肖進(jìn)

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,德陽 618000)

楊柳埡滑坡應(yīng)急處置工程實踐

肖進(jìn)

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,德陽 618000)

以楊柳埡滑坡應(yīng)急處置為例,研究控制推移式滑坡體變形成災(zāi)的途徑。從變形特征、工程地質(zhì)、處置過程和工程措施4個方面分析其應(yīng)急措施?，F(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬對各項工程的效果檢驗表明,推移式滑坡?lián)岆U可通過后緣減載、前緣堆載、抗滑樁和地表截排水,進(jìn)行治理。

楊柳埡;推移式滑坡;應(yīng)急處置;數(shù)值模擬

近年來,重大滑坡災(zāi)害發(fā)生頻繁,危害巨大,僅四川省境內(nèi),2004年發(fā)生了宣漢天臺鄉(xiāng)特大型滑坡,2005年丹巴縣城后山滑坡險些使整個丹巴縣城遭受毀滅性打擊,2006年的綿陽白什鄉(xiāng)滑坡出現(xiàn)劇烈的變形破壞跡象,2007年先后發(fā)生了達(dá)縣青寧鄉(xiāng)滑坡和楊柳埡滑坡,2008年“5.12”汶川地震,又誘發(fā)了數(shù)以萬計的巨型、大型滑坡災(zāi)害。如何降低重大滑坡災(zāi)害損失,最大限度地保護(hù)群眾的生命財產(chǎn)安全。抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié),采取有效工程措施,及時緩減滑坡變形速度,達(dá)到保穩(wěn)止滑的目的,這是處置重大滑坡災(zāi)害的基本原則。本文通過四川達(dá)州市楊柳埡滑坡應(yīng)急處置工程實例分析,研究總結(jié)重大滑坡災(zāi)害應(yīng)急處置工程理論與實踐經(jīng)驗,為人們處置類似滑坡災(zāi)害提供參考。

1 滑坡概況及工程地質(zhì)條件

2007年6月17日,四川省達(dá)州市開始持續(xù)強(qiáng)降雨,6月17日8時至18日8時,24 h總降雨量達(dá)170 mm。至6月19日,楊柳埡110 kV變電站西側(cè)斜坡開始出現(xiàn)變形跡象。其后,由于6月26日凌晨1～3時達(dá)州市再次遭遇特大暴雨的襲擊,3 h內(nèi)降雨量達(dá)60 mm,6月27日斜坡變形明顯加劇,坡體表面出現(xiàn)了大量裂縫,坡體上建筑物也出現(xiàn)了明顯的傾斜、開裂現(xiàn)象,坡體前緣鼓脹、隆起現(xiàn)象明顯,這些變形跡象還有進(jìn)一步加劇的趨勢。楊柳埡滑坡的變形使楊柳埡110 kV變電站西側(cè)及南、北兩側(cè)地面、條石擋墻開裂,附近圍墻倒塌,直接威脅滑坡前方變電站及華川廠的正常生產(chǎn)及職工的人身安全。該滑坡一旦整體滑動,將完全摧毀楊柳埡110 kV變電站,約110余萬人數(shù)月不能供電,損失將達(dá)上億元,并將造成嚴(yán)重的社會影響?；聳|西長183～208 m,南北寬 106～146 m,滑體平均厚 8.00 m,總體積約20×104m3,屬中型推移式土質(zhì)滑坡,滑坡全貌如圖1所示。

圖1 楊柳埡滑坡全貌Fig.1 Yangliuya Landslide in full view

滑體主要由坡殘積層和人工填筑層組成,巖土類別主要以粉質(zhì)粘土為主,次為塊、碎石土與角礫土。坡殘積層主要分布于基巖面之上,滑坡區(qū)均有分布;人工填筑土則主要分布于滑體后部與前部,其中后部填土以碎石類土為主,結(jié)構(gòu)松散,石質(zhì)含量75%～90%;前部填土結(jié)構(gòu)較密,主要為粉質(zhì)粘土夾碎石為主,少部分為碎石類土?；w一般厚5～12 m,在縱向上滑坡后部及前部厚度較薄,厚度多為3～7 m,中前部一帶較厚,達(dá)15～18 m。在橫向上滑體中部厚,兩側(cè)較薄,滑面形態(tài)略呈“U”型。

