2008年元月
第30卷 第1期
地下水
G round wa ter Jan , 2008
V o l 30 NO 1
黄土滑坡防治措施研究
秦凤艳, 冀显坤, 戈海玉, 黄 润
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(1皖西学院城市建设与环境系, 安徽六安237012; 2西安科技大学地质与环境工程系, 陕西西安710054)
[摘 要] 提出了当前黄土滑坡工程治理存在的问题及治理的技术路线, 论述了黄土滑坡治理的原则及防止措施, 提出了滑坡加固的几种新方法。
[关键词] 黄土滑坡; 治理原则; 防治措施; 工程治理
[中图分类号] P642. 22 [文献标识码] B [文章编号] 1004-1184(2008) 01-0083-02
0 引言
黄土滑坡是一种黄土地区频繁发生的地质自然灾害, 长期影响该地区的经济发展和民众的生活安定。黄土在我国西部地区覆盖面积较广, 滑坡灾害频发, 给国家和人民群众的生命财产造成了重大的灾害损失, 严重地破坏了区域地质环境。近年来随着黄土地区经
绕避滑坡措施1 改移线路
2 用隧道避开滑坡3 用桥跨越滑坡4 清除滑体
排水措施
1 地表排水:滑体外截水沟; 滑体内排水沟; 自然沟防渗。
2 地下排水:截水盲沟; 盲洞; 平孔群排水; 垂直孔群排水; 井群抽水; 虹吸排水; 支撑盲沟; 边坡渗沟; 电渗排水。
济发展的逐步深入, 黄土滑坡灾害更加严重, 因此对滑坡防治措施的研究有其重大意义。
1 关于黄土滑坡防治措施的研究
黄土滑坡与其它病害包括其它类型的滑坡有共同点, 也存在着许多差异。因此, 在治理措施上也有其特点, 目前常采用的方法如表1所示。
力学平衡措施
1 减重工程
2 反压工程:土堤(护道); 片石垛
3 支挡工程:抗滑挡墙; 挖孔抗滑桩; 钻孔抗滑桩; 锚索抗滑桩; 锚索; 抗滑键; 排架桩; 刚架桩; 刚架锚索桩; 锚杆挡墙; 框架锚索
滑带土改良措施1 化学注浆2 旋喷桩3 石灰桩4 石灰砂桩5 焙烧
表1 黄土滑坡防治措施一览表
1 1 黄土滑坡防治原则
任何一种灾害的防治, 必须遵循一定的原则。黄土滑坡灾害也不例外, 黄土滑坡灾害的防治原则可归纳为如下几个方面:
(1) 正确认识黄土滑坡灾害的原则; (2) 以防为主的原则; (3) 治早、治小, 讲究经济效益的原则; (4) 一次根治, 不留后患的原则; (5) 全面规划, 分期治理的原则; (6) 综合治理的原则; (7) 动态设计、信息化施工原则; (8) 科学施工的原则; (9) 加强治理工程维修保养的原则。
1 2 黄土滑坡预防措施
黄土滑坡大多是因人类活动(除地震、强暴雨作用) 引起的, 主要包括:(1) 不合理的农业灌溉, 诱发黄土塬边滑坡成群分布; (2) 不合理的黄土斜坡开挖及黄土斜坡中、上部加载, 诱发人类线状工程(铁路、公路) 、城镇周围边坡的滑坡群体分布。因此, 预防措施应包括三方面的内容:防止古坡复活、防止活动滑坡恶化以及防止易滑地段滑坡。
1 2 1 防止古老滑坡复活的措施
[收稿日期] 2007-10-22
在项目规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段分别采取相应措施。
1 2 2 防止活动滑坡恶化的措施
不论是古滑坡的复活, 还是新发生的滑坡, 要控制其恶化, 均可采用如下措施:(1) 监测预报, 掌握变形情况; (2) 夯填裂缝, 防止表水灌入, 切断对滑坡不利的水源; (3) 增做临时排水沟, 把地表水引出滑坡区以外; (4) 尽快开展地质工作, 查清滑坡的性质和原因, 判断其可能发展的趋势和范围, 制定防止恶化的措施; (5) 不要在未弄清性质前, 盲目刷方; (6) 弄清性质后, 对危害严重的滑坡, 应立即在上部(牵引和主滑段) 进行减载, 常常是有效防止恶化的措施, 但应有设计; 能因减载不当引起新病害。有条件时, 在滑坡上部减载, 下部压脚(反压) 常是优先考虑的快捷措施, 但应注意填土下部的疏排水措施及基底处理措施。1 2 3 防止易滑地段滑坡的措施
此项工作道理简单, 亦是目前滑坡工作者渴望做好的一项工作, 但实施起来非常困难。原因足在地质资料不足的情况下, 判断依据不充分, 对工程项目实施
[作者简介] 秦凤艳(1979-), 女, 吉林磐石人, 助教, 主要从事土木工程领域的教学和研究工作。
