張波

摘 要： 本文通過一個工程實例，分析了白水河高位滑坡災(zāi)害鏈情況，介紹了采用微型組合樁進(jìn)行搶險治理的思路和方法。工程實踐表明，微型組合樁具有施工高效快捷安全的優(yōu)點，在交通運輸條件受限的高位滑坡處置中，取得了成功，可供類似項目設(shè)計時參考。

關(guān)鍵詞： 白水河； 高位滑坡； 穩(wěn)定系數(shù)

1. 引言

高位滑坡危險區(qū)范圍大，除滑坡體上的人員、房屋等外，因滑坡從高位滑出后，可沿陡峭斜坡產(chǎn)生高速下滑，滑體物質(zhì)又鏟刮和攜帶下部斜坡表層較松散物質(zhì)產(chǎn)生大落距運移，直接產(chǎn)生較大危害。高位滑坡一旦初期啟動后，往往形成高陡臨空面，進(jìn)一步牽引其后坡體形成牽引式滑坡，若不及時處置，將發(fā)生更大規(guī)模、更大危害的災(zāi)害鏈。因為地形地貌、交通等各種因數(shù)制約，處置的難度和時效限制受到較大制約，在選擇處置方案時，通常無條件短期內(nèi)進(jìn)行一次性治理，常規(guī)辦法也會受到局限。本文以四川省寧南縣白水河滑坡為例，介紹在滑坡初期啟動后的搶險治理中，選用微型組合樁的做法和效果。

2. 白水河滑坡特征及危害

2.1 滑坡基本特征

該滑坡地處橫斷山東北部、青藏高原東南邊緣，北東為大涼山余脈，西及西南為魯南山東坡，兩山之間形成一條由西北向東南傾斜的橫溝，即黑水河谷。兩岸整體陡峭，30°～52°，局部地段平緩，18°～25°，呈現(xiàn)陡緩相交的地形地貌特征，在陡緩地形變化一帶，形成滑坡，該滑坡位于黑水河右岸，地形總體上為深切割構(gòu)造侵蝕中-高山地形，地形陡峻，受構(gòu)造及巖性控制，地形臨空條件發(fā)育?；潞缶壍慕^對高程2000m左右，前緣剪出口高程1615m，坡下黑水河高程約為1076m，為一典型的高位滑坡?；聟^(qū)地處則木河斷裂以及高陡邊坡，滑床基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化層較厚，鉆探巖芯較破碎?；w物質(zhì)主要為碎石及夾巖屑碎石土，稍濕，稍密，碎石成分主要為砂巖和泥巖，滑帶物質(zhì)為基覆界面處灰黃、黃色、褐黃色夾含黏性土角礫，滑床為灰白、灰綠、褐黃色砂巖、紫紅色泥質(zhì)砂巖、頁巖互層，滑體前沿厚度18m～25m。

