高邊坡地質災害成因分析及其治理措施

李志鵬

摘 要：府谷清水川低熱值燃料資源綜合利用項目電石一期高邊坡地質災害概況做了全面介紹，對填方高邊坡地質災害成因做了詳細分析，并進行了滑坡穩定性計算。依據滑坡穩定性分析，確定了支擋、排水等治理方案，并對治理工程措施進行了詳細介紹。對同類高邊坡地質災害的治理有一定的借鑒意義。

關鍵詞：高邊坡；成因；穩定性；治理措施

1 工程概況

陜西省府谷縣清水川低熱值燃料資源綜合利用項目電石廠場區位于府谷縣西北方向的清水川鄉趙寨村西側，距府谷縣城約26km。該項目由2×300MW的電廠項目、設計生產100萬噸/年的電石廠項目（分兩期建設）及相關配套附屬項目組成，建設用地約1.3km。項目計劃總投資約52億元，其中電廠項目約30億元，電石廠項目約22億元。

2 場區地質災害及成因分析

2.1 場區地質災害

根據勘察區內不同地貌形態與單元以及邊坡現狀，區域內B區為填方高邊坡，本次論述范圍僅有填方高邊坡地質災害。

電廠煤場東側斜坡屬B區高邊坡，該高邊坡坡腳標高亦為946.0m，坡頂標高為985～988.8m，高39～42.8m，坡長250～330m，坡體走向20°。B區原由一大一小沖溝夾一東西向山梁組成，即南二支溝及南一支溝，經電石廠場坪建設時挖填整平，形成了目前的填方高邊坡及挖方高邊坡。B區北段南二支溝處填方邊坡下部坡率1：1.6～1.7，填方體厚8～31m，上部分坡體坡比1：1.5～1.6，填方體厚30～43m，填方體以下為原沖溝地面，前緣較為平緩，起伏不大，坡比約1：20，后緣有所起伏，坡比約1：2.2；B區南段南一支溝處填方邊坡下部分坡體平緩，坡比約1：32，填方體厚3～9m，上部分坡體坡比1：1.3～1.5，填方體厚3～19m，填方體以下原地面起伏較大，坡比約1：3.2，B區填方體以下或原地面以下地層除局部表層為黃土外，其余均為砂泥巖互層，巖層傾向280°～320°，傾角14°～16°，與坡體傾向一致，根據電石廠一期場區建設規劃布置，該高邊坡尚未回填或開挖到位。根據廠區規劃，坡體中部970.0m標高場區道路，坡頂電石一期場區道路等擬建設施目前尚未回填（開挖）到設計要求，該坡體仍需繼續回填（開挖）。因坡腳946.0m標高場坪為擬建電廠煤場，坡體中部、坡頂為電石一期場區道路等擬建設施，所以需對該高邊坡進行加固治理。

2.2 成因分析

（1）邊坡較高，坡率較大，是邊坡失穩的地形條件。

（2）泥巖相對隔水且遇水后其力學強度會大幅度下降及砂泥巖接觸面較低的物理力學指標與其緩傾角產狀是造成電石廠場坪東南側邊坡失穩或出現滑坡的內在因素。

（3）人工開挖坡腳破壞了山體原有平衡，地表水下滲是邊坡滑動的誘發因素。

3 滑坡穩定性分析計算

通過研究分析，填方高邊坡的變形破壞有以下三種模式：模式一為坡體沿著填方體某一破裂面變形破壞，模式二為填方體沿著原地面變形破壞，模式三為坡體沿著原地面以下地層的某一軟弱面變形破壞。

根據試驗結果并結合我單位長期高邊坡治理工作中的經驗，穩定性計算參數采用：素填土γ=21.0kN/m3，φ=30～35°，C=0.0～5.0kPa；黃土γ=17.3.0kN/m3，φ=26，C=23kPa；砂質泥巖γ=24.7kN/m3，φ=27.5°，C=19.0kPa；砂巖γ=24.9kN/m3，φ=29.0°，C=25.0kPa；砂泥巖接觸面φ=13.0～14.5°，C=5.0～10.0kPa，填土與原地面接觸面φ=12.0～14.5°，C=10.0kPa，采用靜力平衡及巖土計算軟件進行穩定性計算分析，各分區高邊坡穩定性計算詳見表1。

4 治理目標及工程措施

消除場區周邊地質災害隱患，防護級別達到國家及現有行業規范要求，有效保護場區內建筑物及人員安全。結合電石廠場區地質災害現狀、穩定性分析及盡可能減少對廠區環境的破壞，其地質災害主要治理工程措施為順坡清方、錨桿框架、坡腳防護及坡面綠化、地下排水、地表排水及坡面綠化。

