輻射井技術在青海西久公路地質災害治理中的應用

張 碩，鄭 暢

(北京市地質工程勘察院,北京 100048)

0 前言

隨著青海省經濟建設的不斷發展，越來越多的公路也在持續的建設當中，隨之而來的就是公路沿線產生地質災害等問題。青海省省道S101線西寧—久治段公路于2009年全部建成通車，該路段位于青海南部青藏高原山區，穿越地處阿尼瑪卿山東部黃河斷陷盆地，地形地貌復雜多變、地層巖性不良、地質構造復雜，褶皺和斷裂破碎帶較為發育，沿線地質災害頻發。該路段是果洛藏族自治州通往省會西寧的唯一通道，滑坡治理工期應盡可能的加快，同時還應確保治理的效果達到技術要求。如何運用成熟的工程技術治理頻發的地質災害，成為需要研究的課題。本文借助青海省道西久公路滑坡治理項目，提出了采用輻射井結合水平井方式治理滑坡的方案，明確了具體的治理方案和要求，為本工程治理提供了相關依據。

1 概述

青海省省道S101線是青海省南部的一條重要省道公路，北起青海省省會西寧市，向南經海南州貴德縣、貴南縣、同德縣等地區連通四川阿壩藏族自治州與國道213線連接。該路線是青海省果洛藏族自治州通往省會西寧的唯一通道，也是青海省通往四川省的重要通道。

滑坡體位于軍功鎮附近，該滑坡影響路線里程號為K359+200～+650,.為軍功大型老滑坡的一部分，該滑坡為切層巖石老滑坡，滑坡主要由第三系漸新統貴德系強風化泥巖及第四系殘坡積層構成，滑動方向為NW80o，在空間形態上主要分淺層、深層兩層滑動面。前級滑坡長300m，寬550m，滑坡體積約為420萬m3；后級滑坡長250m，寬400m，滑坡體積約為220萬m3。S101線西久公路總體走向近南北向，路基多以半填半挖的形式通過，穿過滑坡體。滑坡體與公路呈斜交關系（圖1）。

2 工程地質水文地質條件

滑坡區上覆為第四系殘坡積層、滑坡堆積層及人工填土，下部為第三系漸新統貴德群泥巖和粉砂質泥巖。滑坡堆積層以黃土質粘土為主：黃土狀，松散，潮濕，物質成分均一。

殘坡積層以塊石土為主，紫紅色、灰色等，物質成分不均一，稍濕—潮濕。

第三系漸新統貴德群以紫紅色、紅褐色泥巖、粉砂質泥巖為主，強—微風化，泥質結構，層理、節理較發育，該地層在滑坡范圍內廣泛分布，為滑坡坡體、滑床的主要組成部分。

圖1 西久公路K359+200處軍功鎮滑坡

圖2 滲水隧道及檢查井平面布置圖

該地區內地下水類型有：松散堆積層孔隙水、第三系風化裂隙水。

孔隙水主要賦存于沖積層、洪積層、殘坡積等土體中，含水層以沖積層、洪積層最為豐富。第三系風化裂隙水主要分布在泥巖、泥質砂巖等，巖石固結程度相對較低，成巖性較差，孔隙度較高，裂隙較發育，在其間碎屑巖可形成相對富水層。

3 公路邊坡不穩定原因分析

滑坡區屬高原丘陵區，海拔高程在3080～3550m之間，地貌單元屬高原“V”形溝谷谷坡地貌，構造作用以剝蝕切割為主，黃河河谷以及“V”形溝谷下切侵蝕強烈，溝兩側有多條沖溝橫向切割。本地區屬黃河水系，地表水及地下水資源豐富，地下水對巖體的作用是滑坡形成的主要原因。由于路基邊坡大面積裸露，長期受自然因素的強風化作用，常發生物理力學性質的變化，浸水后濕度增大，強度降低；巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風化。路基邊坡表面在溫差作用下形成脹縮循環，經過地表水的不斷沖刷及地下水侵入，使巖土表面失穩，極易加劇邊坡的病害，最終出現滑坡導致現狀路基邊坡塌陷。

4 原滑坡治理方案

降排滑坡區域內地下水是治理本滑坡的關鍵。根據區域地質條件及地下水分布情況以及場地特點，采用施工滲水隧道+滲水孔的方案排出滑坡體中的地下水。根據滑坡體的分布情況及地下水的整體流向，在山體中設計兩條鋼筋混凝土滲水隧道，以截排滑坡體中的地下水，將地下水引出滑坡體。

為加速地下水匯集入滲水隧道，從地面每間隔50～80m向下垂直設置1個檢查井穿透隧洞，在施工中承擔出渣、通風、進料的任務,為疏排滑體中各層地下水，在各檢查井之間間隔6m從地表向下打滲水孔，穿越隧洞，滲水孔直徑130mm,內置Ф60pvc管，孔口1.0m范圍內進行封孔處理。

隧道長590m,坡度5%左右，隧洞凈寬1.5m，高1.8m，洞身及底板均采用C20鋼筋砼澆筑而成，墻后及拱頂設泄水孔，泄水孔后設置反濾層（圖2）。

在隧道施工的過程中，出現了以下幾點問題：第一，整個隧道長590m，穿越兩層滑動面，圍巖為強風化泥巖，隧洞采用爆破方式開挖，易坍塌，安全等級低。第二，隧洞圍巖破碎，需邊開挖邊及時做初支、二襯，而隧道尺寸較小，只能允許一輛出土車通行，開挖一定距離后，車輛需倒車行駛出洞口，導致開挖進度緩慢。第三、根據施工順序，需要先掘進隧道，后期施工滲水孔，導致整個方案實施過程中排水條件很差，滑坡體中的裂隙水不能迅速排出（圖3）。