2012年6月28日發(fā)生初次滑動，部分滑坡物質(zhì)高位剪出后堵斷其下方公路。2012年8月16日，持續(xù)3天暴雨后滑坡前緣發(fā)生二次大規(guī)模的滑動，滑體物質(zhì)又鏟刮和攜帶下部斜坡表層較松散物質(zhì)做大落距運移，造成過往人員死亡2人、失蹤3人，公路阻斷長達(dá)600余米，堵塞坡角河道長100余米，河水位上漲近4米，河水?dāng)嗔鹘?個小時，阻斷交通15天?；录舫龊笤谄湎虏科麦w形成坡面碎屑流，在河谷形成不穩(wěn)定堆積體，經(jīng)測算，兩次剪出滑落的滑體體積共約87.0×104m3（見照片1、2）。后部坡體變形嚴(yán)重，坡體發(fā)育有明顯的多級錯距明顯的圓弧形錯坎，最高下錯高度達(dá)4m，還發(fā)育大量拉裂縫。根據(jù)變形特征，可將剩余滑坡劃分為三個區(qū)：1區(qū)為強(qiáng)烈區(qū)，受前緣滑坡下滑的牽引變形嚴(yán)重，形成4m高錯坎和深大裂縫，極不穩(wěn)定；2區(qū)為中等變形區(qū)，產(chǎn)生了大量的變形拉張裂縫；3區(qū)為一般變形區(qū)，僅少數(shù)變形裂縫產(chǎn)生。其對應(yīng)滑體體積分別為54.0×104m3、107.5×104m3和14.7×104m3（詳見圖1、圖2）?？辈旖Y(jié)論認(rèn)為滑坡整體穩(wěn)定狀態(tài)相對較好，天然狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)1.09，暴雨和天然+地震狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)分別為1.01和0.99，將出現(xiàn)失穩(wěn)；滑坡I區(qū)在天然狀態(tài)下處于臨界平衡，穩(wěn)定系數(shù)1.02，暴雨狀態(tài)和天然+地震狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)分別為0.97、0.94，將失穩(wěn)下滑。如果1區(qū)失穩(wěn)下滑后，將進(jìn)一步牽引滑坡2、3區(qū)，使其穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，在暴雨狀態(tài)下也將會失穩(wěn)。

2.2 滑坡危害

2012年災(zāi)情發(fā)生后，在滑坡體上變形區(qū)仍然有14戶70余口人居住，為直接危害對象。

根據(jù)調(diào)查分析“8.16”滑坡滑動后堵江情況，依據(jù)現(xiàn)有地形剖面對后期堵塞河道情況進(jìn)行估算分析其他危害情況。

2.2.1 滑坡區(qū)河流堵江的最小土石方估計

按照下列公式Vmin=L·Hr·Br-Hr2·Br（1/2tg14°+1/2tgφ）

當(dāng)壩底寬是壩高的8～10倍，如果取L=9Hr，則上式可簡化為

Vmin=Hr2·Br（7-0.5ctgφ）

式中：河床寬度為Br ；河水平均深度為Hr ；河床縱向坡降角為β，一般情況河床坡降β較小，在距離較短時可近似視為水平，即β=0。一般天然堆石壩上游壩體較陡，其坡度應(yīng)滿足滑體物質(zhì)堵江的飽水內(nèi)摩擦角φ ，下游的坡角可以采用堵江物質(zhì)發(fā)生水石流的起始坡度，一般取14°，壩底寬度為L。

通過上述公式可以計算出本滑坡后期完全堵江所需要的最小土石方量12.2×104m3。

由于滑坡前緣的黑水河經(jīng)過2012年堵江之后河道狹窄，而滑坡穩(wěn)定性較低，在暴雨或地震條件下1區(qū)54×104m3滑體將失穩(wěn)，滿足河段發(fā)生完全堵江所需的最小方量。

2.2.2滑坡區(qū)河流堵江高度預(yù)測

①經(jīng)驗公式法：采用黃潤秋、王士天等依據(jù)32個滑坡失穩(wěn)堵江資料的總結(jié)得出天然堆石壩的體積Vd和壩高Hd的經(jīng)驗關(guān)系式：

（相關(guān)系數(shù)r=0.8736）

計算得出該滑坡失穩(wěn)后的堵江高度分別為1區(qū)失穩(wěn)堵江高度16.93m，1+2區(qū)失穩(wěn)堵江高度47.86m。

②形態(tài)法：根據(jù)可能的滑動的區(qū)塊，參照滑坡前期啟動的堵河特征，分別計算堵塞黑水河的高度分別為1區(qū)失穩(wěn)堵江高度14.3m，1+2區(qū)失穩(wěn)堵江高度41.2m。

2.2.3 滑坡區(qū)河流堵江回淤高度預(yù)測

按照上述滑坡不同分塊滑動導(dǎo)致的堵河高度，結(jié)合河道縱剖面坡降，得到不同堵河高度下的回淤回水對上游重要建筑及人口密集區(qū)回水高度如下：

白水河滑坡不同區(qū)塊下滑造成回水深度統(tǒng)計表

[滑坡區(qū)塊＼&白水河電站回水高度（m）＼&大河壩集鎮(zhèn)回水高度（m）＼&1＼&11.65＼&＼&1+2＼&38.55＼&17.79＼&]

