引漢濟渭黃池溝0# 滑坡體次級滑坡復活處理方案研究

馮國娜

（陜西省引漢濟渭工程建設有限公司,陜西 西安 710100）

1 工程概況

陜西省引漢濟渭工程是陜西省境內一項跨流域調水工程,一期工程在調水區漢江干流和支流子午河上分別修建黃金峽水利樞紐和三河口水利樞紐,通過穿越秦嶺山脈的輸水隧洞調水至關中周至縣境內的黃池溝。二期工程由黃池溝配水樞紐、南干線、北干線及相應的輸水支線組成,南干線長度100.41 km,始端設計流量47 m3/s,北干線長度89.54 km,始端設計流量30 m3/s。黃池溝配水樞紐由分水池、池周進出水閘、黑河連接洞、黃池溝黑河供水連通洞、黃池溝泄洪設施五部分組成。

黃池溝分水池右岸上游側發育0#滑坡體,距北干線黃池溝隧洞進口約100 m,圈椅狀滑坡形態明顯。平面形態呈“舌”狀,滑坡上游邊界為沖溝,下游側邊界為小山梁。滑坡順溝長約70 m,寬190 m,其前緣剪出口位于黃池溝溝底,高程約500 m,后緣高程620 m,滑坡高差約120 m,估算體積25 萬m3。滑坡體組成物質為一套結構紊亂的松散堆積體,由塊石、碎石土組成,堆積較緊密,塊石成份主要為綠泥石片巖,遇水易軟化。滑坡前緣為堆積區,厚度較大,滑坡體上下游兩側較薄,一般小于10 m；橫向上厚度變化較大,上下游兩側邊界及沖溝相對較淺,中間較深。主滑坡前緣發育一個次生小滑坡,長70 m,寬60 m,分布高程520 m～565 m,估算體積2.4 萬m3。

在設計階段對0#滑坡進行了穩定分析,滑坡現狀條件下整體穩定性較好。前緣局部小范圍見拉裂變形現象,可能會產生小的塌滑,塌滑范圍較小,對滑坡整體穩定影響不大,僅對黃池溝南干線進水口、水池正常運行及前緣公路正常通行有一定影響。

2 次級滑坡復活

2021年9 月,由于連續大雨、大暴雨,使已經完成全部邊坡開挖,整個開挖坡面正在進行錨固施工的0#滑坡于9 月26 日次級滑坡復活,次滑面后緣出現拉裂、滑移,拉裂縫寬30 cm～40 cm,滑移一般2.5 m～3 m,最大尺寸4 m 左右。將已制安好的鋼筋和混凝土全部被掩埋破壞,進場道路出現較大裂縫及起拱。

西安2021年8 月～9 月降雨量是1961年以來歷史同期最多年,屬異常偏多年份,9 月1 日～25 日周至降水量237.6 mm,是歷年同期100.8 mm 的2.36 倍。此次強降雨過程局地強度高、累計雨量大,與前期區域重合,極易引發洪澇地質災害。針對本次滑坡的形成過程來分析,主要還是雨水導致的巖土體及其軟弱結構面物理力學性質的變化。降雨最開始會在邊坡的地表淺層形成滯水,會使該土層的整體含水量增加,導致坡體的自重增加,其勢能也逐漸增加；而降雨帶來的水體繼續下滲,到達地下水位置,涌入的水體會將地下水水位抬高,邊坡體與山體間隙增大,摩擦角變小,凝聚力變小,降低土石層的抗剪強度,順滑坡方向的滲透力也增大；由于土壤飽和,雨水順著坡體向下沖刷造成一定動水壓力,雨水流經坡體下方侵蝕坡角,破壞原有平衡,各種力的平衡被破壞時便會出現滑坡現象。

經現場查勘及地質情況分析,0#滑坡后緣穩定,表部植被覆蓋較好,已施工的后緣截排水溝保持良好,滑坡體總體地形較緩,中上部未見拉裂變形跡象。但次滑坡因雨天影響產生拉裂變形滑移,加之滑坡坡腳隧洞施工,使洞頂路面開裂,在原有EL525 高程道路（黃午隧洞上部）上出現幾條基本垂直洞軸線的拉裂縫,縫寬30 cm～40 cm,有錯動,大量雨水倒灌加速次滑坡垮塌。