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后会否引起山体滑动的认识不一致, 加上我国黄土地区长期处于经济落后的位置, 治理费用筹措困难, 常常难以下决心做滑坡预防工程。因此:(1) 在项目初步勘察、勘测阶段, 应对易滑地段作较大范围和较多的地质工作, 对地质体结构情况、地下水情况有较清楚的了解, 作出可能滑动的有力、有据的判断, 论证预防工程的效能; (2) 寻求政策支持, 宁可少投入, 亦不要造成成灾后的多投入。当然, 设计上应首先设置简单、易行、有效的地表排水系统、刷方等措施, 有条件和必要时, 设置一定量的地下排水设施和防滑支挡结构物, 如干孔、小型桩、墙等。
1 3 黄土滑坡的治理措施
当预防措施不能有效解决滑坡问题时, 就应该采用治理措施。
虽然黄土滑坡治理措施有多种(如前所述), 但都必须依据滑坡的性质(牵引式、推动式) 、滑坡成固(地震、暴雨、人类活动、河流、水库作用等) 、滑坡体组成(岩质滑坡、土质滑坡、堆积层滑坡) 、滑坡规模(小型、中型、大型、特大型) 、滑坡所处位置(山区、城镇、交通干线等) 的重要性、滑坡活动性(蠕动、匀速变形、加速变形) 等综合考虑, 采取不同的综合治理措施。措施得当与否直接影响着治理效果。长期以来, 山于各种原因, 除铁路、矿山外, 黄土滑坡的治理并未得到重视, 到目前为止, 得到成功治理的黄土滑坡仍屈指可数。因此, 可以说, 黄土滑坡防治措施的选择、使用仍处于探索阶段。但已经成功治理的黄土滑坡的防治措施, 仍对黄土滑坡防治的发展具有指导意义。
1 3 1 生态措施
一是加强水土保持和防护林治理; 二是河道的疏通和清障、农业耕作种植方式科学化, 这些都是有效的增强与控制区域发生重力侵蚀, 减缓滑坡、崩塌及泥石流的发生。
1 3 2 工程措施
1) 针对各类黄土滑坡的不同特点采取相应工程设计和工程措施: 稳定性滑坡一般可在滑坡体上方或下部塌方; 不稳定滑坡, 具有牵引式的滑坡可采取稳定坡脚措施, 从滑坡下方的填方通过:具有推移的滑坡则可采取挖方的方式通过, 不论何种工程结构, 都要考虑其适应变形的可塑性; 次稳定的滑坡, 根据滑坡类型(牵引或推移式) 确定工程施工方案, 尽量不破坏滑坡区地质环境, 像挖方可修隧洞绕避, 填方段尽可能少填, 对于一些地表水易汇集、地下水发育地段, 考虑修建桥梁跨越的方式。
2) 改善降低滑坡地下水: 开凿排水洞(盲洞), 截排大面积流量较大地下水使其不渗入滑坡内; 对浅埋水位, 可设置一些排水管和铺设符合质量的反滤排水体; 打水平钻孔或群孔(组), 有目的疏排多层地下水; 开挖垂直渗井或垂直排水孔; 井点抽水, 把地下水降至滑面以下或者部分滑面以下, 将改善滑坡体的稳定性。
3) 改善减少外部有效应力的影响: 减少坡面侵蚀作用:一是平整坡面, 二是修建坡面排水和地下排水系统, 三是对坡面砌护、封闭、植树种草; 减少坡脚冲蚀作用:一是直接接在滑坡坡脚修筑防冲墙、砌石护坡等, 二是兴建丁坝、顺坝等排水间接设施。4) 支档工程:支档方式和种类多种多样, 选择使用要因地制宜。其种类有抗滑挡墙、锚杆挡墙、抗滑墩、桩(木桩、钢管桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩), 抗滑土垛(坝、堤) 、片石垛,
抗滑明洞。
图2 微型喷灌桩+
抗滑桩加固示意图
图3 短锚杆 长锚索加固示意图
2 3 3 新的加固方法
近年来, 新近出现的加固方法有:
1) 土钉加固技术:土钉是由被加固土体、锚固于岩土体中的土钉群和面板组成以此抵挡土压力或其他附加荷载, 从而保持岩土体的稳定。土钉支护是近年发展起来用于岩土体开挖和边坡稳定的一种新的加固技术。由于经济可靠, 且施工快速简便, 已在大量工程中得到应用。
2) 微型喷灌桩+抗滑桩(锚杆/锚索:牵引段及主滑段尾部用微型喷灌桩处理, 提高土体的强度及滑动段的抗剪强度, 减少滑坡推力。主滑段前缘用抗滑桩(或锚杆与锚索) 加固(图3) 。
3) 短锚杆+长锚索:短锚杆防止局部倾倒崩塌, 长锚索控制整体滑移(图4) 。这样可充分发探各自的特点与作用, 达到降低工程造价之目的。
(下转第91页) 4) 格构锚固:格构锚固是将护坡
