宿迁闸下游河道右岸滑坡的分析和处理

作为工程技术人员, 大家都知道, 堤防受堤身堤基缺陷、排水设施淤堵和外部环境条件等因素影响, 极易产生滑坡。滑坡可能堵塞河道, 减少过流断面, 严重时甚至造成堤防决口, 给人们生命财产安全带来危害, 必须及时进行治理。诱发堤防滑坡原因并不是单一的, 有土体本身内部结构不稳定的主观因素, 也有受外部环境条件影响的客观因素。滑坡处理措施也很多, 在进行滑坡处理时, 应对滑坡成因进行综合分析, 有针对性的提出治理方案, 如处理及时、方法得当, 就能较好的防止滑坡的扩大和延伸, 提高处理效果。下面, 我们就以一起事例, 来深入了解滑坡形成的原因, 以及滑坡处理过程中所采取的措施。

1 滑坡滑动前地形及地质特点

该处滑坡段位于宿迁闸下游1 0 0 m处右侧的堤防上, 滑坡体顶面平台高程2 4.7 8 m~2 5.6 3 m, 戗台面高程2 0.8 1 m~2 1.3 9 m, 下端入水, 水下堤脚处高程约为1 5 m。戗台以上为草皮护坡, 坡比1∶2.5, 戗台以下为砼护坡, 坡比1∶3.0。在对宿迁闸进行除险加固时, 滑坡段为场内施工道路, 加固完成后进行回填夯实, 填土主要以粉质粘土夹粉土为主, 夹块石或碎石, 较松散。

2 滑坡的出现和应急处理

2008年6月, 该段出现多条1cm~2cm宽裂缝, 经定期观测, 基本无变化。2008年7月底, 当地出现多次强降雨。7月31日晚, 该段出现大面积滑坡。滑坡体顶部位于平台上, 宽约1m, 后壁高差0.5m~1m;纵向长48m, 横向宽约30m, 滑坡前缘与后缘相对高差10m, 整体向河道内滑动1.2m, 滑坡土方约5000方。滑坡体周边界线较明显, 平面形态呈簸箕状。

险情发生后, 管理单位采取用防浪布对滑坡体表面进行覆盖、编织袋装土压重, 在滑坡体四周开挖截水沟等措施进行应急处理, 以防雨水流入裂缝加重滑坡;并安排人员对滑坡体进行位移观测, 及时掌握滑坡体变化情况。经观测, 8月1时晚10时至8月2日晨7时, 滑坡体继续下滑, 平均下沉1.5cm, 水平位移10cm。为有效控制滑坡体进一步下滑, 保证工程汛期运行安全, 管理单位组织抢险队对滑坡段戗台以上土体全部进行清除, 减载土方约3400m3。

3 滑坡成因分析

3.1 地质勘测

为查明滑坡成因、滑坡区的破面情况和提供土层的物理力学指标, 2008年11月, 管理单位委托淮安市水利勘测设计研究院对滑坡段进行了勘测, 勘测单位在垂直边坡走向方向上布置勘探线一条, 钻孔3个, 孔距15m左右;并在已滑动的边坡两侧布置勘探孔2个, 孔距18m~29m。孔深以进入稳定土层3mm~10mm。

钻探资料表明, 场地土层分布较有规律。按土层岩性、成因、时代、分布、埋藏条件, 结合物理力学指标和地区经验, 将自然地面以下15.0m深度内土层分为3个工程地质层, 具体见表1。

3.2 水文影响

(1) 雨情。

宿迁地区属于亚热带向暖温带过渡性气候, 区内多年平均降雨量为890.2mm, 最大年降雨量1510.6mm, 最小年降雨量576.3mm。2008年宿迁闸雨量站实测降雨量为1262mm, 较常年明显偏多, 而7月下旬, 宿迁闸雨量站实测降雨量3 2 3 m m, 约占全年雨量的25%。

(2) 水情。

7月30日8时至7月31日8时, 宿迁闸闸上水位由18.81m涨至18.92m, 闸下水位由18.75m骤降至18.53m, 流量由74.90m3/s涨至191.00m3/s, 水位和流量变化均较大。

3.3 滑坡成因分析结论

依据勘察结果、现场观察和未滑坡段比较推测, 滑坡体的滑动面分布于1层填土和2层粘土交界面附近, 滑坡区的填土主要以中粗砂夹碎石、角砾或圆砾为主, 较松散。该层填土粘聚力较小, 边坡稳定性较差。进入雨季后, 特别是7月下旬, 长时间高强度降雨致使大量雨水顺着裂缝灌入滑坡体, 戗台以下砼护坡反滤排水设施淤堵, 致使中下部土体饱和, 土体重量增加, 力学强度急剧降低;再加之内河水位快速降落, 孔隙水压力增大, 致使土体产生剪切破坏, 导致滑坡。1层填土是滑坡的主体。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算工况