3 處理方案擬定

0#滑坡周邊有南干線進水口、分水池正在施工,地方公路有保通要求,次級滑坡復活,若不及時處理,對施工區人員和設備有較大安全隱患,且會直接影響黃池溝配水樞紐正常建設及運行安全,對次級滑坡復活進行工程處理十分必要。本文對次級滑坡復活,擬定大開挖、中開挖、局部開挖三個處理方案。

3.1 大開挖方案

大開挖方案是對整個0#滑坡沿滑動面進行挖除,挖除后的邊坡按15 m 設置一級馬道,共五級馬道,每級馬道寬度3 m,上下游兩側邊緣采用1∶1 的開挖坡比進行順坡。開挖后的邊坡采用混凝土網格梁+節點錨桿+坡面植草防護處理,大開挖方案最大邊坡高度約110 m。在527 m高程附近改建為公路,與上下游公路平順銜接。公路以下邊坡開挖為穩定坡比1∶1.3至分水池基坑位置,坡面采用貼坡混凝土防護處理。

圖1 大開挖方案剖面圖

3.2 中開挖+抗滑樁+錨索加固方案

為減少開挖工程量及邊坡開挖高度,對0#滑坡現場塌滑范圍的次滑坡邊坡進行開挖,開挖坡比1∶1,按15 m 設置一級馬道,馬道寬度3m,邊坡采用混凝土錨拉板+預應力錨索支護,開挖支護過程采取邊挖邊錨的施工順序,并且預應力錨索的錨固端錨固于穩定的基巖中。在544.92 m 高程位置設置抗滑樁施工平臺,抗滑樁采用方型樁,尺寸1.5 m×2 m,樁長35 m,樁基礎深入弱風化巖體內,抗滑樁間距4 m,共布置20 根抗滑樁,樁間設置擋土板,板厚0.5 m,同時在抗滑樁上部增加2 排預應力錨索進行加強處理。抗滑樁施工完成后,再進行樁外側邊坡開挖,開挖至527 m 高程附近,預留平臺改建公路寬度位置,并與上下游公路平順銜接。公路以下邊坡開挖為穩定坡比1∶1.3 至分水池基坑位置,坡面采用貼坡混凝土防護處理。

圖2 中開挖方案剖面圖

3.3 局部開挖+路邊全埋式抗滑樁+錨索加固方案

為盡量減少對施工的影響,在保證安全的前提下,使道路盡早恢復暢通,將抗滑樁的位置調整至現有公路山側。以現有地方公路（524.90 m）外側填拓擴寬至15.0 m 作為抗滑樁施工處理平臺,分為上下兩部分。上部邊坡坡頂高程525.0 m～553.0 m,坡高28 m,對坡面不穩定體進行削坡處理,并在高程536.00 m 設置5 m 寬馬道,防護范圍的邊坡采用混凝土錨拉板+預應力錨索支護,共設置4 排預應力錨索。下部邊坡高程525.0 m～508.0 m,坡高17 m,預先填筑形成的524.90 m施工平臺,寬度15 m,抗滑樁采用圓型樁,樁徑2.2 m,樁長27 m～31 m,樁頂位于公路路面,樁基礎深入弱風化巖體內,抗滑樁間距2.7 m,共布置25 根抗滑樁（南干線洞口下游側布置3 根,南干線洞口上游側布置22 根）,樁間設置擋土板,板厚0.5 m,抗滑樁樁頂設置1 m 厚混凝土樁臺。抗滑樁施工完成后,對公路以下邊坡采用1∶0.75 坡比開挖至分水池基坑位置,坡面采用錨桿+噴射混凝土支護。

圖3 局部開挖方案剖面圖

4 處理方案比選

4.1 方案布置及影響分析

大開挖方案：整個邊坡分為五級馬道,逐級削坡錨固支護至分水池建基面,總高度約110 m。雖然對0#滑坡進行全部挖除,永久運行期不存在滑坡問題,但0#滑坡挖除后,還需邊坡采用框格梁植草或進行錨噴防護處理方案；滑坡挖除后,兩側易形成較高的陡邊坡,需要加固處理。征地范圍線距滑坡邊緣較近,開挖范圍超出原征地范圍,新增建設用地將增加工期,導致工程通水時間后延,與一期工程建設時序不協調；開挖支護工程量大,施工道路布置難度大。現有道路保通時間長,難度大,如果將道路移至左岸,長時間的通車將影響左岸邊坡和分水池的施工。

