引汉济渭黄池沟0# 滑坡体次级滑坡复活处理方案研究

2023-08-31冯国娜

陕西水利 2023年8期

冯国娜

（陕西省引汉济渭工程建设有限公司,陕西西安 710100）

1 工程概况

陕西省引汉济渭工程是陕西省境内一项跨流域调水工程,一期工程在调水区汉江干流和支流子午河上分别修建黄金峡水利枢纽和三河口水利枢纽,通过穿越秦岭山脉的输水隧洞调水至关中周至县境内的黄池沟。二期工程由黄池沟配水枢纽、南干线、北干线及相应的输水支线组成,南干线长度100.41 km,始端设计流量47 m3/s,北干线长度89.54 km,始端设计流量30 m3/s。黄池沟配水枢纽由分水池、池周进出水闸、黑河连接洞、黄池沟黑河供水连通洞、黄池沟泄洪设施五部分组成。

黄池沟分水池右岸上游侧发育0#滑坡体,距北干线黄池沟隧洞进口约100 m,圈椅状滑坡形态明显。平面形态呈“舌”状,滑坡上游边界为冲沟,下游侧边界为小山梁。滑坡顺沟长约70 m,宽190 m,其前缘剪出口位于黄池沟沟底,高程约500 m,后缘高程620 m,滑坡高差约120 m,估算体积25 万m3。滑坡体组成物质为一套结构紊乱的松散堆积体,由块石、碎石土组成,堆积较紧密,块石成份主要为绿泥石片岩,遇水易软化。滑坡前缘为堆积区,厚度较大,滑坡体上下游两侧较薄,一般小于10 m；横向上厚度变化较大,上下游两侧边界及冲沟相对较浅,中间较深。主滑坡前缘发育一个次生小滑坡,长70 m,宽60 m,分布高程520 m～565 m,估算体积2.4 万m3。

在设计阶段对0#滑坡进行了稳定分析,滑坡现状条件下整体稳定性较好。前缘局部小范围见拉裂变形现象,可能会产生小的塌滑,塌滑范围较小,对滑坡整体稳定影响不大,仅对黄池沟南干线进水口、水池正常运行及前缘公路正常通行有一定影响。

2 次级滑坡复活

2021年9 月,由于连续大雨、大暴雨,使已经完成全部边坡开挖,整个开挖坡面正在进行锚固施工的0#滑坡于9 月26 日次级滑坡复活,次滑面后缘出现拉裂、滑移,拉裂缝宽30 cm～40 cm,滑移一般2.5 m～3 m,最大尺寸4 m 左右。将已制安好的钢筋和混凝土全部被掩埋破坏,进场道路出现较大裂缝及起拱。

西安2021年8 月～9 月降雨量是1961年以来历史同期最多年,属异常偏多年份,9 月1 日～25 日周至降水量237.6 mm,是历年同期100.8 mm 的2.36 倍。此次强降雨过程局地强度高、累计雨量大,与前期区域重合,极易引发洪涝地质灾害。针对本次滑坡的形成过程来分析,主要还是雨水导致的岩土体及其软弱结构面物理力学性质的变化。降雨最开始会在边坡的地表浅层形成滞水,会使该土层的整体含水量增加,导致坡体的自重增加,其势能也逐渐增加；而降雨带来的水体继续下渗,到达地下水位置,涌入的水体会将地下水水位抬高,边坡体与山体间隙增大,摩擦角变小,凝聚力变小,降低土石层的抗剪强度,顺滑坡方向的渗透力也增大；由于土壤饱和,雨水顺着坡体向下冲刷造成一定动水压力,雨水流经坡体下方侵蚀坡角,破坏原有平衡,各种力的平衡被破坏时便会出现滑坡现象。

经现场查勘及地质情况分析,0#滑坡后缘稳定,表部植被覆盖较好,已施工的后缘截排水沟保持良好,滑坡体总体地形较缓,中上部未见拉裂变形迹象。但次滑坡因雨天影响产生拉裂变形滑移,加之滑坡坡脚隧洞施工,使洞顶路面开裂,在原有EL525 高程道路（黄午隧洞上部）上出现几条基本垂直洞轴线的拉裂缝,缝宽30 cm～40 cm,有错动,大量雨水倒灌加速次滑坡垮塌。

3 处理方案拟定

0#滑坡周边有南干线进水口、分水池正在施工,地方公路有保通要求,次级滑坡复活,若不及时处理,对施工区人员和设备有较大安全隐患,且会直接影响黄池沟配水枢纽正常建设及运行安全,对次级滑坡复活进行工程处理十分必要。本文对次级滑坡复活,拟定大开挖、中开挖、局部开挖三个处理方案。

3.1 大开挖方案

大开挖方案是对整个0#滑坡沿滑动面进行挖除,挖除后的边坡按15 m 设置一级马道,共五级马道,每级马道宽度3 m,上下游两侧边缘采用1∶1 的开挖坡比进行顺坡。开挖后的边坡采用混凝土网格梁+节点锚杆+坡面植草防护处理,大开挖方案最大边坡高度约110 m。在527 m高程附近改建为公路,与上下游公路平顺衔接。公路以下边坡开挖为稳定坡比1∶1.3至分水池基坑位置,坡面采用贴坡混凝土防护处理。

