太高線路段采空塌陷治理工程實踐

＊關晉忠

（西山煤電（集團）有限責任公司 山西 030051）

山西省省道太高線K24+800-K25+600路段采空塌陷治理工程位于萬柏林區王封鄉馬矢山村以西。該段路面寬度12.0～13.5m，路面高程1381.59～1384.61m。該路段受采空塌陷影響路面開始出現局部沉陷開裂，發生上邊坡山體沉陷坍塌，滑坡具體范圍為K24+845-K25+040段，造成公路運營安全隱患。因此，為消除公路運營安全隱患，恢復由于煤礦開采引起的地形地貌景觀破壞和植被，需對該采空塌陷進行專項治理。

1.工程概況

省道太高線K24+800-K25+600路段采空塌陷區治理范圍為K24+845-K25+040段北側，地處萬柏林區與古交市交界處，東北方向距離萬柏林區馬矢山村約1.2km，行政區劃屬于太原市古交市鎮東曲街道，地理坐標為東經112°14′55″～112°32′30″，北緯37°46′01″～37°57′40″，滑坡緊臨省道太高線，交通便利。

2.滑坡變形特征

現場發育有L8～L15等8條較大裂縫。受地下煤層采掘影響，省道太高線路面開始出現局部沉陷開裂，并發生上邊坡山體滑坡，勘查期間滑坡體處于緩慢變形的不穩定狀態。根據現場勘查情況，可將滑坡變形特征分為兩個變形區，裂縫滑坡的具體特征表述如下：

（1）滑坡前緣滑覆帶及坡腳變形區。該變形區位于滑坡前緣及坡腳區，主要為鼓脹凸起變形，滑覆帶進入道路范圍約3～5m，寬度149m，滑坡前緣厚度0.5～5.0m，形成了L14、L15橫向裂縫，前緣滑體向兩側擴散形成了L11、L12、L13縱向裂縫，橫向裂縫基本垂直于滑坡滑向，縱向放射狀裂縫基本平行于滑坡滑向，裂縫均為張拉裂縫。L14裂縫位于滑坡前緣隆起變形區與滑坡中后部交界部位，裂縫總體走向95°左右，基本呈直線展布，延伸長度約42m，錯落高度0.5～1.0m，裂縫寬度5～80cm；L11、L12、L13裂縫位于滑坡前緣，裂縫總體走向170°～180°左右，基本呈直線展布，延伸長度12～15m，裂縫寬度5～28cm，裂縫間距4～35m，錯落不明顯。

（2）滑坡中上部變形區。該變形區位于滑坡體中上部，地面坡度較陡，從調查情況來看，滑坡體上裂縫主要平行于滑坡后緣方向，平面上呈弧形分布，滑坡體呈崩解狀態，滑坡主滑斷面處垂直位移最大達3m左右，形成后壁陡坎，垂直位移由中間向兩側逐漸減小，兩側的滑坡邊界表現為明顯錯動的弧向裂縫，裂縫與滑坡后壁裂縫已貫通。裂縫L8由垂直滑向向平行滑向收斂呈弧形分布，西側延伸長度約38m，東側延伸長度約50m。該段滑坡三滑面已經貫通，裂縫錯落高度0.5～1.5m，寬度在5～90cm。滑坡中部橫向裂縫L9、L10走向110°左右，基本呈直線展布，延伸長度約15～25m，錯落高度0.2～0.3m，裂縫寬度5～15cm。

3.治理工程方案

治理方案選擇工程措施與植物措施相結合的方法。工程措施包括刷方減載設置馬道工程、格賓石籠擋土墻工程、截排水工程；植物措施主要是坡面綠化工程。經治理后可以消除滑坡滑塌的可能性。

