地表截排水工程在滑坡治理中的应用<br/>——以奉节县万兴村滑坡应急治理工程为例

地表截排水工程在滑坡治理中的应用
——以奉节县万兴村滑坡应急治理工程为例

2018-05-22罗雁

西部探矿工程 2018年5期

罗雁

（四川省华地建设工程有限责任公司，四川成都610081）

治理滑坡的工程措施，归结起来可分为3类：一是消除或减轻水对滑坡的诱发作用，包括地表防渗和截排水、地下排水等措施；二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力，达到稳固滑坡的作用，主要包括滑坡后缘削方减载、前缘反压、支挡工程（主要包括抗滑挡墙、抗滑桩、锚索、锚杆、抗滑键）等；三是改变滑带土石性质，增加滑坡自身抗滑力，阻滞滑体的滑动，主要采用灌浆、焙烧等改良土质的办法。所有这些措施，都需要具体情况具体分析，有针对性地使用，才能收到“药到病除”的好效果。但是目前在滑坡治理工程设计中，一定程度上存在重抗滑支挡，轻截排水和防渗的倾向。而滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对滑坡的危害尤其重要。本文以奉节万兴村滑坡治理的事例阐明地表截排水是治理滑坡的一个简单有效的措施，对于一些滑坡的治理可以起到事半功倍的作用，应是滑坡治理中首先需要考虑并长期运用的措施。

1 万兴村滑坡概况

万兴村滑坡位于奉节县羊市镇万兴村潘家园子至麻柳树塝一带。2004年1月12日傍晚，滑坡区出现地面开裂，之后裂缝逐渐扩大，次日凌晨坡体开始明显下滑，并导致滑体上10户37人35间房屋垮塌，受损山平塘6口4900m3（其中2口山平塘已全干枯），受损耕地面积550亩；受损高压线路1000m，有线电视线路5000m；万兴村小学四个班133个学生被迫暂时搬迁避让。至2月中旬作者赴现场调查时滑坡仍在继续发展之中。滑坡平面形态呈长条状，纵向长约780m，横向平均宽约150m，平面分布面积11.25×104m2，滑体体积约180×104m3，属大型滑坡，主滑方向约54°。据地面调查分析推断，万兴村滑坡是沿土岩接触面滑动的土质滑坡（图1）。

图1 万兴村滑坡工程地质纵剖面图

据现场调查，万兴村滑坡变形十分显著，滑坡边界陡壁、后缘滑移坐落、前缘鼓丘等变形迹象应有尽有，尤其是滑坡地面裂缝非常普遍：滑体两侧分别发育有与主滑方向大体一致的纵向剪切裂缝，其中右侧剪切裂缝前后已基本全部连贯；从滑坡后缘到中前部有多条与主滑方向近于垂直的横向拉裂缝；靠近滑坡前缘地带放射状展布的纵张裂缝也累见不鲜。根据滑坡体与两侧地形地物错开情况分析，该滑坡水平滑动距离约14m。

2 滑坡地质背景条件及滑坡成因机制分析

2.1 滑坡地质背景条件

万兴村滑坡在构造上处于川东褶皱带赶场向斜北西翼近轴部。滑坡区表层为结构松散的残坡积土，其下伏为透水性较差的侏罗系自流井组泥页岩，倾向坡外且临空，倾角11°～15°。滑坡区地处石芦河支流左岸斜坡中部，顺滑坡方向地形平均坡度11.5°。区内小冲沟较发育，一般上游段为间隙性有水，下游段多常年性有水，此外区内还有较多的小堰塘。

2.2 滑坡成因机制分析及变化趋势

如上所述，滑坡区所处的斜坡为外倾斜向坡，基岩向坡外倾斜并且前缘部分临空，有利于土体向下滑动，而斜坡表层残坡积土体结构松散容易失稳变形，加之表土和下伏基岩之间较大的透水性差异容易导致土岩接触带地下水的强烈活动，利于滑坡启动。因此，该区域具备了形成滑坡的有利地质条件。

区内丰富的堰塘、稻田水及滑坡右侧的地表来水，则是滑坡最终形成的诱发因素。地面调查时发现：滑坡后壁及侧壁上水流痕迹十分明显，滑坡滑移带较湿润，滑动过程中前缘剪出口有泥浆水浑水呈带状流出，表明水对该滑坡的重要作用。由于地表水体长时间浸饱土体，既增加块碎石土的容重、动水压力及静水压力，也使下部土体及软弱岩层表面饱水软化、抗剪强度降低，在有利的地质条件配合下，使坡体向不稳定方向逐渐发展，当量变到一定程度时，破坏了斜坡原有平衡，直接诱发产生了该滑坡。

由于滑坡仍未达到新的稳定状态，滑坡活动的不利因素并未消除，甚至伴随着地面裂缝的大量产生还有所恶化：表水更容易入渗地下、经过前期滑动变形滑带抗剪强度更低。若不进行及时的处置，该滑坡仍有可能产生更大规模的变形，威胁滑坡前缘麻柳树塝及后缘潘家院子等周边范围60户、261人、229间房屋；甚至可能形成沟谷泥石流危及冲沟下游羊市镇老明月村村民的生命财产安全，带来更加严重的危害。为此，需要对该滑坡采取必要的工程治理。