稳定性计算选取了滑坡范围最大处的典型断面, 考虑最不利情况, 确定设计荷载组合进行计算。根据《水工建筑物抗震设计规范》 (DL5073-20) 规定, 该地区抗震设防烈度为Ⅶ度, 设计基本地震加速度值为0.15g。选择三种工况分别为: (1) 正常运用:水位从行洪水位18.8m降落至正常水位18.5m时; (2) 非常运用Ⅰ:正常水位与强降雨相结合; (3) 非常运用Ⅱ:正常水位18.5m, 与8度地震相结合。

4.2 计算参数的选取

场地各层土的物理力学性指标采用室内土工试验并结合原位测试确定。天然湿密度以环刀法为主;天然含水率采用烘干法;土粒比重采用经验值;颗粒分析试验采用筛分法与密度计法;流塑限试验采用联合测定法, 液限、塑限分别为76g锥入土深度为10mm和2mm所对应的含水率;剪切试验采用直接快剪;固结试验为标准固结试验。

4.3 稳定性计算结果及稳定性评价

该段堤防为2级堤防, 根据《堤防工程设计规范》 (GB50286-98) , 确定稳定堤防最小安全系数。稳定性计算结果与稳定性评价标准详见下表2。

根据稳定性计算结果与稳定性评价标准得出以下结论:在正常运用条件下, 上坡面安全系数为1.07, 下坡面安全系数为1.13, 处于欠稳定状态, 在强降雨和地震力作用下处于不稳定状态, 需采取防护措施。

5 工程措施和处理效果

5.1 工程措施

根据该滑坡稳定性分析结论, 针对滑坡成因, 需采取减载固脚、坡面防护等工程措施进行处理加固, 在确保安全和满足规范要求的前提下, 兼顾“经济、美观、环保”[2]。具体措施如下。

放缓边坡、抛石固脚。滑坡段高程21m左右戗台以上坡面从坡脚按1:5坡比削坡至堤顶。根据滑坡体范围和河床抗冲刷的要求, 抛石范围为滑坡段60m, 并向上游延长30m;抛石顶高程为正常水位18.5m, 与干砌块石护坡底齿坎平顺衔接, 底高程至堤脚处水下部分;坡比按现状坡比1∶3, 厚1.0m, 抛石底宽4m。

干砌石护坡:戗台以下坡面塌方段按1∶3砌筑干砌石护坡, 干砌石护坡厚0.3m, 下铺0.1m厚碎石垫层和0.1m厚黄砂垫层。

截水沟:在滑坡体顶部平台和戗台周围修建环形截水沟, 截水沟延伸至未滑坡段。

生物防护:对堤顶、堤坡和平台更换种植土, 植草防护。

对除险加固后堤身进行抗滑稳定性计算, 计算结果表明, 在正常运用、非常运用Ⅰ、非常运用Ⅱ三种运用条件下抗滑稳定安全系数分别为1.25、1.17、1.23, 均能满足规范要求, 所以减载固脚治理方案是可行的。

5.2 处理效果

2009年4月6日至6月10日, 管理单位按照处理方案认真组织落实。项目实施以后, 该段堤防一直处于安全运行状态, 未出现裂缝和沉陷现象, 经历了大流量洪水的考验, 工程处理效果良好, 达到了除险加固的预期目的。

6 结语

防治滑坡的措施应在弄清滑坡成因的基础上, 对诱发滑坡的各种因素, 分清主次, 采取相应的工程措施。常用的防治措施有减重、排水、支挡、改善土体物理力学性质等。

(1) 回填土料质量不符合要求, 砼护坡反滤排水设施淤堵, 构成了滑坡的内因;顶部平台裂缝未及时处理, 强降雨及河道水位骤降、流量增加导致孔隙水压力增大是成此滑坡的外因。因此, 当有大暴雨、地震或河道水位流量变化时, 应加强工程巡查, 及时发现并有针对性的落实安全防护措施。

(2) 由于顶部平台较宽, 戗台以上放缓坡角, 减小滑动力方案对堤防断面影响较小, 正常水位以下抛石固脚, 提高其抗滑力, 对河道行洪影响不太, 保证边坡稳定效果明显, 减重固脚方案是可行的。

(3) 滑坡的发生和发展都与水的作用有关, 排水是防治滑坡之本。在滑坡边界修截水沟, 防止外围地表水进入滑坡区, 有效减轻地表水对边坡的危害;拆除原砼护坡, 修建干砌石护坡, 疏通了渗水通道, 消除和减轻地下水的危害, 改善边坡土体的力学强度。

摘要：滑坡是堤防工程常见的一种险情, 本文通过对宿迁闸下游右岸约100m处滑坡这一特定事例, 对滑坡的成因和治理措施进行了详细阐述, 以供业内同行共同参考借鉴。

关键词：滑坡,应急处理,成因分析,治理措施

参考文献

[1] 骆马湖.宿迁闸下游右堤整治工程地质勘察报告[R].淮安市水利勘测设计研究院有限公司, 2009, 2.

[2] 钟敏.绵江公路K286段路基滑坡原因分析及治理研究[J].科技经济市场, 2009 (5) .