舞鋼市小石門滑坡地質災害治理措施分析

王道山 韓文輝 姜輝莉 邢燕秋

1.河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊；2.河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊

舞鋼市小石門滑坡治理項目是河南省平頂山市財政2010年地質環境項目，地質災害類型為土質滑坡，規模為小型，危害程度較大，采取削方減載、抗滑樁及樁間連接梁、截排水、坡面綠化等措施綜合治理后，消除災害隱患，確保當地居民安居樂業。

項目背景

該滑坡位于河南省舞鋼市寺坡辦事處寺坡村小石門自然村西北側山坡，該滑坡體在2008年和2010年雨季發生了滑動，其中2008年的滑坡堆積物掩埋房屋高度達6～7m，2009年村民在滑坡中部大量取用黏土，形成陡立邊坡；2010年5月強降雨誘發了中部滑坡體的失穩，滑動部分寬43m，長58m，厚度5～10m，體積約1.9×104m3，形成高2m 左右的滑坡后壁陡坎，滑動距離5m 左右，由于正前方居民房屋距滑坡15～20m，故未造成人員傷亡和房屋損害。該滑坡目前整體暫時處于穩定狀態，在持續暴雨條件下，滑坡體將可能發生失穩下滑，威脅小石門自然村組13 戶36 人的生命財產安全。因此，盡快開展舞鋼市小石門滑坡地質災害治理工程是非常必要的。

自然地理及地質環境條件

自然地理

地形地貌

舞鋼市位于河南省中部，為平頂山市所轄縣級市，本項目區位于舞鋼市寺坡辦事處寺坡村小石門自然村西北側山坡，地貌類型為丘陵地貌，海拔標高125～166m，總體地勢為北西高、東南低，原始山坡坡度一般10～15°，滑坡體上坡度較大，為35°左右。

氣象水文

舞鋼市地處曖溫帶向北亞熱帶過渡區，屬大陸性季風氣候，四季分明。年平均氣溫14.9℃，年降水量為1000mm 左右，7、8月份降水量最多，12月份最少。暴雨的特點是強度大，降雨歷程短，雨量集中，一般每次暴雨均不超過24h，從雨量級別看首推1975年8月暴雨，其次1982年1984年的雨量，均出現日雨量超過200mm 的大暴雨。

舞鋼市河流屬于淮河流域，洪汝河水系和沙穎河水系，屬于洪汝河水系的有滾河、淃河、韋河等，屬于沙穎河水系的有甘江河，均發源于南部和中西部地區，呈平行狀分布，除甘江河西流經方城縣、葉縣至舞陽縣境內注入澧河外，其余諸水均向東北出境注入洪河?；轮卫韰^域內水系不發育，僅南部有季節性山間小河溝存在，旱季無水。周圍無地表水系存在，僅在滑坡體東部100m 處有一自然沖溝，用于排泄大氣降水及小石門自然村所產生的廢水。

地質環境條件

地層

滑坡體區域內出露的地層有主要為第四系中更新統，滑坡外緣有上元古界地層零星出露。據鉆孔資料，勘探深度內自上而下可劃分為4 層。

第①層 粉質黏土（Qp2pl）

黃褐色，稍濕，可塑—硬塑，切面光滑，韌性中等-高；含較多鐵錳質斑，局部灰綠色頁巖風化殘積碎屑成份，場地內分布普遍，層頂埋深0～6.0m，層厚0.40～15.01m，場地內分布較普遍。

第②層 含黏性土碎石（Qp2pl）

密實，分選性差，細小和粗大顆粒夾在一起，骨架顆粒含量50%～55%，直徑一般20～100mm，局部含塊石，塊石粒徑最大400mm，棱角狀—次棱角狀，碎石主要成份為紫紅色石英砂巖，充填物為黃褐色、硬塑的黏性土，局部夾硬塑的粉質黏土透鏡體。本層土中充填的黏性土與上部①層粉質黏土性質一致。場地內分布普遍。層頂埋深0.50～4.10m，層厚1.80～9.00m。

第③層 頁巖（Pt3c）

顏色呈雜色（淺灰、深灰色，灰綠色，棕紅色、灰黑色等），巖石風化程度屬全風化～強風化，巖石堅硬程度屬軟巖～極軟巖，局部原巖結構基本消失，風化成黏性土狀；巖心個別呈5～7cm 柱狀，巖體完整程度定性分類屬較破碎～極破碎，巖體按結構類型劃分屬碎塊狀～散體狀結構，巖層走向北東75°，傾向165°，傾角28°。該層未全部揭穿，場地內分布普遍。

第④層 石英砂巖（Pt3c）

一般呈灰黃色，灰白色、暗紫紅色，巖石風化程度屬全風化～中風化，巖石堅硬程度屬較硬巖，巖體完整程度定性分類屬較破碎，巖體按結構類型劃分屬碎塊狀結構，巖層走向北東75°，傾向28～38°。層頂埋深12.00～22.00m，揭露厚度1.40～7.20m 場地內在東部鉆探揭露。