2.2.4 滑坡威脅對象分析

通過堵河計算，參照目前的黑水河河面坡度，堰塞湖的回水長度會危及壩體上游約2502.02m～8611.66m的范圍，將淹沒上游距離滑坡點只有200米普格縣白水河電站、距離1000米的公德房電站，兩座電站總投資1.6億元、裝機(jī)容量1.66萬千瓦、有從業(yè)人員110人。同時，嚴(yán)重威脅距離滑坡點只有3000米的大河壩普格縣花山鄉(xiāng)建設(shè)村、大坪鄉(xiāng)底古村、普基鎮(zhèn)紅軍樹村村民共108戶800人、2000多萬元的生命財產(chǎn)安全。

考慮到堵江后可能完全潰壩，洪峰影響長度約7.6km～23.9km，根據(jù)潰壩影響長度，下游區(qū)的主要威脅對象有：一是直接威脅滑坡點下游約1500米的上游村8組實施集農(nóng)村改造和地質(zhì)災(zāi)害避讓搬遷安置為一體的新建上游新村，涉及45戶230人財產(chǎn)1500萬元。二是威脅下游約10公里的松新鎮(zhèn)安全。松新鎮(zhèn)屬寧南縣第二大集鎮(zhèn)，目前松新鎮(zhèn)五一村下壩的白鶴灘電站移民安置暨新農(nóng)村綜合體正在建設(shè)中，該新區(qū)一旦建成將涉及15300人的生命財產(chǎn)。

其他還存在坡面滾石和坡面泥石流兩種危害方式。因此，該滑坡將會產(chǎn)生一系列災(zāi)害鏈，必須立即處置。

3. 應(yīng)急搶險治理

3.1 應(yīng)急搶險的緊迫性和必要性

由于滑坡特別是在1區(qū)54萬方天然狀況處于臨界平衡狀態(tài)，暴雨時將失穩(wěn)下滑，對黑水河將堵江，形成較大的災(zāi)害鏈，因項目程序等諸多原因，勘察結(jié)束時已至2013年4月底，6月中旬即將進(jìn)入主汛期，如果按照常規(guī)程序進(jìn)行施工圖設(shè)計、財政評審、招投標(biāo)等，2013年汛期將無法安全度汛，為此分兩步進(jìn)行治理，即應(yīng)急搶險治理+綜合治理。搶險治理目標(biāo)是確保2013年汛期滑坡不產(chǎn)生較大規(guī)模滑動造成堵江形成災(zāi)害鏈，同時盡量保障寧南縣唯一的出縣通道的基本暢通；汛期后再進(jìn)行徹底整治的綜合治理；應(yīng)急治理要與后期綜合治理相結(jié)合考慮。

3.2 應(yīng)急搶險總體方案選擇

應(yīng)急搶險治理工程的總體方案如下：由于汛期臨近，搶險治理工程要以最快速度在45天內(nèi)有效發(fā)揮作用，因此選擇方案時應(yīng)以施工快捷為首選；鑒于滑坡位置交通運輸條件很差，傳統(tǒng)人工挖孔抗滑樁既不能滿足工期要求，也存在施工安全隱患，而滑坡體又為松散土層、表面坡度較緩，錨索錨桿方案效果和發(fā)揮效果的時間也受到限制；經(jīng)比較最終主體工程選擇微型組合樁（鋼管樁）對強(qiáng)烈變形的滑坡Ⅰ區(qū)進(jìn)行支擋，盡可能將滑坡物質(zhì)攔擋于坡頂，在下部滑坡堆積區(qū)上設(shè)分流槽，將滑坡體下滑物質(zhì)和斜坡上堆積形成的坡面碎屑物質(zhì)產(chǎn)生碎屑流時向堆積區(qū)兩側(cè)分流堆積，減少滑坡物質(zhì)對黑水河主河道的淤積。另外在滑坡體外圍設(shè)一道截水溝，在滑坡體內(nèi)設(shè)兩條排水溝，封閉滑坡體內(nèi)的裂縫，防止地表水的下滲，以提高滑坡的穩(wěn)定性。

