區進行削方處理，設計填方量略大于削方量，利用擋墻、截排水溝開挖余方。削方時采用由上至下、小方量人工清除的方式。

3.6 綠化工程設計

為了使坡體與周邊環境相協調，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坡綠化，植被混凝土護坡綠化采用鍍鋅（包塑）鐵絲網。

3.7 監測工程設計

高陡炭質頁巖滑坡是一種復雜的地質災害，由于受到現場地形條件、經費、時間等因素的限制，對該炭質頁巖滑坡的認識和評價存在一定局限性，故采用監測儀器，針對施工期和運行期的變形特征判斷其穩定狀態。主要監測內容包括坡頂水平位移監測、坡頂垂直位移監測、滅火區溫度監測和巡視監測。

4 炭質頁巖高陡邊坡滑坡的治理措施及施工分析

炭質頁巖是一種強度低、易風化、易崩解的膨脹性軟巖，炭質頁巖邊坡經風化崩解后易發生滑坡或崩塌等失穩現象［3］。考慮到邊坡在暴雨等極端天氣下都處在不穩定的情況，所以首先就要考慮對邊坡進行加固處理。可依據勘察信息，綜合這一區域地層分布、滑坡屬性以及場地基礎，選擇合適的加固手段，為了使坡體與周邊環境相協調，需對坡面進行綠化。值得注意的是，還需要緩解降水對邊坡穩定性的不良影響。故在治理炭質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現治理效果的最大化。

4.1 平整邊坡

在平整邊坡時，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，如后續設計有客土噴播，需再進一步處理坡面轉角和坡頂的棱角區段，通過采取弧形形式聯結，有助于后續進行客土噴播作業。不僅如此，還可以進一步提升施工面總體綠化水平。在實際作業前，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

逐級削坡減載，能夠有效地減少滑坡威脅，同時減少水土流失。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，能夠穩固滑坡。在治理滑坡工程的過程中，工程人員要優先考慮構造條件，預先計算削坡臺階寬度、邊坡高程等參數，如此便于施工人員自上而下地逐層開挖，由此構成梯級式臺階，同時還能夠降低坡度，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，進一步對地表的防水系統展開科學設計，防止山體內部受到順坡斷層，軟性巖層的負面影響。在削坡降低坡度等環節結束之后，施工人員要根據各平臺條件，進一步科學設計永久性的排水溝系統，確保在面臨暴雨氣候的情況下，能夠大量地釋放雨水量，保證削坡平臺不會出現存水等不良現象，減少其對坡體內部的侵襲，從而提升內部結構的穩定性。

4.4 錨固及支擋

在治理高陡巖質邊坡期間，靈活采取錨固工藝能夠提升巖體的自穩能力，同時還可以提升抗剪強度，錨固法通常是在巖體相對完整、具備較高硬度的巖體中采用，成本較低，成效較佳。在進行支擋過程中，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定性［5］。與此同時，在處理危巖體過程中，還需要綜合采取預應力錨索、主動防護網等防護手段。

4.5 客土噴播

在邊坡綠化防護工程中，客土噴播是最典型的生態防護施工技術。客土噴播是在平整坡面之后，在上方先平鋪一層鍍鋅的鐵絲網，嚴格按照作業流程，從上往下進行平鋪，同時還要拉緊鐵絲網，當捆綁好鐵絲網后，不允許人員踐踏。對于相對陡的巖面，為了進一步提升附著力，確保客土厚度獲得保障，可使用草繩纏繞在網上，進一步提升邊坡治理效果。

4.6 噴錨及立體柔性防護處理

針對巖層風化程度較高、節理發育、較厚的破碎巖層，要主動采取噴錨手段。這種方法強度高，整體抗裂性能較佳，能夠進一步強化坡面內部的破碎巖層，同時能夠較好負荷破碎體所構成的側壓力。針對軟質巖石邊坡，或者石質堅硬但穩定性較差的巖質邊坡，就可以采取掛網錨噴的防護手段。掛網錨噴就是指在邊坡坡面上平鋪一層鋼筋網，往坡體內部嵌入錨桿或錨釘以穩固網鉤，接著在網上噴射一定厚度的素混凝土，為邊坡提供封閉性防護。在建設邊坡柔性防護系統過程中，施工人員要靈活利用鋼絲繩網，采用覆蓋以及攔截的手段，有效防御多種多樣的坡面地質災害。除此之外，還可以采取土工格室植草護坡，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，以便順利推進噴灑工作。利用土工格室可以幫助草坪植物順利成長，為其創造優質的存活空間。值得注意的是，在特殊地段利用掛網結合土工格室防護，可以減少巖石邊坡飛石引發的危險，還能夠在一定程度上美化邊坡，不僅提升了邊坡的穩定性，還能夠在較短時間內恢復坡面的植被。

5 結束語

綜上所述，炭質頁巖高陡邊坡極易引發崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，同時容易引發自燃進而帶來環境、水體污染，給工程的正常進行及人民的生命財產安全帶來了極大的威脅。因此，炭質頁巖高陡邊坡滑坡的治理工作，已經成為一項亟須綜合考量的工作。炭質頁巖高陡邊坡常出現在露天礦山等特殊地段，工程人員需有機結合礦山綜合治理措施，進一步與生態修復，環境保護等進行聯系，方可實現治理效果最大化。

參考文獻

［1］彭業宣，周登紅. 炭質頁巖高陡邊坡滑坡的治理［J］. 化工礦物與加工，2014，43（8）：49-50.

［2］李庶林，趙睿鳴，彭府華，等. 基于強度折減法的高陡邊坡滑坡治理穩定性分析［J］. 建筑科學與工程學報，2020，37（1）：120-126.

［3］王振兵，王永花. 某露天礦向斜核部滑坡區高陡邊坡治理技術［J］. 現代礦業，2014，30（10）：117-118.

［4］李萬濤，趙凱，王文才，等. 高陡露天礦順傾巖層邊坡滑坡危害成因分析及治理措施［J］. 中國戰略新興產業（理論版），2019（23）：186.

［5］嚴博俊. 礦山高陡巖質邊坡治理應用探究［J］. 中國金屬通報，2022（16）：141-143.