中開挖方案：對0#滑坡次滑坡進行開挖處理,整個邊坡高度約55 m,在544.92 m 高程設置抗滑樁施工平臺。在施工平臺以上高程需完成貼坡混凝土和錨索施工。地方道路可利用原公路通行,待抗滑樁實施完成后,再對現有道路進行改建。邊坡開挖高度降低,工程量減少,增設抗滑樁使施工難度增加。

局部開挖方案：僅對次滑坡坡面不穩定體進行削坡處理,整個邊坡高度約45 m。將現有公路外側填拓擴寬作為抗滑樁施工處理平臺,施工平臺利用上部邊坡開挖棄渣回填形成。施工期將臨時施工道路和地方通行道路移至左岸坡腳,對左岸邊坡處理、分水池側向溢流堰及泄槽、消力池、新建箱涵延長段會造成一定影響。

4.2 施工組織設計

大開挖方案：自滑坡后緣逐級削坡錨固支護至分水池建基面,總高度約110 m。以現有地方公路和現有頂部道路作為施工通道。削坡開挖、支護是成熟常規的施工方法,工期安排按照每月開挖、支護綜合下臥進度20 m/月考慮,施工工期約5.5 個月。施工過程中,長時間地方公路交通保通較為困難。

中開挖方案：邊坡施工采用自上而下削坡處理至施工平臺,在平臺上施工抗滑樁和錨索,完成錨索施工后,再自上而下削坡至分水池建基面。以現有地方公路和現有箱涵頂部道路作為施工通道。削坡開挖、支護是成熟常規施工方法；坡腳布置20 根抗滑樁是施工重難點。削坡處理工期3 個月,灌注樁與錨索工期2 個月,累計工期5 個月。施工過程中,地方交通保通較為困難。

局部開挖方案：以現有地方公路（524.90 m）作為抗滑樁施工平臺,分為上下兩部分。上部邊坡坡高28 m,利用上部邊坡開挖棄渣形成公路外側施工平臺,抗滑樁采用機械旋挖造孔工藝。下部邊坡坡高17 m,機械為主常規開挖刷坡。上部邊坡滑坡清坡開挖15 天、貼坡施工1 個月、邊坡預應力錨索工期2 個月,上部邊坡處理工期3.5 個月。施工平臺填筑及施工準備15 天、25 根抗滑樁施工工期45 天、下部邊坡開挖支護1 個月,下部邊坡處理工期3 個月。上下邊坡同步施工,上部邊坡施工不影響分水池施工；下部邊坡工期3個月,處理完成后即可進行分水池施工,因此控制后續分水池等關鍵線路施工的邊坡處理工期為3 個月。施工過程中,地方現有公路改走左岸新建臨時通道。

4.3 工程投資

大開挖方案建筑工程直接投資1720 萬元,中開挖方案建筑工程直接投資2534 萬元,局部開挖方案建筑工程直接投資2183 萬元。從工程投資上比較,大開挖方案工程投資最少,中開挖方案投資最多,局部開挖方案投資適中。

4.4 方案選取

三種處理方案詳細對比見表1。

表1 不同處理方案對比表

從工程布置及影響分析、施工組織設計、工程投資三個方面進行比較,局部開挖方案具有開挖工程量最少、施工工期最短、工期最可靠、投資較少等優點,綜合分析,0#滑坡體次級滑坡復活處理選取局部開挖+路邊全埋式抗滑樁+錨索加固方案。

5 結語

（1）0#滑坡體在施工期間遭遇長時間持續強降雨,雨水下滲使得一定范圍土體處于飽和狀態,次滑坡體自重增加,加之整個開挖坡面未完全形成保護及錨固作用,是導致次滑坡后緣出現拉裂、滑移進而發生邊坡局部失穩的主要原因。

（2）對于擬定的三個處理方案,從工程布置及影響分析、施工組織設計、工程投資等方面進行綜合比選,局部開挖+路邊全埋式抗滑樁+錨索加固方案不涉及新增建設用地；開挖工程量小,分水池與路面以上邊坡可分區同步施工,工期最短且可靠性高；投資相對較省,選取作為0#滑坡體次級滑坡復活處理方案。

（3）為確保施工安全,應加強安全監測；滑坡處理期間,關注天氣,做好坡面臨時防排水措施,并對南干線隧洞進口和洞臉邊坡采取必要的保護措施。

（4）目前0#滑坡體次級滑坡復活處理已完成邊坡開挖支護及抗滑樁施工,并經過一個完整的汛期,邊坡監測數據穩定無異常,邊坡治理取得較好效果。