西宁市页沟村不稳定斜坡治理措施分析

索荣辉

前言

青海省西宁市页沟村赛维农场不稳定斜坡位于湟中区甘河滩镇页沟村北侧，地处康城川南侧页沟沟道岸坡处。该不稳定斜坡所在区域属于低山丘陵区，全区海拔高度在2400～2510 m，高差约110 m，其中不稳定斜坡区海拔2410～2435 m，高差25 m。不稳定斜坡后壁呈陡坡状，坡体上可见黄土柱状节理及拉张裂缝。不稳定斜坡体前缘坡形呈“凸”形，由不稳定斜坡局部垮落堆积体形成（图1）。

由于不稳定斜坡坡底页沟沟道河水长期侵蚀冲刷以及坡体顶部农场灌溉水长期入渗，该斜坡体长期处于不稳定状态。2020 年3 月，该不稳定斜坡部分区段发生垮塌，坡体后缘裂缝加宽、加深，出现险情。

虽然总的垮落方量不大，未造成人员伤亡和较大的经济损失，但此次不稳定斜坡体出现险情给页沟村赛维农场人员生命财产安全造成极大威胁。鉴于该不稳定斜坡坡体顶部为一农场，在生产生活中会产生大量废水，不稳定斜坡坡体底部为页沟河河道，河水会经常冲刷侵蚀不稳定斜坡坡脚，不稳定斜坡环境较复杂，工程难度较大。通过查阅相关资料，勘查、设计单位经反复研究，决定对该不稳定斜坡采取“减载、压脚、排水、拦挡”相结合的综合整治措施。

不稳定斜坡概况

不稳定斜坡坡顶高程为2435 m，潜在滑动面最低处高程为2415 m，坡高约20 m，坡度60°～90°，滑坡体长70 m，宽25 m，厚约20 m，方量约35000 m3，不稳定斜坡主要变形迹象为岸坡后缘裂缝发育，滑坡堆积体堆覆在坡脚处，未堵塞沟道。裂缝位于1#～3#棚之间，垂直于沟道方向呈弧状发育，走向280°～360°，裂缝长5～20 m，宽10～45 cm，可见深0.5～1.9 m，下错0.1～0.45 m，无填充，大棚墙体上竖向裂缝发育，宽5～15 cm。目前造成四座大棚墙体变形，局部破损，属小型黄土浅层滑坡。

不稳定斜坡后壁呈陡坡状，高约10 m，滑坡体两侧边界以分水岭为界。不稳定斜坡体上可见黄土柱状节理及拉张裂缝。不稳定斜坡体上植被稀疏，由于土体崩落，在不稳定斜坡体上形成了多级陡坡。不稳定斜坡体后缘发育高5 m～10 m 的高陡临空面，坡面黄土裸露，滑坡体前缘坡形呈“凸”形，由不稳定斜坡局部滑动堆积体形成。不稳定斜坡地质剖面图见图2。

不稳定斜坡工程地质特征

（一）地层岩性特征

（1）上更新统风积黄土（Q3eol）：分布于项目区滑坡顶部，厚度15 m左右，土黄色，大孔隙和垂直节理发育，含钙质结核，土质疏松，具湿陷性，工程地质性质差。

（2）上更新统冲洪积沙砾卵石（Q3al+pl）：分布于项目区滑坡底部，砂砾卵石厚1 m 左右，胶结性差，较松散，磨圆较好，呈次圆状—次棱角状，分选较差，沙砾石间为泥沙充填，砾石最大粒径10 cm 左右。

（3）中更新统风积黄土（Q2eol）：分布于项目区滑坡底部，黄褐色，土质较均匀，结构密实坚硬。湿陷性较弱，工程地质性质较好。

（4）全新统崩积物（Q4col）：分布于项目区不稳定斜坡中部，主要为不稳定斜坡顶部上更新统黄土崩落堆积形成。（5）全新统冲洪积物（Q4al+pl）：分布于项目区滑坡底部沟道中，为页沟河漫滩及阶地的组成物质，主要为粉沙及黏土。根据钻探资料揭露该段厚度为4～5 m。

（6）新近系咸水河组（N1x）：根据页沟沟底钻探资料，该段地层岩性为浅红色、砖红色泥岩夹青灰色、灰白色砾岩、沙砾岩和石膏。

（二）水文地质特征

1.地下水类型

页沟内基岩裂隙水主要赋存于碎屑岩岩体中，接受大气降水补给，一般以下降泉形式排泄于山体坡脚，左岸山体中下部多处泉眼出露。

工程区第四系松散岩类孔隙潜水赋存于第四系松散层中，呈条带状分布于河谷及冲沟中，分布连续，主要接受地表水补给，少数接受基岩裂隙水补给，向河谷下游径流，排泄于地势低洼处。含水层一般为河谷第四系全新统冲洪积物中。地下水位埋深较浅，根据勘探点揭露地下水位埋深为0.5～1.5 m，季节性变幅一般为0.5～1.5 m。