2 滑坡應(yīng)急處置

2.1 處置原則

楊柳埡滑坡險情出現(xiàn)后,省、市、縣三級政府、防災(zāi)主管部門組織專家迅速制定了應(yīng)急處置措施,采取“防”、“搶”、“治”三字方針對滑坡體進(jìn)行處置?！胺馈本褪窃诨麦w險情沒有得到有效控制前采取預(yù)防措施,制定防災(zāi)預(yù)案,落實預(yù)警措施。市、縣政府和受滑坡威脅的社區(qū)及汽車廠、變電站等單位均制定了防災(zāi)預(yù)案,落實了防災(zāi)責(zé)任單位、責(zé)任人;監(jiān)測單位、監(jiān)測人。對防災(zāi)的各個環(huán)節(jié),各項工作均落實了責(zé)任單位和責(zé)任人。對群眾轉(zhuǎn)移的預(yù)警信號、撤離路線、安置地點等具體工作均進(jìn)行了安排部署?！皳尅本褪遣扇∫欢ǖ膽?yīng)急處治工程技術(shù),改變坡體結(jié)構(gòu),控制坡體進(jìn)一步變形,達(dá)到保穩(wěn)止滑的目的?！爸巍本褪窍缺７€(wěn)后治滑,通過應(yīng)急工程,將滑坡變形先控制下來,再運用強(qiáng)度理論進(jìn)行穩(wěn)定性計算,根據(jù)計算結(jié)論再對滑坡實施綜合治理,以恢復(fù)突發(fā)滑坡事件的秩序。

2.2 應(yīng)急環(huán)境條件

由于滑坡威脅到100多萬人的用電安全,如不迅速采取果斷措施控制滑坡體,一旦下滑,摧毀變電站,110萬人和數(shù)十家企業(yè)將停電1個月,既帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,也會威脅到社會穩(wěn)定。應(yīng)急搶險既要突出一個“快”字,又要保證有條件實施。通過應(yīng)急調(diào)查,發(fā)現(xiàn)滑坡具有如下特點:①滑坡為中型推移式,為人為加載與暴雨加載誘發(fā)。②滑坡后緣有一大平臺,交通方便,適合多臺挖掘機(jī)作業(yè),后緣減載施工條件好。③滑坡前緣也有一個平臺,堆載條件也非常好。④臨時支擋工程考慮到該滑坡不適宜采用錨索和錨桿,抗滑樁施工難度大,進(jìn)度緩慢,可采取微型鋼管樁實施臨時支護(hù),考慮到變電站的重要性,可在其后邊公路上實施鋼管樁,施工條件好,宜可用多臺機(jī)器同時施工。⑤簡易排水施工條件好,組織民工先挖筑簡易排水土溝,并隨時巡查,發(fā)現(xiàn)堵塞,及時疏通,以降低地下水位,減少靜水壓力和動水壓力。

2.3 應(yīng)急治理工程

2007年6月27日下午滑坡出現(xiàn)強(qiáng)烈變形,有關(guān)部門緊急撤出受威脅的人員,28日地方政府及相關(guān)部門緊急組織實施滑坡上部坡體覆蓋、中部疏通排水溝、變電站后部施工三排鋼管樁等應(yīng)急搶險排危工程,隨后省上組織專家工作組趕赴現(xiàn)場,緊急制定了“滑坡后緣減載+前部壓腳+臨時支擋+簡易排水”的應(yīng)急搶險方案。具體為:對滑坡后部進(jìn)行減載,在滑坡前緣剪出口一帶采用條石堆載壓腳,同時在滑坡前部變形強(qiáng)烈部位(變電廠后部圍墻周圍)緊急施工微型鋼管樁,此外采用簡易排水溝及時攔截和疏排滑坡范圍內(nèi)的地表水。工程搶險從6月29日開始至7月9日結(jié)束,歷時11 d。

滑坡后緣減載:從6月29日16時至7月3日16時30分,歷時18 h30 m in,4臺挖掘機(jī),1臺推土機(jī),1臺裝載機(jī),分4個馬道進(jìn)行減載,38臺轉(zhuǎn)運汽車將減下來的棄土轉(zhuǎn)運出滑坡體外。4 d時間,完成減載近30 000 m3,見圖2。