(1)削方減載工程

對滑坡體進行削方減載，坡頂標高削載至1010m，坡體削出四個平臺，下級平臺（格賓擋墻平臺）寬1.5m，上面三級平臺寬度為5m，每個單級坡削坡坡率為1:1.5，坡體綜合坡率約1:2，工程量為20933m3，其中削土方2105.0m3，削石方18828.0m3。

(2)格賓擋墻工程

①格賓是由特殊防腐處理的低碳鋼絲經機器編織成的六邊形雙絞合鋼絲網，內部每間隔1m采用橫隔板隔成獨立的單元。根據施工現場情況組合使用，采用熱厚鍍鋅并且覆塑的方式作為防腐鍍層。

②力學指標：網面抗拉強度為50kN/m，鋼絲的抗張強度應在350～550N/mm之間，延伸率不能低于10%，符合EN10223-3標準。

③翻邊要求：需采用專業的翻邊機將網面鋼絲纏繞在邊端鋼絲上≥2.5圈，不能采用手工絞。

④絞邊要求：采用與網面鋼絲相同材質的鋼絲，按間隔10～15cm單圈-雙圈交替絞合。

⑤面墻加強筋要求：每層格賓靠近外側一面設置加強筋，每平方米面板均勻布置4根。

⑥填充石料要求：堅硬、不易風化、不易水解、不易碎的卵石，強度不低于MU30，粒徑以100～300mm為宜，填充后孔隙率不大于35%。

(3)截(排)水溝工程

滑坡頂部及馬道平臺設置截（排）水溝，植生袋堆砌的柔性排水溝形式，排水溝頂凈寬0.5m，溝底凈寬0.4m，溝凈深0.45m。排水溝坡降不小于0.03%。

縱向排水采用PE雙壁波紋管，管徑DN400，環剛度≥4000N/m2。坡底截水溝采用矩形截面，溝凈寬0.5m，溝凈深0.5m，采用16C20鋼筋混凝土，溝壁厚度100mm。排水溝坡降不小于0.03%。

(4)生物工程

種植苜蓿、油松、紫穗槐，一方面固土防止水土流失，一方面美化環境提高生態環境質量。坡頂平臺區采用喬木栽植的植被恢復方法。喬木選擇油松，間距3m×3m，穴狀整地，整地規格為80cm×80cm×60cm。

坡面植被恢復措施：采用灌木植被恢復措施。灌木種植為紫穗槐，行間距為1.0m×1.5m，穴狀整地，品字形排列。

馬道植被恢復措施：沿馬道兩側種植油松，行間距3m×3m；灌木種植為紫穗槐，行間距為1.0m×1.5m。

(5)防滲處理

為防止雨水沿平臺滲入坡體，馬道平臺采用300mm厚3:7灰土夯填處理，灰土壓實系數不小于0.90。已發生破壞和裂縫的公路路面進行拆除后重新鋪設，要求清除路面厚度不小于0.5m，且鋪設0.3m灰土墊層進行防滲處理。

圖1 滑坡裂縫治理工程方案剖面示意圖

4.施工組織設計

(1)治理工程施工順序

施工前準備—修筑施工便道—削邊坡—抗滑擋墻—截排水溝—植物種植—養護—竣工驗收。

(2)建材要求

水泥及混凝土：附近混凝土攪拌站可提供。所用水泥標號不低于32.5，應優先選用普通硅酸鹽水泥。

碎石：選用質地堅硬砂石，粒徑小于2.5mm。

施工用水：利用附近水源，水質應符合混凝土用水要求，其pH值大于4。

(3)主要施工要求

①削坡及馬道工程

A.削坡應分段分層進行，嚴禁超挖，分層厚度不大于4.0m，分段長度不大于20.0m。B.雨期和冬季施工應采取排水防凍措施，確保邊坡不受水浸泡、沖刷、受凍。C.開挖過程需專人對開挖尺寸進行實時監控，滑坡周邊禁止載貨車輛停靠。