3 滑坡应急治理工程设计

3.1 治理措施的选择

由于该滑坡的发生和发展与地表水入渗的关系十分密切，拟定滑坡治理方案时首先考虑了地表截水和封填防渗措施：在滑体后缘及右侧壁外的稳定斜坡上设置截排水沟，以拦截滑体外地表水进入滑体；对滑坡区的裂缝及时采取粘土封填处理，以免表水和降水继续由此渗入滑体。考虑到该滑坡具有纵向长度大且表土比较松软的特点，沿滑坡纵向抗滑支挡级数设置较少的情况下很可能在滑体中部出现次级剪出，致使抗滑支挡无法达到理想的治理效果，而采用多级抗滑支挡则费用过高，因此治理措施选择时没有考虑。同样，由于占地及前缘地形条件的原因，本次也没有考虑削方减载和前缘反压措施。通过综合分析，最终对该滑坡选用了地表截排水+封填防渗的治理方案（按当时物价水平，其工程治理费用预计仅为抗滑支挡措施治理费用的三分之一到二分之一）。

3.2 截排水沟及地表封填工程设计

3.2.1 截排水沟设计

由于进入该滑坡区的地表水主要来自于滑坡后缘及右侧，故设计在滑坡后缘及右侧壁边界以外10m左右的稳定斜坡上设置截排水沟，以拦截滑体之外地表水（或降雨）进入滑体。截排水沟起于潘家院子一带，向北东经包包上后汇入麻柳树塝东侧天然冲沟（图2）。截排水沟起点标高约954.5m，终点标高约856m，长度为1382.074m，沟底平均纵坡降为7.12%，各段截排水沟沟底比降以能顺利排除拦截的地表水及顺畅的排走沟水为原则。

按截排水沟所处位置和控制的汇水面积及其所需的径流量，就截排水沟进行了各种断面尺寸的水力设计计算和优化。截排水沟过水断面设计为等腰梯形。底宽0.9m，高1.4m，坡比1∶0.5。底板及边墙采用M7.5浆砌块石，衬砌厚度为30cm，底板下设C15砼垫层。截水沟的安全超高为0.4m。当自然纵坡大于1∶20时，设置陡坡或跌水，跌水和陡坡段下游，采用消能和防冲措施，进行沟底加糙处理。截排水沟迎水侧每隔2m设泄水孔，其内设反滤层以增强排水效果并延长使用寿命；为防止不均匀沉降，截排水沟每隔10m设沉降缝一道。

图2 万兴村滑坡应急治理工程平面布置图

万兴村滑坡治理截排水工程的设计，按20年一遇设计（71.2mm/h）。依照地形，地貌和分水岭脊线，计算汇水面积为0.44km2。计算公式如下：

（1）设计汇流量计算：

Q=φSF式中：Q——设计地表水汇流量，m3/s；

φ——径流系数，φ=0.6；

S——设计暴雨强度，mm/h；

F——汇水面积，km2。

（2）截排水沟流速计算：

式中：V——设计流速，m/s；

n——粗糙系数，n=0.017；

R——截排水沟水力半径，R=W，W、X分别为X

过水断面积和湿同周，据各断面具体情况选取；

I——各断面水力坡降，源于截水沟纵断面图。设计参数及截排水沟形状尺寸见表1。

3.2.2 地表封填防渗工程设计

表1 截水沟设计参数及形状尺寸

万兴村滑坡表面已形成较多的拉裂缝，是导致滑坡加剧的一大隐患，需对这些拉裂缝及时地采取粘土封填处理，以免地表水大气降水继续由此渗入滑体。施工时沿裂缝走向开挖成宽0.5～1m、深0.3～0.4m的浅槽，回填石灰与粘土混合料。石灰与粘土比为3∶7，粘土可就地开采(需除去2mm以上的砾石)，铺设厚度0.3～0.4m，并碾压密实。对于积水坑、洼地等地形应予回填整平或放坡，使落到地表雨水快速进入排水沟。此外，对于滑体上的松动地面应尽可能做夯实处理。

4 应急治理工程运行效果及几点体会

4.1 应急治理工程运行效果

2004年下半年，按照上述地表截排水+封填防渗的治理方案对滑坡进行了应急治理工程施工，施工过程中对水沟走线进行了适当调整以保证排水顺畅和有效的截排地表水。

通过应急治理工程回访了解到，该治理工程竣工13年以来坚持了经常对截水工程进行检查、发现水沟淤堵或局部破损做到了及时清淤和修补，保证排水的畅通及防渗。

为了确保安全，该滑坡在应急治理完成后被列为群测群防监测点，至今已监测13年。根据群测群防监测反馈的的信息，截排水工程和封填防渗工程竣工的当年该滑坡的活动就得到了有效的控制，自实施截排水沟和封填防渗工程以来，该滑坡未再出现整体变形的现象，原有的变形也未见继续扩大的趋势，仅仅在坡体上偶有局部小规模坍塌发生。总体说来本次实施的地表截排水+封填防渗工程达到了目的。