圖2 后緣減載Fig.2 Back-load reducing

前緣堆載壓腳:在后部減載的同時,組織民工搬運條石在滑坡體前緣堆載壓腳,主要堆在緊靠滑坡前緣坡腳地方和變電站保坎內(nèi)側(cè)(抗滑地段)。4 d時間,完成條石堆載360 m3,如圖3所示。

圖3 前緣堆載Fig.3 Front heap loading

鋼管樁臨時支擋:為了保護(hù)變電站的安全,在滑坡的中前部,變電站保坎后面設(shè)置了微型鋼管灌注樁。共布置微型鋼管灌注樁3排131根,布置長度66 m,梅花形布置,橫向間距為1.5 m,排距0.75 m。鋼管灌注樁孔徑為150 mm,樁長以鉆探揭露實際地質(zhì)情況確定。樁頂采用直徑為32 mm的HRB335鋼筋將相鄰灌注樁的鋼管和鋼軌相互焊接連接,采用250 mm厚C25混凝土澆筑為一整體,以增強(qiáng)鋼管鋼軌灌注樁的整體性,混凝土頂面與原公路路面相平,總方量35.70 m3。11 d完成34根根鋼管樁施工,總進(jìn)尺1 488 m,用鋼筋混泥土形成聯(lián)系梁將鋼管樁聯(lián)系在一起,起到聯(lián)合支擋作用,如圖4所示。

圖4 微型鋼管樁支擋Fig.4 M iniature steel pile backing

臨時排水工程:組織開挖126 m橫截水溝,3排600 m縱排水溝,排除滑坡體內(nèi)地表水,如圖5所示。

圖5 簡易排水Fig.5 Simple drainage

其他配套應(yīng)急工程:實施裂縫夯實覆蓋,啟動應(yīng)急勘查和專業(yè)監(jiān)測工作。

應(yīng)急工程實施后,滑坡變形總體呈平穩(wěn)減緩的趨勢,至7月9日,監(jiān)測發(fā)現(xiàn),滑坡已基本處于穩(wěn)定階段,于是搶險指揮部宣布應(yīng)急搶險工程結(jié)束,轉(zhuǎn)入綜合治理階段。

3 滑坡的綜合治理工程

上述應(yīng)急治理工程雖然在一定程度上,減緩了楊柳埡滑坡趨勢,但其是臨時性的,不能保證滑坡在諸如降雨等外部條件的誘發(fā)下,變形再次加劇。因此,為了保證該滑坡的長期穩(wěn)定,確保楊柳埡變電站和華川汽車廠的安全,需對該滑坡進(jìn)行綜合治理。綜合治理方案為:削方減載+抗滑樁+地表截、排水,如圖6所示。

圖6 治理工程平面布置圖Fig.6 Treatment engineering layout

削方減載工程在滑坡后部設(shè)計三級馬道,馬道寬3 m,一級馬道的高程在422.4～421.6 m之間,高程從南向北略有降低,以便排水。一級馬道和二級馬道之間的垂直高差為6 m,二級馬道高程在416.4～415.6 m之間。二級馬道和三級馬道之間的垂直高差為7 m,二級馬道高程在409.4～408.8 m之間。削坡坡度為25°,削方總方量約為1×104m3。

抗滑樁布置在滑坡前部,10-10′橫剖面附近,樁間距(樁中心間距)6 m,共布置15根抗滑樁,布樁總長度為84 m。由于滑面沿滑坡寬度方向(橫向)為一槽形,故為了盡量優(yōu)化抗滑樁設(shè)計,在保證工程安全性的條件下,節(jié)約治理工程經(jīng)費,共設(shè)計了Ⅰ～Ⅶ7種類型的抗滑樁,如圖7所示。