②擋墻墻后填方工程

A.材料及質量要求

墻后壓實填土材料可選用粉質黏土、粉土并摻入30%碎石，碎石土作為填料時，其最大粒徑不大于100mm，不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹土、有機土作為填料。墻后填土分層碾壓夯實，碾壓后填土要求內摩擦角不低于30°，粘聚力不低于20kPa，壓實度不小于0.95，砌體強度超過設計強度75%后，方可實施回填作業。

B.施工質量及安全控制

a.分層碾壓前須先進行碾壓試驗，確定最優含水量及最大干密度，并作為施工的重要控制指標。根據試驗檢測結果確定碾壓機械及碾壓分層鋪填厚度、壓實遍數、含水量適控范圍等施工參數。

b.碾壓分層厚度不大于300mm，碾壓輪跡重疊寬度不小于50cm，通過人工方式對機器無法碾壓部分進行補夯。碾壓分層、分區段進行時，注意各區段有效搭接，各層回填碾壓質量檢驗合格后才能進行上一層碾壓填筑。

c.為保證邊坡回填質量，碾壓回填范圍應超寬設計坡面1.5～2.0m，碾壓質量合格后按照設計坡面修坡。填方護坡的土體表面應認真夯實，保證壓實系數不小于0.95。

d.在擋墻基槽開挖過程中應注意核實地質情況，遇到地基異常及擋墻處地面線與設計差異較大引起墻高需要調整等異常情況時，應及時反饋設計部門。

e.原始地形填方前，應先清除地表耕植土，地面（包括土質及巖質）橫坡坡度大于10%時，必須先制作成臺階狀，寬度約3.0m。

③截排水工程

A.按設計要求進行測量放線后，按設計圖紙尺寸、高程，進行土方開挖與溝體澆筑。

B.開挖土方基坑必須留足穩定邊坡，挖除松軟土層。溝槽開挖寬度按100cm，兩側各留15cm，用來支模。

C.采用C20強度等級混凝土，保護層不小于35mm；排水溝縱筋采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HPB300級鋼筋。

D.堆砌植生袋柔性排水溝：溝槽開挖形成后沿溝壁鋪設300mm厚3:7灰土并且人工夯實，堆砌時用配好的種子并加工好的植生袋裝填種植土，由下而上分層碼放壓實，保證植生袋和灰土墊層之間不留空隙。

E.波紋管安裝前應進行管材外觀質量的檢查，管材的顏色應一致、無色澤不均及分解變色現象；管材的內外壁應光滑、平整、無汽泡、無裂口、無明顯痕跡和凹陷。管道安裝驗收合格立即回填，回填材料采用中粗砂。

④生物工程

A.為防止雨水沖刷邊坡，同時與周邊的景觀協調，坡面回填種植土，回填厚度10cm。B.草種選用當地植物，成活率達90%以上。C.初期養護管理指坡面復綠施工后的第一年的養護管理期。施工完成一個月后，應全面普查植物生長情況，對于生長明顯不均勻或斑禿區應予以適時補種補播。D.后期養護管理階段指坡面復綠施工后的第二年。采用粗放式養護管理為主，主要包括：重點加強對坡面復綠植物生長情況的觀察、觀測，并根據植物長勢情況實施必要的誘導管理措施。E.前期兩個月的養護結束后，進入為期36個月的常規監測和管養，保證植物的正常生長。

表1為工程量匯總表。

表1 工程量匯總表

5.結語

對滑坡進行施工安全監測、防治效果監測、動態長期監測，共設置監測點12個，監測基準點2個，通過現場檢測表明，滑坡位移不顯著，達到了良好的治理效果。消除滑坡的威脅，具有明顯的社會效益。同時，工程治理后提高了荒坡的利用率，治理工程因地制宜、因害設防，采取刷方減載設置馬道、修排水渠、植草等方面的綜合治理措施，一方面提升了人居環境，另一方面通過治理顯著提高了荒坡的利用率，增加了環境容量，因此該工程的實施環境效益是明顯的。