2.水文地质条件与不稳定斜坡稳定性

项目区周边地形支离破碎，黄土覆盖的低山丘陵区水土流失严重，地下水十分贫乏。但由于黄土节理裂隙发育，在斜坡地带，在原生节理和构造节理的基础上，发育了密集的风化、卸荷裂隙，甚至演化为黄土陷穴、落水洞，在暴雨或大雨过程中，降水汇集后，沿节理、裂隙、陷穴、落水洞等通道快速下渗，在上古近纪泥岩之上形成局部上层滞水，甚至潜水。地下水活动降低了黄土强度，改变了坡体应力状态，常常触发斜坡变形失稳。据研究当黄土含水量小于18%时，黄土力学强度较高，坡体在直立的状态下也可保持稳定；但如果大于20%，则强度降低很快，坡体稳定性亦变差。总体来说地下水活动对斜坡变形失稳的影响作用主要表现在：一是斜坡上的上层滞水的形成与存在，降低了土体强度，增加了土体的重量，易触发斜坡变形失稳；二是在连阴雨过程中或大雨之后，水分入渗途中在下部泥岩或较为完整基岩层受阻，使其上部的岩、土体含水量增大，虽尚未饱和或形成上层滞水，但由于含水量增大，降低了土体强度，也同样触发斜坡变形失稳。

不稳定斜坡成因

该不稳定斜坡的形成既有自身地质环境条件的内在因素，也与人类工程活动密不可分。其成因如下所述。

（一）地形条件

不稳定斜坡发育于沟谷岸坡，岸坡相对高差25 m 左右，坡度40°～70°，坡体顶部近直立，斜坡体高陡的临空面为不稳定斜坡灾害的形成提供了有利的地形条件。

（二）地层岩性

组成不稳定斜坡顶部的岩性为晚更新世黄土，黄土呈稍密状，垂直节理发育，大孔隙发育，具湿陷性和自重湿陷性，湿陷等级为Ⅲ级（严重），降雨入渗可影响一定的深度，降低土体的抗剪强度，易发生滑塌。

（三）降水

区内降水集中、强度大，暴雨多集中在6—9 月，尤以7—8 月最多，年平均降雨量369.1 mm，是全省暴雨强度最大的地区之一，降水入渗增大了表层岩土体容重，减小了土体抗剪强度，容易产生崩塌及滑坡。

（四）人类工程活动

在不稳定斜坡顶部平台上现为赛维农场，近年来赛维农场规模不断扩大，建筑物、构筑物不断增多，增加了土体顶部的压重，而且农场定期灌溉苗木，且主要灌溉方式为大水漫灌。部分灌溉用水渗入坡体内，增大了表层岩土体容重，减小抗剪强度。

另外，不稳定斜坡顶部边缘建有赛维农场的排水渠和排水管，农场排水降低了斜坡的稳定性。

不稳定斜设计参数及稳定性计算

根据实验测试成果、工程类比地区经验及参数反演，确定岩土体相关计算参数，见表1。

表1 不稳定斜坡计算参数表

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）、《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）和《建筑边坡工程技术规范》（GB 05330-2013），本次稳定性计算采用圆弧形滑面分析计算，其稳定性计算模型见图3。

图3 分块计算示意图

稳定性计算公式如下：

其中孔隙水压力Nwi=γw hiw Li，即近似等于浸润面以下土体的面积hiw Li乘以水的容量γw（kN/m3）；

渗透压力产生的平行滑面分力TDi：

式中：Wi— 第i条块的重量（kN/m）；

Ci— 第i条块的内聚力（kPa）；

Фi— 第i条块内摩擦角（°）；

Li— 第i条块滑面长度（m）；

αi—第i条块滑面倾角（°）；

βi— 第i条块地下水流向（°）；

A— 地震加速度（重力加速度g）

Kf— 稳定系数。

通过计算，对不稳定斜坡在不同工况下的稳定性进行分析评价，为不稳定斜坡的治理设计提供参数依据。

不稳定斜坡治理措施

根据不稳定斜坡的特点，采取不稳定斜坡区土方削填工程、格构绿化护坡工程、抛石挤淤工程、坡体排水工程、斜坡底部设置格宾网箱挡墙以及沟道底部格宾石笼坝工程等综合治理措施对其进行治理，工程布置平面图和剖面图如图4、图5 所示。

图4 不稳定斜坡治理工程平面分布图

图5 不稳定斜坡治理工程部署剖面图

（一）土方削填工程

为增加不稳定斜坡的稳定性，对不稳定斜坡实施土方削填工程，在不稳定斜坡顶部进行削坡，减轻顶部土体的自重，在斜坡体坡脚进行回填压脚，增加底部土体的自重。土方回填过程中，分层压实，采用碾压机或推土机分层碾压，分层厚度30 cm，压实度0.92。土方削填工程实施后，斜坡体的坡度在1∶0.8～1∶1.5，每级斜坡高度8m 左右，在两级斜坡之间设置3 m 宽的马道。整体坡形为前缓后陡，前缘坡体与格宾网箱挡墙墙顶形成自然坡度。