圖7 抗滑樁布置剖面圖Fig.7 Distribution section of anti-slide piles

截、排水工程根據(jù)滑坡地形特征和應(yīng)急治理開挖的臨時溝槽,在滑坡體外圍布置1道截水溝,在滑坡體內(nèi)布置4條排水溝。截水溝位于滑坡后部平臺外邊緣,其作用是避免滑坡周圍較高地勢處的地表水流入滑坡區(qū)內(nèi)。此外,根據(jù)應(yīng)急治理工程所挖臨時溝渠的位置(這些位置都是在現(xiàn)場調(diào)查時發(fā)現(xiàn)地表水最易匯集、流量較大的位置),布置了3條縱向排水溝和1條橫向排水溝。排水溝1至排水溝3均與排水溝4相連接?；麦w內(nèi)的水,最終通過排水溝4和外圍截水溝排到變電站后部的小路上。

4 治理效果分析

楊柳埡滑坡變形劇烈,處于加速變形階段,且已出現(xiàn)臨滑前兆。該滑坡處于城市內(nèi),危害對象多,威脅到居民、廠礦和變電站的安全,一旦下滑,后果十分嚴(yán)重。通過采取“防”、“搶”、“治”三字方針,對滑坡實施應(yīng)急處置,達(dá)到了保穩(wěn)止滑的目的。特別是通過對滑坡體后緣減載、前緣堆載、坡體疏排水、重要設(shè)施用鋼管樁臨時支擋保護(hù)等措施,改變坡體結(jié)構(gòu)和應(yīng)力條件,降低下滑力,提高抗滑力,穩(wěn)定滑坡體效果明顯。通過對搶險過程的專業(yè)監(jiān)測與和數(shù)字模擬分析,楊柳埡滑坡應(yīng)急處置工程方法得當(dāng)、效果明顯,歷時11 d,將滑坡從加速變形階段拉回到等速變形階段,實現(xiàn)了控制滑坡變形破壞的總體目標(biāo)。

4.1 現(xiàn)場監(jiān)測效果分析

為了檢驗應(yīng)急處置工程效果,指揮部組織專業(yè)隊伍對滑坡實施了專業(yè)監(jiān)測預(yù)警,監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布設(shè)工作于6月29日完成,布設(shè)專業(yè)監(jiān)測點23個,每個監(jiān)測點每天進(jìn)行4次監(jiān)測。

分析監(jiān)測資料,選取滑坡體前緣、中部、后緣各一個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(表1)。通過分析累計位移量與時間的關(guān)系,不難發(fā)現(xiàn),6月29日到7月2日,滑坡變形大,從3日開始變形趨緩,6日因受暴雨荷載影響,變形大,之后,一直趨緩,7月9日,應(yīng)急搶險結(jié)束后,滑坡變形總體呈平穩(wěn)減緩的趨勢,滑坡從7月9日前的加速變形階段拉回到7月9日后的等速變形階段,應(yīng)急搶險工程成效明顯,7月9日搶險指揮部正式宣布應(yīng)急搶險工程結(jié)束,轉(zhuǎn)入綜合治理階段。

表1 楊柳埡滑坡前、中、后典型監(jiān)測點變形分析表Table1 Deformationsatthefront,middleandbackmonitoredpointsforYangliuyaLandslide

4.2 數(shù)值模擬分析

本滑坡數(shù)值模擬分為自然狀態(tài)(降雨)、應(yīng)急搶險和綜合治理3個階段分別計算,計算結(jié)果清楚地顯示了滑坡體內(nèi)各項應(yīng)力的分布規(guī)律、滑坡位移趨勢以及塑性剪切破壞區(qū)的展布規(guī)律,從更深層次上揭示了滑坡變形破壞狀態(tài)以及支擋結(jié)構(gòu)的防治效果。

4.2.1 降雨狀態(tài)下的數(shù)值模擬分析

從剖面2的塑性區(qū)分布圖可以看出(圖8),坡體內(nèi)部出現(xiàn)了大量塑性區(qū),呈連續(xù)分布,巖土體的屈服破壞主要以剪切屈服和拉張破壞為主,其中,拉張破壞區(qū)主要分布于坡體的中后緣以及坡體前緣,剪切破壞區(qū)集中分布于滑帶上。從圖8中可以看出,巖土體性質(zhì)在弱化后,在研究區(qū)范圍內(nèi)的塑性變形進(jìn)一步擴(kuò)大,從后緣至前緣基本貫穿了整個坡體,由此可見,該滑坡若不治理,其后果將會非常嚴(yán)重。

圖8 塑性變形區(qū)分布圖(剖面2)Fig.8 Distinguishoftheplasticdeformationarea(Section2)