水块的石子规格一般不小于0 5c m, 采用二级配, 粗细比7 3, 水泥骨料比可按砌块强度要求酌情选用, 一般不小于1 5。砼砌块必须养护满3周后, 确保强度达到设计要求。方可搬运挪动, 在开挖砌井前必须备足足量的砼砌块。
4 3 边开挖边分层砌筑井筒, 确保井筒沉陷均匀水平同心
在开挖砌井的过程中, 要确保沉盘和砼砌块井筒下沉均匀, 边开挖边作好排水, 清打沉盘刃脚, 以保证沉盘均匀下沉, 与此同时逐层砌筑砼砌块井筒, 并在外围填充滤料, 随着井筒的加高, 井体的自重逐渐增加, 井壁摩擦力也随着深度增加而提高, 当井筒下沉困难时, 应增加砌块层数, 以增加压重, 确保顺利下沉。当井筒深度达5m 左右时, 落盘井的稳定和安全就尤为突出, 随着井深的加大, 井壁变形偏移的可能性增加, 要密切关注井筒下沉的响动, 如遇井筒下沉响动异常, 应沿井壁架设钢管支护脚手架, 防止井壁椭圆化坍塌。在开挖过程中, 如遇较厚的粉细砂层, 要防止由于地基不稳定造成沉盘的侧向游动, 此时作好井壁压重, 加快下沉十分重要。如遇井底突涌或大面积流沙, 就应适当减小排水流量, 降低井内外水位差, 适当升高井内水位, 以确保落盘井的下沉和稳定, 尽量减少井壁内外水压差以保持井筒稳定, 可酌情考虑采用深水开挖方式 与支挡有机地结合在一起抗滑的一
种新型支挡加固措施, 它适合于疏松介质边坡的整治。其特点是施工时不需要大型机械, 不必开挖扰动边坡, 施工安全快速, 与植被恢复相结合, 还可美化环境。格构锚固措施正好顺应了支挡加固措施向复合型、轻型化、小型化和机械化施工方向发展的的趋势。
5) 筋土支挡体系:加筋土是在土体中埋入有抗拉的单元以改善土体的总体强度, 稳定性。它优于传统挡墙之处有以下几点: 它有粘聚性又有韧性故能承受大变形; 可使用的填料范围很广; 易于修建; 耐地震荷载; 已有多种面板形式, 可以建成审美方面赏心悦目的结构; 比传统挡墙或桩造价低廉。有护面板的加筋土可作成很陡的坡, 从而可降低新建运输线路所需的宽度, 特别适用宽度受限的已有道路的加宽。
(上接第84页)
防止井底突涌破坏井筒, 同时考虑井壁滤层及透水块的空隙率是否满足透水要求, 通过加大井壁透水性来减小井底的渗透压力, 杜绝大面积涌砂现象发生, 确保落盘井的稳定。
4 4 作好井圈井盖和井底垫层处理
当落盘井开挖至设计深度时, 应该在井底铺设过滤层, 并抛填石子碎石压重, 防止正常运用时出现井底流沙, 危及落盘井的安全; 在井口附近1~3m 深度范围内按井圈要求充填粘土并夯实, 防止污水侵入, 在井口外围作1~1 5m 宽的15c m 厚的C15砼散水坡, 防止雨水直接排入井内, 井口采用C20钢筋砼凸面封盖。
5 结语
砼砌块落盘井是一种适于在砂砾石层厚度超过3m 的新(古) 河道的淤积层中开挖的大口井, 其特点是施工简单, 投资少, 供水可靠, 经济使用, 是中小型扬水站理想的水源工程形式, 具有很好的推广应用前景。
参考文献
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力出版社, 1987.
[2]郭元裕. 农田水利学(第三版). 北京:中国水利电力出版社.
就可以奏效的纯工程问题, 而是对有其特有形成条件、产生原因、变形破坏机制、几何边界条件、起动 运动 停止过程的复杂而可能成灾的地质作用的治理。换而言之, 黄土滑坡治理是一个综合治理的过程, 单一种措施是不能满足要求的。在整治前, 必须根据地质条件, 采用自然历史分析法、工程地质比拟法和力学分析法进行滑坡稳定性判断, 为正确选择合理、有效的滑坡治理方法提供可靠的依据; 在整治时, 要抓住主要矛盾, 选择具有针对性强的有主次之分的治理方法, 既有主体工程, 又有辅助工程, 这样才能达到黄土滑坡治理的目的。
参考文献
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2 结论
由于黄土特殊的物理性质:大孔隙、可溶盐含量高、强度低, 尤其是遇水易软化, 远不及岩石易锚固; 黄土体的缓变:由于黄土体的可压缩性, 尤其在含水状态下, 受荷区各单元在力的作用下随时间而发生塑性压缩和变位(主要发生在锚固段周缘土体和外锚头以下的松散滑坡体处), 因此黄土滑坡整治并非是加以支挡
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