（二）抛石挤淤

由于在斜坡底部部分区域坡脚渗水，使该部分黄土呈软塑状，根据场地实际情况，对该部分区域进行抛石挤淤，抛石挤淤平均深度5 m。

（三）渗水盲沟

根据坡脚实际渗水情况，在场地坡脚共设置五条渗水盲沟，以排出坡脚渗水。

（四）格宾挡墙工程

斜坡下方的沟道底部设置格宾网箱挡墙，防止沟道中流水对坡脚的冲刷，格宾挡墙基础部分为0.5 m 的抛石挤淤，顶部共分三层，最下层和最顶层规格为长×宽×高=1 m×1.5 m×1 m，中间层规格为长× 宽× 高=1 m×1 m×1 m，格宾网箱内填料容重要求达到18～19 kN·m-3，填石为MU30 以上硬质岩质块石或卵石，粒径以100～400 mm 为宜。格宾挡墙墙后须设置无纺土工布，高度2 m，施工折边不小于0.3 m。

（五）格构护坡工程

对自上而下的斜坡实施方格式格构工程进行支护，格构梁采用C25 混凝土浇筑，间距2.50 m，设置底梁和顶梁，截面尺寸为40 cm×30 cm，配筋为6Φ12（HRB400 级），箍筋直径为8 mm，间距500 mm，每隔5 个框架设竖向伸缩缝，伸缩缝宽度2 cm，伸缩缝填充材料为沥青油毛毡。格构埋置与坡面平齐。在最底部斜坡底部进行宽1 m、深1.5 m的抛石，作为底部斜坡格构底梁的基础，在两级斜坡的马道上进行宽1 m、深1 m 的抛石，作为顶部斜坡格构底梁的基础（图6、图7）。

图6 治理后的不稳定斜坡远景

图7 治理后的不稳定斜坡近景

（六）坡面排水工程

根据场地条件及降雨特征，本次在斜坡顶部每隔20 m 设置消能池和HDPE 排水管，将坡顶人工排水及降水引入沟道中。为防止斜坡顶部水流入斜坡体，在斜坡体边缘设置混凝土挡水墙，挡水墙长410 m、宽0.2 m、高0.3 m。消能池净长0.80 m、宽0.70 m、深0.80 m，壁厚0.20 m，C20 混凝土浇筑。在消能池底部铺复合土工膜进行防渗，复合土工膜为两布一膜，规格型号为200 g·m-2，质量标准须符合GB/T17642-2008 标准。HDPE 排水管外径300 mm，壁厚12.1 mm，HDPE 排水管设置在格构梁顶部，排水管出水口伸出宾格网箱挡墙1 m，在HDPE 排水管入口处设置拦污栅，用于拦阻水流挟带的水草、漂木等杂物，拦污栅长0.7 m、高0.8 m，铁质材料。

（七）沟道底部格宾石笼坝工程

为提高页沟沟道河床标高，减小页沟河水对格宾网箱挡墙的侵蚀，根据沟道底部实际情况，共设置3 处格宾石笼坝，坝顶设计高3.0 m、长14.0 m、宽1.0 m，迎水面台阶宽0.75 m，背水面台阶宽0.25 m，坝基础埋深1.0 m，坝肩埋深不小于1.0 m，坝顶预留宽1.0 m、高1.0 m 的溢流口，坝下游正对溢流口设置护坦，长8.0 m、宽6.0 m、厚1.0 m，坝身及护坦均采用格宾石笼构筑，格宾网箱规格为长×宽×高=1 m×1 m×1 m，格宾网箱规格为石笼坝及护坦底部设置1 m 的抛石。

（八）绿化工程

在格构护坡坡面、马道及河道内采用种草绿化防护，在马道上选用植树绿化防护。选用适合当地气候环境的草种和树种。

依据项目区自然条件和已往工作经验设计护坡坡面采用垂穗披碱草、青牧1 号老芒麦按1∶1 完成植被重建，覆盖率要求达到40%以上。人工撒种草籽前进行浅耙、耱平。在马道上选用青海云杉（土球直径40 cm），青海云杉株距2 m。

结论

（1）通过对不稳定斜坡进行勘查和综合分析，采取“削坡减载、回填压脚、坡体排水、格宾石笼网箱挡墙以及格构绿化护坡”等综合整治措施是行之有效的。

（2）在治理工程实施后，坡体顶部农场生产运行过程中，生活、生产废水和坡顶降水应当通过HDPE 排水管排入页沟沟道内，严禁废水直接灌入黄土地层，并且在农场灌溉过程中应采用节水灌溉。这是该项治理工程实施后长久有效的保障。