地質構造與區域地殼穩定性

大地構造位置是華南板塊與華北板塊接壤部位的北緣，區域構造位于魯山背孜-舞陽背斜南翼，基底巖石為中上元古界、寒武系組成，為向南傾斜的單斜構造，區內褶皺不發育，以斷裂構造為主，且以南北向（張扭平移）、北西向（壓扭）斷裂規模最大，延伸最大，次為近東西向（壓扭斷層）規模較小。

滑坡防治區域面積較小，內無斷層分布

據歷史地震記載，舞鋼市歷史上未發生過破壞性地震，小地震也較少發生，地震活動具有強度弱、頻度低的特點。據GB18306～2001《中國地震動參數區劃圖》，舞鋼市地震動峰值加速度為＜0.05g，地震基本烈度＜Ⅵ度。參照原地質礦產部ZBD14002-89《工程地質調查規范》（1：10 萬～1：20 萬）第8.5.2 條規定，滑坡治理區區域地殼穩定性屬于穩定區。

水文地質條件

區內地下水類型主要為松散巖類孔隙水，第四系中更新統粉質黏土、含黏性土碎石含水微弱，富水性差。主要接受大氣降水，在滑坡體前緣淺井處地下水位埋深1.90m。項目區地下水排泄方式主要為蒸發和沿基巖面排泄，徑流方向與滑坡體主滑方向基本一致。

滑坡特征

滑坡形態結構特征

滑坡形態特征

該滑坡體平面上形態呈似圈椅狀，地形上北西高東南低，坡向126°，坡度24～35°。近南東-北西向展布，寬92m，縱長80 m，主滑方向126°，滑坡體平均厚度5～10 m，面積約6720m2，體積約4×104m3，屬小型土層滑坡。

該滑坡體北側、西側以及后緣附近有滑動形成的拉張裂縫，該裂縫走向近南北向，傾向東南。該裂縫寬30cm，深度30cm，當地村民已經進行填實處理。根據調查走訪，該滑坡體在2008年和2010年雨季發生了滑動，其中2008年的滑坡堆積物掩埋房屋高度達6～7m，至今仍能見到當時滑坡堆積清理后的痕跡；2010年5月強降雨誘發了中部滑坡體的失穩，形成高2m 左右的滑坡后壁陡坎?；虑熬墳楫數卣畱毙藿ǖ膿跬翂?，擋土墻一定程度上起到了支擋作用。

滑坡結構特征

（1）滑坡體物質組成：主要為粉質黏土及含黏性土碎石，在滑坡區域內其厚度變化較大，在滑坡體前緣北東側陡坎處，覆蓋層厚度約10m；在滑坡西南部，厚度多小于2m，滑坡前緣局部基巖出露。雜色頁巖呈全風化狀態，組織結構己完全破壞，呈松散狀。

（2）滑帶位于含黏性土碎石與風化頁巖接觸帶，滑動帶前緣出露于村民房屋后和已建擋墻后，后緣出露于已建擋墻北西92m 處，出露面較粗糙，可見滑動形成的拉張裂縫；滑動面主要產生于含黏性土碎石和全風化頁巖接觸帶內，呈折線型。

（3）滑床為下伏全～強風化頁巖，全～強風化頁巖顏色呈雜色（淺灰、深灰色，灰綠色，棕紅色、灰黑色等），巖石堅硬程度屬軟巖～極軟巖，局部原巖結構已基本消失，風化成黏性土狀；巖心個別呈5～7cm 柱狀，巖體完整程度定性分類屬較破碎～極破碎，巖體按結構類型劃分屬碎塊狀～散體狀結構，巖層走向北東75°，傾向165°，傾角28°，場地內分布普遍。

滑坡成因機制分析

（1）在滑坡區域內，先后進行了多次建房切坡、開挖取土等工程活動，改變了坡體的自然形態，在前緣形成高陡邊坡，這種坡度遠大于坡體巖土體本身強度所能保持的坡度，破壞了坡體的自然平衡條件。坡體開挖后，使坡體應力在坡腳相對集中，同時坡體的卸荷使巖土體內軟弱結構面體系產生應力松弛，改變了地下水的滲流條件，加速了風化速度，為滑坡的形成創造了有利條件，是滑坡形成的主要誘發因素。

（2）滑坡區域自然坡度較緩，有利于降雨的入滲，加大了坡體的重量，同時，降雨在巖、土分界以及卸荷影響區域底部這些相對隔水位置聚集，使這里的物質軟化、泥化，強度降低，形成滑帶，降雨是形成滑坡的重要誘發因素。

滑坡巖土體物理力學參數

根據勘查成果，考慮暴雨情況下地表水滲透地下，因受浸潤、軟化作用，滑坡體重度取飽和狀態下粉質黏土γ=20kN/m3含黏性土碎石γ=30.1kN/m3；滑帶取飽和狀態下c=25kPa φ=9.7o。

滑坡的穩定性分析及推力計算

計算剖面及工況確定

圖1 2～2＇剖面滑動面示意圖

計算模型主要根據工程地質剖面鉆孔的地層分布，結合地質環境條件和滑坡特征確定滑面。在滑坡體上選取2～2’剖面（圖1）為典型剖面進行穩定性計算和推力計算。確定該滑坡穩定性分析計算的工況為兩種，即工況一：自重；工況二：自重+暴雨。