在滑坡前緣設(shè)置鋼管樁可支擋滑坡體物質(zhì)約為33×104m3，未進(jìn)行支擋的樁前滑坡體物質(zhì)方量為21×104方；在下部堆積區(qū)設(shè)“V”型分流槽，槽寬10m，建成后的分流槽可向兩側(cè)分流滑坡物質(zhì)約10×104m3，分流槽本身可停淤約5.4×104m3。考慮滑坡中部碎屑?xì)埩趔w形成坡泥石流20年一遇沖出量固體物質(zhì)為0.44×104方，入河放量僅有6×104m3不會造成堵江，可達(dá)到防治目標(biāo)。

3.3 主體工程設(shè)計

3.3.1 平面布置

微型組合鋼管樁布置分兩組，由于滑坡前沿比較破碎、穩(wěn)定性很差，為保證施工安全，第一組鋼管樁距滑坡前緣為15m，第二組鋼管樁距第一組鋼管樁10m，兩組間距是考慮后期綜合治理時，可能將在兩組樁之間實施人工挖孔抗滑樁。在主滑方向推力最大段達(dá)745kN每組鋼管樁均設(shè)為三排樁，推力較小部位后面1組設(shè)2排樁，兩側(cè)方設(shè)1組鋼管根。鋼管樁按梅花形布置，樁距、排距均為1.5m。

3.3.2 樁身構(gòu)造

鋼管樁成樁孔徑取250mm，采用氣動潛孔錘成孔，跟管管徑245mm，成孔后內(nèi)下Φ168δ8無縫鋼管，鋼管連接采用內(nèi)幫外焊連接，鋼管內(nèi)外進(jìn)行注漿作為鋼管的保護(hù)層。嵌固端長度根據(jù)經(jīng)驗，嵌固段不少于樁長的1/4，該滑體由于滑體厚度大按1/3計。滑體厚18m～25m，嵌固端分別取10m～13m。樁長分別為A型樁長28m、B型鋼管樁長32m、C型鋼管樁長38m。

3.3.3 聯(lián)系梁

為將鋼管樁連成整體，在樁頂部布置縱橫及斜向的聯(lián)系梁，梁的寬度為370mm，高度為440mm，樁伸入梁內(nèi)400mm。

4. 結(jié)語

（1）白水河高位滑坡為一牽引式滑坡，其滑動破壞將形成災(zāi)害鏈，危害非常大，為安全度汛按搶險治理和綜合治理分兩步進(jìn)行十分必要。

（2）鋼管樁施工采用氣動潛孔錘成孔，施工速度快、安全性較高、無施工用水對滑坡的不利影響，且可以眾多設(shè)備同時作業(yè)，能較快發(fā)揮治理效果，是應(yīng)急搶險治理工程較好的選擇手段之一。

（3）對于滑體厚度達(dá)18m～25m且臨空面較陡，不穩(wěn)定的滑坡采用微型組合樁支檔，尚無成熟經(jīng)驗可借鑒，常規(guī)計算往往存在諸多的不滿足，設(shè)計時應(yīng)充分分析和綜合判斷。同時，尚應(yīng)考慮到灌漿后對滑帶土體力學(xué)性能的增強(qiáng)作用。

（4）搶險治理的微型組合樁既是臨時措施，又可永臨結(jié)合作為永久治理工程的一部分，避免了僅作為臨時措施造成的浪費。

（5）該滑坡?lián)岆U治理后，經(jīng)歷了兩個水文年均保證了很好的搶險治理效果。

致謝

本項目應(yīng)急搶險治理設(shè)計過程中，得到了蔣忠信等專家的大力指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心感謝。