太高线路段采空塌陷治理工程实践

＊关晋忠

（西山煤电（集团）有限责任公司 山西 030051）

山西省省道太高线K24+800-K25+600路段采空塌陷治理工程位于万柏林区王封乡马矢山村以西。该段路面宽度12.0～13.5m，路面高程1381.59～1384.61m。该路段受采空塌陷影响路面开始出现局部沉陷开裂，发生上边坡山体沉陷坍塌，滑坡具体范围为K24+845-K25+040段，造成公路运营安全隐患。因此，为消除公路运营安全隐患，恢复由于煤矿开采引起的地形地貌景观破坏和植被，需对该采空塌陷进行专项治理。

1.工程概况

省道太高线K24+800-K25+600路段采空塌陷区治理范围为K24+845-K25+040段北侧，地处万柏林区与古交市交界处，东北方向距离万柏林区马矢山村约1.2km，行政区划属于太原市古交市镇东曲街道，地理坐标为东经112°14′55″～112°32′30″，北纬37°46′01″～37°57′40″，滑坡紧临省道太高线，交通便利。

2.滑坡变形特征

现场发育有L8～L15等8条较大裂缝。受地下煤层采掘影响，省道太高线路面开始出现局部沉陷开裂，并发生上边坡山体滑坡，勘查期间滑坡体处于缓慢变形的不稳定状态。根据现场勘查情况，可将滑坡变形特征分为两个变形区，裂缝滑坡的具体特征表述如下：

（1）滑坡前缘滑覆带及坡脚变形区。该变形区位于滑坡前缘及坡脚区，主要为鼓胀凸起变形，滑覆带进入道路范围约3～5m，宽度149m，滑坡前缘厚度0.5～5.0m，形成了L14、L15横向裂缝，前缘滑体向两侧扩散形成了L11、L12、L13纵向裂缝，横向裂缝基本垂直于滑坡滑向，纵向放射状裂缝基本平行于滑坡滑向，裂缝均为张拉裂缝。L14裂缝位于滑坡前缘隆起变形区与滑坡中后部交界部位，裂缝总体走向95°左右，基本呈直线展布，延伸长度约42m，错落高度0.5～1.0m，裂缝宽度5～80cm；L11、L12、L13裂缝位于滑坡前缘，裂缝总体走向170°～180°左右，基本呈直线展布，延伸长度12～15m，裂缝宽度5～28cm，裂缝间距4～35m，错落不明显。

（2）滑坡中上部变形区。该变形区位于滑坡体中上部，地面坡度较陡，从调查情况来看，滑坡体上裂缝主要平行于滑坡后缘方向，平面上呈弧形分布，滑坡体呈崩解状态，滑坡主滑断面处垂直位移最大达3m左右，形成后壁陡坎，垂直位移由中间向两侧逐渐减小，两侧的滑坡边界表现为明显错动的弧向裂缝，裂缝与滑坡后壁裂缝已贯通。裂缝L8由垂直滑向向平行滑向收敛呈弧形分布，西侧延伸长度约38m，东侧延伸长度约50m。该段滑坡三滑面已经贯通，裂缝错落高度0.5～1.5m，宽度在5～90cm。滑坡中部横向裂缝L9、L10走向110°左右，基本呈直线展布，延伸长度约15～25m，错落高度0.2～0.3m，裂缝宽度5～15cm。

3.治理工程方案

治理方案选择工程措施与植物措施相结合的方法。工程措施包括刷方减载设置马道工程、格宾石笼挡土墙工程、截排水工程；植物措施主要是坡面绿化工程。经治理后可以消除滑坡滑塌的可能性。

(1)削方减载工程

对滑坡体进行削方减载，坡顶标高削载至1010m，坡体削出四个平台，下级平台（格宾挡墙平台）宽1.5m，上面三级平台宽度为5m，每个单级坡削坡坡率为1:1.5，坡体综合坡率约1:2，工程量为20933m3，其中削土方2105.0m3，削石方18828.0m3。

(2)格宾挡墙工程

①格宾是由特殊防腐处理的低碳钢丝经机器编织成的六边形双绞合钢丝网，内部每间隔1m采用横隔板隔成独立的单元。根据施工现场情况组合使用，采用热厚镀锌并且覆塑的方式作为防腐镀层。

②力学指标：网面抗拉强度为50kN/m，钢丝的抗张强度应在350～550N/mm之间，延伸率不能低于10%，符合EN10223-3标准。

③翻边要求：需采用专业的翻边机将网面钢丝缠绕在边端钢丝上≥2.5圈，不能采用手工绞。

④绞边要求：采用与网面钢丝相同材质的钢丝，按间隔10～15cm单圈-双圈交替绞合。

⑤面墙加强筋要求：每层格宾靠近外侧一面设置加强筋，每平方米面板均匀布置4根。

⑥填充石料要求：坚硬、不易风化、不易水解、不易碎的卵石，强度不低于MU30，粒径以100～300mm为宜，填充后孔隙率不大于35%。

(3)截(排)水沟工程

滑坡顶部及马道平台设置截（排）水沟，植生袋堆砌的柔性排水沟形式，排水沟顶净宽0.5m，沟底净宽0.4m，沟净深0.45m。排水沟坡降不小于0.03%。

纵向排水采用PE双壁波纹管，管径DN400，环刚度≥4000N/m2。坡底截水沟采用矩形截面，沟净宽0.5m，沟净深0.5m，采用16C20钢筋混凝土，沟壁厚度100mm。排水沟坡降不小于0.03%。