4.2.2 應(yīng)急搶險階段(前緣堆載壓腳、后部減載和臨時支擋)

經(jīng)過應(yīng)急搶險措施的實施后,坡體內(nèi)部的位移比無抗滑結(jié)果時的位移發(fā)生了很大的變化,坡體內(nèi)部最大位移量由之前的7cm銳減到5mm左右,這與監(jiān)測資料十分吻合。顯然,在坡體前緣堆砌條石壓坡腳,設(shè)置鋼管樁以及對坡體后緣進(jìn)行削方減載對滑坡的穩(wěn)定有著很好的成效,其應(yīng)急搶險效果明顯,如圖9所示。

4.2.3 綜合治理階段(削方減載+抗滑樁+地表截、排水)

從計算結(jié)果中可以看出,在經(jīng)過削方減載、埋設(shè)抗滑樁以及地表截、排水的工程措施后,與前期應(yīng)急搶險階段相比,位移量仍有下降的趨勢,坡體內(nèi)部最大的位移量主要集中在坡體中部以及后緣,位移量數(shù)值在毫米級甚至更小,如圖10所示。因此,可判定滑坡體在經(jīng)過綜合治理工程后,已經(jīng)處于一個彈性的狀態(tài),穩(wěn)定性較高。

圖9 應(yīng)急搶險后坡體位移云圖(剖面2)Fig.9 Slope disp lacement after the emergency rescue(Section 2)

圖10 應(yīng)急搶險后坡體最大位移分布云圖(剖面2)Fig.10 Maximal slope disp lacement after the emergency rescue(Section 2)

5 結(jié)論

對于同類的推移式滑坡,一旦滑坡加速變形,出現(xiàn)臨滑前兆,準(zhǔn)備采取應(yīng)急搶險工程措施時,應(yīng)考慮采取以下工程措施:

(1)后緣減載?；峦屏χ饕獊碜院缶?后緣減載能改變坡體結(jié)構(gòu),迅速降低下滑力。

(2)前緣堆載。推移式滑坡前緣為阻滑段,前緣堆載能改變受力條件,提高抗滑力。

(3)鋼管樁臨時支護(hù)。在滑坡變形劇烈的中前部或需要保護(hù)的重要設(shè)施前后,通過實施鋼管樁,形成群錨效應(yīng),增加抗滑力,對滑坡起到臨時支護(hù)作用。

(4)臨時疏排水和裂縫覆蓋、封填。采取坡體臨時疏排水和裂縫覆蓋、封填措施能阻止地表水對坡體的侵害,減少動水壓力與靜水壓力,降低滑坡下滑力。

以上措施中,后緣減載施工場地要求簡單,適宜多臺機(jī)械聯(lián)合作業(yè),應(yīng)急搶險效率高。前緣堆載場地要求也簡單,只要找準(zhǔn)剪出口位置,可以發(fā)揚人多力量大的優(yōu)勢,發(fā)動人力搬運沙袋或條石進(jìn)行堆載,效果又快又好。鋼管樁的施工可以多臺鉆機(jī)同時施工,場地要求簡單,成孔快,澆注量小,搶險效果好。臨時疏排水和裂縫覆蓋、封填措施實施起來簡單易行,能有效抵御外來荷載的侵害。

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ENGINEERING PRACTICE IN THE EM ERGENCY TREATM ENT OF YANGL IUYA LANDSL IDE

Xiao Jin
(Sichuan College Of A rchitectural Technology,Deyang,Sichuan 618000,China)

The emergency treatment is discussed to illustrate the app roach to control the devastation of pushing slopes.It is analyzed in term s of defo rmation features,engineering geology,engineering measures and disposal p rocess.Field measuring,monito ring and numerical simulation were used to test the effects of the various engineering p rojects,and the results showed that pushing slopes can be disposed of through back-load reducing,front heap loading,anti-slide piling,surface-water blocking and draining.

Yangliuya;pushing slopes;emergency treatment;numerical simulation

P642.22

A

1006-4362(2011)02-0065-06

2010-10-26 改回日期: 2011-01-10

肖進(jìn)(1969- ),男,漢族,四川達(dá)縣人,博士,高級工程師,主要從事地質(zhì)工程方面的工作。