4.1 排水工程

（1）地表截排水。為防止坡體以外地表水流入坡體及確保坡面地表水順暢迅速排出邊坡體外，在邊坡平臺及坡面設置B型截排水溝，邊坡平臺及坡面截排水溝匯水后經場內排洪系統收集統一排至場區以外。

（2）地下排水。為使邊坡保持在穩定狀態，需對坡體內的地下水進行疏干、排除，在第一級邊坡4-4代表斷面混凝土擋墻墻背2.0m高、5.0m寬范圍鋪填筑透水性碎石土，在4-4、5-5代表斷面第一至三級邊坡坡腳平臺以上1.0m處設置仰角為3°的排水孔，孔深25～30m，間距6.0m。

4.2 支擋工程

（1）非開挖式抗滑樁。為給坡腳混凝土擋墻提供基礎及分擔一部分邊坡推力，在夯實回填（削坡清方）后形成的下部分坡體第一級邊坡坡腳設置一排非開挖式抗滑樁（亦稱微型樁群），共41個樁群，樁群間距為6.0m。每個非開挖抗滑樁由15根微型樁集約組成，樁長8～12m，鉆孔孔徑150mm，內置Φ50鋼管，外焊鋼筋束，灌注M30水泥砂漿，具體見微型樁群平面布置大樣圖；樁頂采用鋼筋混凝土澆筑成一個頂板承臺，頂板承臺厚0.6m，每12m設置一道伸縮縫，縫寬2cm；在頂板承臺外側設置高0.8m、寬0.3m的磚砌花臺。

（2）錨索框架。對夯實回填（削坡清方）后形成的下部分坡體4-4、5-5代表斷面第二級邊坡設置Ⅰ型錨索框架進行加固。Ⅰ型錨索框架由三根橫梁、三根豎梁及一根頂梁組成，每根豎梁設三孔錨索，豎梁橫向間距3.0m。框架橫、豎梁截面尺寸均為0.6m×0.7m，基礎埋深1.5m，豎梁高10.0m，橫梁長9.0m，采用C30鋼筋混凝土現場澆筑而成。錨索長度均為29m，錨索鉆孔直徑Φ130mm，傾角25°，錨固段長度12m，由8Φs15.2mm高強度、低松弛的1860級鋼絞線組成，錨索端部設置框架。錨索單孔設計拉力880kN，鎖定拉力616kN。錨索孔注漿采用1：1水泥砂漿，水灰比0.45～0.5，砂漿強度不小于30Mpa。

（3）拱形骨架護坡。為防止地表水沖刷坡面，對夯實回填（削坡清方）后形成的下部分坡體3-3代表斷面第一～三級邊坡、4-4、5-5代表斷面第一級、第三級邊坡設置拱形骨架護坡。拱形骨架護坡由拱柱及拱圈組成，截面尺寸均為0.6m×0.4m，拱柱間距3.0m，拱圈間距2.0m，拱徑3.0m，采用M10漿砌片石砌筑，拱柱兩側、拱圈內側澆筑C20混凝土擋水緣，截面尺寸0.1m×0.1m。

4.3 坡面綠化

為了保護邊坡坡腳，對上部分一級邊坡坡腳平臺以上1.5m范圍的裸露坡面采用M10漿砌片石砌筑，砌筑厚度0.4m。為了使場區環境生態化、景觀化及防止地表水沖刷坡面，在錨索（桿）框架梁格內采用植生袋植草護坡，在拱形骨架內播撒草籽植草，綠化坡面。

5 結束語

（1）電石廠地質災害集中體現在人工開挖坡腳破壞了山體原有平衡，增大坡體的臨空面，導致坡體失穩，發生滑動。

（2）因填方邊坡回填體較厚，治理工程實施后相當一段時間內，坡體還可能會出現輕微的蠕動變形，因此，在治理工程實施后要定期對坡面進行檢查，發現排水溝開裂要及時修復，發現落水洞應及時夯實回填，以使山坡土體保持在穩定狀態。

（3）在工程施工過程中及完工后一段時間內應進行邊坡（滑坡）地表位移監測與深孔位移監測，以確保施工期間邊坡（滑坡）附近建筑物及施工人員、設備的安全及檢驗治理工程效果。

（4）施工期間及施工完成后嚴禁在坡頂大量堆載，如建筑材料、土方、構配件或其它可能會引起邊坡失穩的材料。

參考文獻

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