穩定性分析

根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006），主剖面在不同工況組合下穩定系數計算結果如表1 和表2。

通過穩定性計算，該滑坡2～2’剖面在工況一下穩定性系數為Fs=1.41，穩定；工況二條件下穩定性系數為Fs=0.90，不穩定。

表1 滑坡體穩定性計算成果匯總表

表2 滑坡體下滑推力計算成果匯總表

根據場地工程地質條件和穩定性影響因素分析，結合剖面穩定性計算結果可知：基本工況條件下，穩定狀態為穩定；暴雨或淫雨工況條件下，穩定狀態為不穩定。如遭受人類工程活動等外在因素影響，滑坡穩定性將會更差，必須采取有效的工程措施控制滑坡的發展。

滑坡防治工程

設計標準

根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006），確定舞鋼市小石門滑坡防治工程設計等級為Ⅲ級。

防治工程措施

對滑坡采用削方減載、抗滑樁及樁間梁、地表截排水的工程措施加以綜合治理。

抗滑樁及樁間連接梁

（1）考慮到滑坡體前緣有民房，搬遷難度大，滑坡前緣地方政府已修簡易擋墻，因此本次設計抗滑樁布設于滑坡體前緣稍靠上部位，平面形狀呈弧形布置，抗滑樁采用圓形抗滑樁，樁截面直徑133mmm，設計抗滑樁為雙排樁，兩排樁中心線間距300mm，同一排樁中心間距500mm，相鄰樁呈等腰三角形布置。設計樁長為6.01～18.52m，共設計鋼管樁數量242 根，總長3586.38m；具體樁長以施工時鉆機成孔時現場控制的實際深度（入較完整基巖3m）為準。在結構分析和內力分析及計算的基礎上，根據樁體不同深度內力大小，按圓形截面受彎構件進行構造設計，抗滑樁采用現澆水泥鋼管樁，鋼管連接時采用滿焊或者絲扣連接，鋼管為國標無縫鋼管，直徑127mm，壁厚4.5mm，1：0.5 水泥漿澆筑，樁頂部與地面齊平。

（2）樁間連接梁

為增加抗滑樁的整體性和抗滑能力，以及預防滑體土從樁間擠出，將抗滑樁上部設計連接梁，梁高1.0m，寬0.72m，樁全部成樁后，將樁上部開挖，開挖深度為0.8m，開挖寬度以梁中心線為中線兩邊各0.36m，底部澆筑10cm 厚的C25 混凝土墊層，上部采用鋼筋焊接連接鋼管樁，混凝土澆筑連接梁，混凝土強度等級為C25，樁連接梁保護層厚度兩側為147mm，上部保護層厚度200mm；樁連接梁縱筋采用國標螺紋鋼直徑為25mm，橫向箍筋采用國標圓鋼直徑為10mm，箍筋尺寸為477mm×600mm，箍筋間距250mm。

削方減載

根據現場實際情況，將2010年發生滑動的滑坡體中下部和東北部坡度較陡部分進行削方減載，削方減載區域面積3348m2，以現有擋土墻內側至抗滑樁設計位置（馬道）為第一邊坡，設計邊坡坡度按1：1.25～1：1.5，抗滑樁部位設計2.5m 寬馬道，以馬道至勘查鉆孔ZK6位置為第二級邊坡，設計邊坡坡度按1：1.25～1：1.5?，F有擋土墻的東北側陡坎削方設計坡度為1：1.25～1：1.5。

截（排）水工程設計

穩定性計算分析表明，降雨對滑坡的穩定性起很重要的誘發作用，因此為防止大氣降雨匯入滑坡體，需在滑坡體周邊和馬道上設計截（排）水溝。

根據滑坡防治工程標準級別，設計暴雨重現期取50年一遇。依據防治工程現場實際地形，排水系統共設置兩道截（排）水溝，截（排）水溝全部采用漿砌石結構，M10 砂漿抹面，厚度20m。

周邊排水溝為漿砌塊石修筑，斷面形式為梯形，截面凈尺寸為0.4m×0.5m×0.6m，厚為0.2m，砂漿標號為M10，為防止不均勻沉降，排水溝每間隔20m 設置沉降縫，縱坡變化較大、巖土體變化較大的地段縫距適當減小，分縫形式采用平頭對接縫，縫寬3cm，縫中設瀝青木板止水，迎水面瀝青填縫。

馬道排水溝截面為矩形，凈尺寸為0.3m×0.3m，厚度0.2m，砂漿標號為M10。

綠化工程

為美化環境，在削坡減載完成后，將兩級坡面進行植樹綠化，綠化樹種選用側柏，胸徑2～5cm，樹高1～1.5m，植樹間距為3×3m。

結束語

通過上述綜合治理措施的實施，消除了滑坡的安全隱患和當地居民的恐慌心理，通過有限資金的投入，避免了較大的經濟損失，同時也改善和美化了當地生活環境，由此產生的社會和經濟效益是很顯著的。