(4)生物工程

种植苜蓿、油松、紫穗槐，一方面固土防止水土流失，一方面美化环境提高生态环境质量。坡顶平台区采用乔木栽植的植被恢复方法。乔木选择油松，间距3m×3m，穴状整地，整地规格为80cm×80cm×60cm。

坡面植被恢复措施：采用灌木植被恢复措施。灌木种植为紫穗槐，行间距为1.0m×1.5m，穴状整地，品字形排列。

马道植被恢复措施：沿马道两侧种植油松，行间距3m×3m；灌木种植为紫穗槐，行间距为1.0m×1.5m。

(5)防渗处理

为防止雨水沿平台渗入坡体，马道平台采用300mm厚3:7灰土夯填处理，灰土压实系数不小于0.90。已发生破坏和裂缝的公路路面进行拆除后重新铺设，要求清除路面厚度不小于0.5m，且铺设0.3m灰土垫层进行防渗处理。

图1 滑坡裂缝治理工程方案剖面示意图

4.施工组织设计

(1)治理工程施工顺序

施工前准备—修筑施工便道—削边坡—抗滑挡墙—截排水沟—植物种植—养护—竣工验收。

(2)建材要求

水泥及混凝土：附近混凝土搅拌站可提供。所用水泥标号不低于32.5，应优先选用普通硅酸盐水泥。

碎石：选用质地坚硬砂石，粒径小于2.5mm。

施工用水：利用附近水源，水质应符合混凝土用水要求，其pH值大于4。

(3)主要施工要求

①削坡及马道工程

A.削坡应分段分层进行，严禁超挖，分层厚度不大于4.0m，分段长度不大于20.0m。B.雨期和冬季施工应采取排水防冻措施，确保边坡不受水浸泡、冲刷、受冻。C.开挖过程需专人对开挖尺寸进行实时监控，滑坡周边禁止载货车辆停靠。

②挡墙墙后填方工程

A.材料及质量要求

墙后压实填土材料可选用粉质黏土、粉土并掺入30%碎石，碎石土作为填料时，其最大粒径不大于100mm，不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀土、有机土作为填料。墙后填土分层碾压夯实，碾压后填土要求内摩擦角不低于30°，粘聚力不低于20kPa，压实度不小于0.95，砌体强度超过设计强度75%后，方可实施回填作业。

B.施工质量及安全控制

a.分层碾压前须先进行碾压试验，确定最优含水量及最大干密度，并作为施工的重要控制指标。根据试验检测结果确定碾压机械及碾压分层铺填厚度、压实遍数、含水量适控范围等施工参数。

b.碾压分层厚度不大于300mm，碾压轮迹重叠宽度不小于50cm，通过人工方式对机器无法碾压部分进行补夯。碾压分层、分区段进行时，注意各区段有效搭接，各层回填碾压质量检验合格后才能进行上一层碾压填筑。

c.为保证边坡回填质量，碾压回填范围应超宽设计坡面1.5～2.0m，碾压质量合格后按照设计坡面修坡。填方护坡的土体表面应认真夯实，保证压实系数不小于0.95。

d.在挡墙基槽开挖过程中应注意核实地质情况，遇到地基异常及挡墙处地面线与设计差异较大引起墙高需要调整等异常情况时，应及时反馈设计部门。

e.原始地形填方前，应先清除地表耕植土，地面（包括土质及岩质）横坡坡度大于10%时，必须先制作成台阶状，宽度约3.0m。

③截排水工程

A.按设计要求进行测量放线后，按设计图纸尺寸、高程，进行土方开挖与沟体浇筑。

B.开挖土方基坑必须留足稳定边坡，挖除松软土层。沟槽开挖宽度按100cm，两侧各留15cm，用来支模。

C.采用C20强度等级混凝土，保护层不小于35mm；排水沟纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。

D.堆砌植生袋柔性排水沟：沟槽开挖形成后沿沟壁铺设300mm厚3:7灰土并且人工夯实，堆砌时用配好的种子并加工好的植生袋装填种植土，由下而上分层码放压实，保证植生袋和灰土垫层之间不留空隙。

E.波纹管安装前应进行管材外观质量的检查，管材的颜色应一致、无色泽不均及分解变色现象；管材的内外壁应光滑、平整、无汽泡、无裂口、无明显痕迹和凹陷。管道安装验收合格立即回填，回填材料采用中粗砂。

④生物工程

A.为防止雨水冲刷边坡，同时与周边的景观协调，坡面回填种植土，回填厚度10cm。B.草种选用当地植物，成活率达90%以上。C.初期养护管理指坡面复绿施工后的第一年的养护管理期。施工完成一个月后，应全面普查植物生长情况，对于生长明显不均匀或斑秃区应予以适时补种补播。D.后期养护管理阶段指坡面复绿施工后的第二年。采用粗放式养护管理为主，主要包括：重点加强对坡面复绿植物生长情况的观察、观测，并根据植物长势情况实施必要的诱导管理措施。E.前期两个月的养护结束后，进入为期36个月的常规监测和管养，保证植物的正常生长。

表1为工程量汇总表。

表1 工程量汇总表

5.结语

对滑坡进行施工安全监测、防治效果监测、动态长期监测，共设置监测点12个，监测基准点2个，通过现场检测表明，滑坡位移不显著，达到了良好的治理效果。消除滑坡的威胁，具有明显的社会效益。同时，工程治理后提高了荒坡的利用率，治理工程因地制宜、因害设防，采取刷方减载设置马道、修排水渠、植草等方面的综合治理措施，一方面提升了人居环境，另一方面通过治理显著提高了荒坡的利用率，增加了环境容量，因此该工程的实施环境效益是明显的。