图1 大开挖方案剖面图

3.2 中开挖+抗滑桩+锚索加固方案

为减少开挖工程量及边坡开挖高度,对0#滑坡现场塌滑范围的次滑坡边坡进行开挖,开挖坡比1∶1,按15 m 设置一级马道,马道宽度3m,边坡采用混凝土锚拉板+预应力锚索支护,开挖支护过程采取边挖边锚的施工顺序,并且预应力锚索的锚固端锚固于稳定的基岩中。在544.92 m 高程位置设置抗滑桩施工平台,抗滑桩采用方型桩,尺寸1.5 m×2 m,桩长35 m,桩基础深入弱风化岩体内,抗滑桩间距4 m,共布置20 根抗滑桩,桩间设置挡土板,板厚0.5 m,同时在抗滑桩上部增加2 排预应力锚索进行加强处理。抗滑桩施工完成后,再进行桩外侧边坡开挖,开挖至527 m 高程附近,预留平台改建公路宽度位置,并与上下游公路平顺衔接。公路以下边坡开挖为稳定坡比1∶1.3 至分水池基坑位置,坡面采用贴坡混凝土防护处理。

图2 中开挖方案剖面图

3.3 局部开挖+路边全埋式抗滑桩+锚索加固方案

为尽量减少对施工的影响,在保证安全的前提下,使道路尽早恢复畅通,将抗滑桩的位置调整至现有公路山侧。以现有地方公路（524.90 m）外侧填拓扩宽至15.0 m 作为抗滑桩施工处理平台,分为上下两部分。上部边坡坡顶高程525.0 m～553.0 m,坡高28 m,对坡面不稳定体进行削坡处理,并在高程536.00 m 设置5 m 宽马道,防护范围的边坡采用混凝土锚拉板+预应力锚索支护,共设置4 排预应力锚索。下部边坡高程525.0 m～508.0 m,坡高17 m,预先填筑形成的524.90 m施工平台,宽度15 m,抗滑桩采用圆型桩,桩径2.2 m,桩长27 m～31 m,桩顶位于公路路面,桩基础深入弱风化岩体内,抗滑桩间距2.7 m,共布置25 根抗滑桩（南干线洞口下游侧布置3 根,南干线洞口上游侧布置22 根）,桩间设置挡土板,板厚0.5 m,抗滑桩桩顶设置1 m 厚混凝土桩台。抗滑桩施工完成后,对公路以下边坡采用1∶0.75 坡比开挖至分水池基坑位置,坡面采用锚杆+喷射混凝土支护。

图3 局部开挖方案剖面图

4 处理方案比选

4.1 方案布置及影响分析

大开挖方案：整个边坡分为五级马道,逐级削坡锚固支护至分水池建基面,总高度约110 m。虽然对0#滑坡进行全部挖除,永久运行期不存在滑坡问题,但0#滑坡挖除后,还需边坡采用框格梁植草或进行锚喷防护处理方案；滑坡挖除后,两侧易形成较高的陡边坡,需要加固处理。征地范围线距滑坡边缘较近,开挖范围超出原征地范围,新增建设用地将增加工期,导致工程通水时间后延,与一期工程建设时序不协调；开挖支护工程量大,施工道路布置难度大。现有道路保通时间长,难度大,如果将道路移至左岸,长时间的通车将影响左岸边坡和分水池的施工。

中开挖方案：对0#滑坡次滑坡进行开挖处理,整个边坡高度约55 m,在544.92 m 高程设置抗滑桩施工平台。在施工平台以上高程需完成贴坡混凝土和锚索施工。地方道路可利用原公路通行,待抗滑桩实施完成后,再对现有道路进行改建。边坡开挖高度降低,工程量减少,增设抗滑桩使施工难度增加。

局部开挖方案：仅对次滑坡坡面不稳定体进行削坡处理,整个边坡高度约45 m。将现有公路外侧填拓扩宽作为抗滑桩施工处理平台,施工平台利用上部边坡开挖弃渣回填形成。施工期将临时施工道路和地方通行道路移至左岸坡脚,对左岸边坡处理、分水池侧向溢流堰及泄槽、消力池、新建箱涵延长段会造成一定影响。

4.2 施工组织设计

大开挖方案：自滑坡后缘逐级削坡锚固支护至分水池建基面,总高度约110 m。以现有地方公路和现有顶部道路作为施工通道。削坡开挖、支护是成熟常规的施工方法,工期安排按照每月开挖、支护综合下卧进度20 m/月考虑,施工工期约5.5 个月。施工过程中,长时间地方公路交通保通较为困难。

中开挖方案：边坡施工采用自上而下削坡处理至施工平台,在平台上施工抗滑桩和锚索,完成锚索施工后,再自上而下削坡至分水池建基面。以现有地方公路和现有箱涵顶部道路作为施工通道。削坡开挖、支护是成熟常规施工方法；坡脚布置20 根抗滑桩是施工重难点。削坡处理工期3 个月,灌注桩与锚索工期2 个月,累计工期5 个月。施工过程中,地方交通保通较为困难。

局部开挖方案：以现有地方公路（524.90 m）作为抗滑桩施工平台,分为上下两部分。上部边坡坡高28 m,利用上部边坡开挖弃渣形成公路外侧施工平台,抗滑桩采用机械旋挖造孔工艺。下部边坡坡高17 m,机械为主常规开挖刷坡。上部边坡滑坡清坡开挖15 天、贴坡施工1 个月、边坡预应力锚索工期2 个月,上部边坡处理工期3.5 个月。施工平台填筑及施工准备15 天、25 根抗滑桩施工工期45 天、下部边坡开挖支护1 个月,下部边坡处理工期3 个月。上下边坡同步施工,上部边坡施工不影响分水池施工；下部边坡工期3个月,处理完成后即可进行分水池施工,因此控制后续分水池等关键线路施工的边坡处理工期为3 个月。施工过程中,地方现有公路改走左岸新建临时通道。