5 輻射井技術治理方案

由于公路是該地區通往西寧的唯一通道，公路滑坡治理的任務刻不容緩，而開挖隧道工期緩慢又成為了治理滑坡的阻礙。輻射井降水技術較滲水隧道方案相比具有以下特點：

圖3 隧道開挖掌子面地層狀況

（1）施工周期短：根據隧道開挖進度，如果完全采用開挖隧道方式截排地下水，需要工期1年。而采用輻射井方案施工進度會顯著提高。

（2）施工安全程度高：輻射井施工需要控制好護壁澆筑質量以及每板護壁搭接質量，并保持井內通風順暢。而開挖隧道，需要及時的做好破碎圍巖的初支和二襯，并做好隧道內通風、照明。兩者通過對比，施工30～45m深的輻射井相對于施工590m長的滲水隧道在安全上更為可控。

（3）輻射井排水系統效果明顯：輻射井技術可在短時間內匯集滑坡區域地下水，排水周期較單獨采用滲水隧道方案更短。

經過方案比選，決定采用輻射井+已開挖的滲水隧道相結合的方案治理滑坡。具體施工方案如下：

在滑坡體中沿地下水流動方向布置9眼集水井，間隔50m，深度30～45m，穿越兩層滑動面。每眼集水井內共施工3排水平孔，每排共計8個，通過水平井連接。前期0#、1#、3#檢查井已經開挖到底，與集水井之間通過水平井連接，每眼集水井深度不同，地層中的孔隙水、風化裂隙水由高處向低處流動，統一匯集到1號輻射井中，將1號輻射井與已開挖的70m長的滲水隧道通過水平井連接，地下水統一通過滲水隧洞排入河流（圖4）。

整個施工過程從輻射井開挖，到最終水平井施工完畢，順利截排滑坡體中地下水，共3個月時間。每眼輻射井的影響范圍為周邊20m，每小時可排出10m3地下水，排水量較采用隧道加滲井的方式提高了3倍，排水效果有了顯著的提升（圖5）。

圖4 輻射井技術方案平面布置圖

圖5 施工完成后的輻射井、水平井集水情況

6 輻射井及水平井施工的重點難點

輻射井采用人工開挖方式施工，井外徑4.4m，內徑4.0m。護壁厚度0.4m，每節開挖深度一般為1.0m，開挖一節，做好該節護壁，護壁各節縱向鋼筋必須焊接連接，禁止簡單綁扎。護壁厚度應滿足設計要求，并力求均勻，與圍巖接觸良好。出現易塌、浸水地層時應針對性的采取有效措施進行護壁，如軟弱的粘性土或松散的、易跨塌的碎石層中可調節一次護壁，高度為0.5～0.6m。護壁采用雙層Ф16@150鋼筋網片，內置Ф16mm加勁筋，間隔0.33m一根。開挖堅硬巖石，采用爆破法施工（圖6）。

圖6 輻射井、水平井結構大樣圖

集水井施工完畢后，需要在側壁施工水平井，由于地層復雜，巖層松散破碎，并且本工程中水平井長度均在30m以上，施鉆過程中上側孔壁破碎巖塊在重力作用下受震動和鉆具碰撞，勢必坍塌，若不采取措施，就會造成卡鉆事故，影響進度。水平孔鉆成后，如沒有套管保護，在下PVC排水管的過程中仍然會坍塌掉塊，排水管下不到底造成事故，甚至使鉆孔報廢。因此，根據施工具體情況，采取套管跟進技術，確保鉆孔順利進行。

為此，我們采用先進的大功率MD-80型雙管同步液壓水平鉆機打水平孔。該鉆機是針對破碎松散地層，引進國外先進技術而研制成功的新型國產專用鉆機。采用高頻輕型潛孔錘沖擊、套管同步跟進鉆進成孔，可保證鉆孔順直、水平孔成孔質量和成孔速度。鉆孔采用高風壓沖擊和旋轉相結合方式成孔，采用干鉆方式，以沖擊為主，較軟地層用牙輪鉆頭旋轉鉆進，高壓風出渣。因為水平孔孔徑大，上述鉆機鉆進效率高，單位時間內孔內錘擊和切削出的巖渣多，只有將孔底巖渣及時排出，才能保證鉆進速度，避免巖渣滯留孔內，致使扭矩增大，甚至包鉆，造成事故，影響施工進度。施工水平孔時配備阿特拉斯836型空壓機，輸送壓力為13.8kPa，風量為25m3/min，保證給予水平井足夠大的動力支持。

7 輻射井技術效果評價

經過治理后的西久公路K359+200處滑坡得到了有效的控制，本次治理工程已于2013年9月通過青海省公路建設管理局的驗收，公路恢復了通車，路基路面狀況良好。

實踐證明，在本工程中，采用輻射井技術很有效的對滑坡體中的地下水進行了控制，施工技術安全可控，并且節約了工期，同時也確保了滑坡體的安全、減少了公路存在的隱患。

8 結語

青海省省道西久公路第四期滑坡治理工程K359+200處軍功鎮滑坡，應用輻射井及水平井施工工藝治理后，大量山體中的孔隙水、裂隙水通過輻射井排入河流，滑坡治理取得了很好的效果。做好本工程邊坡防護治理工作，應靈活采用防護型式，要從時間、經濟、環保等多角度出發，與邊坡防護治理工程合理配置，運用更好的邊坡防護新技術、新工藝、新方法，取得新成果。.

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