浅层条形松散层滑坡分级支挡治理实例研究

曾四和，曹树波

(四川省核工业地质调查院 成都 610061)

浅层条形松散层滑坡分级支挡治理实例研究

曾四和，曹树波

(四川省核工业地质调查院 成都 610061)

根据浅层条形松散覆盖层滑坡的特点，有必要结合排水系统采取分级支挡，进行综合治理。以四川省宁南县坪子山滑坡治理工程施工设计为实例，研究该类滑坡分级支挡的抗滑措施。

滑坡；桩顶剪出；分级支挡；综合治理

四川省宁南县坪子山滑坡为古滑坡，在滑坡体后缘发育有一条产生于20世纪90年代的横向拉张裂缝，周界明显；中部的多级台阶上亦发育有数条裂缝，曾导致水田漏水，由于近年的耕种填缝，裂缝痕迹已模糊不清，漏水现象渐趋微弱。受2008年地震影响，在强降雨之后，多处再次产生新的变形迹象，形成两个强变形区，在剪出口附近区域发现有下降泉分布，该滑坡体的危险性在不断增加，对其进行工程治理是必要而紧迫的。

本次对四川省宁南县坪子山滑坡灾害治理工程进行的施工图设计，是按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)等相关技术规程的要求，在前期对该滑坡进行的勘查、可行性研究、初步设计成果基础之上，对其进行复核、验算、细化和优化。

现场工作主要为对地形进行修测，对治理工程拟布位置经实测后进行调整，对场地施工条件、当地材料价格、运输条件、施工占地等进行了调查和确认，对抗滑桩、截水沟布置位置现场钉木桩标识。现场工作结束后，根据实测剖面对滑坡稳定性进行了验算复核，对不利潜在滑面进行搜索和验算，综合确定出强变形区多处潜在的剪出口，由此确定分级支挡工程的具体位置，并开展相应的设计工作。

该滑坡的施工图设计已全部完成，并通过了主管部门组织的专家组评审，《凉山州2013年第一批重大地质灾害宁南县坪子山滑坡治理工程施工图设计报告》正式成果资料已提交。

1 滑坡灾害体基本特征

1.1 交通位置

宁南县距凉山州约125 km，坪子山滑坡位于四川省凉山州宁南县新村乡新竹村二社，距县城约42 km，中心点地理坐标：北纬27°10′59″，东经102°36′01″。滑坡体位于黑水河的南岸坡体山腰附近，省道S212从黑水河的北岸通过，从省道有通乡盘山水泥公路可到达滑坡区所在的新村乡新竹村二社，交通较为方便(图1)。

1.2 危害对象及危害等级

坪子山滑坡多年来持续变形，2008年之后变形加剧，破坏耕地9.06 hm2，房屋73间，直接经济损失达1 000万元；直接威胁乡政府、集镇、中心校、卫生院、农户、蚕茧站等共1 270人的生命财产安全。根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)，危害对象等级确定为“一级”。

1.3 滑坡体规模及形态特征

坪子山滑坡平面上呈长条舌状，坡向为36°，地势南西高北东低，滑坡体坡面地表平均坡度约20°，高差约150～160 m，顺坡长约720～840 m，宽245～320 m，滑坡面积约12.8×104m2，据钻孔揭露，该滑坡的滑面在基覆层接触带附近，滑体厚度在6.1～22.7 m，平均厚度约9 m，体积约115.2×104m3，属于大型滑坡[1]。

图1 交通位置示意图

Fig.1 Location of the landslide

该滑坡地貌形态上呈现出典型古滑坡特征：①后缘呈圈椅状；②斜坡纵向上呈阶梯状，从上至下发育四级阶梯，各级阶梯之间为陡坡或连续陡坎；③两侧为冲沟，双沟同源。其边界以地形陡缓及变形分布控制，左侧上部以陡坡为界，下部以冲沟为界，右侧以冲沟为界，后缘以圈椅状陡坡为界，前缘以最下面一级台阶前面的陡坡为界(图2、图3)。

2 滑坡稳定性验算

2.1 稳定性宏观判断

通过天然断面和钻孔勘查，结合现场对滑坡体周边进行详细调查，找出有力证据[2]——滑面，用以确定滑体及其物质特性。

图2 滑坡体平面图Fig.2 Plan sketch

图3 滑坡体剖面图Fig.3 Landslide section

该滑坡体内的物质结构较松散，孔隙度较大，有利于雨水下渗，能使原有的滑动面进一步软化，在强降雨等不利因素影响下易产生滑动破坏。现场调查知，坡面的变形迹象主要集中在滑坡体中部的集镇和中前部的村民聚居区，滑坡前缘陡坡上植被茂密，无明显的变形迹象。经过对滑坡结构特征、可能产生剪出口的位置等情况的分析判断，其整体处于稳定状态，而中部人类活动较多，对滑坡的稳定性影响较大，且裂缝等变形迹象大多都发生在滑坡的中部，所以滑坡中部稳定性较差，在突发暴雨影响下很有可能从地形陡缓交界处剪出。

2.2 滑坡稳定性计算的模型与方法

选择勘查2-2′工程地质剖面作为滑坡整体稳定性验算剖面。选择剖面2-2′、剖面3-3′、剖面4-4′、剖面5-5′作为1号强变性区稳定性验算剖面；选择剖面8-8′、剖面9-9′、剖面10-10′、剖面11-11′作为2号强变形区稳定性验算剖面。滑体坡面地形线及滑面简化为折线，建立折线形计算模型。

采用刚体极限平衡法的传递系数法定量分析计算其稳定性与剩余下滑推力。

2.3 计算工况、参数及稳定状态划分标准

考虑三种工况：工况一为“自重+地下水+天然状态”；工况二为“自重+地下水+暴雨+地表荷载(连续降雨)”；工况三为“自重+地下水+地表荷载+地震荷载”。

计算参数主要包括滑体土容重及滑带土的抗剪强度参数(C、φ值)，均采用勘查成果建议值(表1、表2、表3)。

表1 滑体土抗剪强度参数综合取值表

Table 1 Integrated values for shear strength parameters of sliding soil

指标重度/kN·m-3抗剪强度C/kPaφ/°天然状态20.515.021.1饱和状态21.27.818.8

表2 滑带土抗剪强度参数综合取值表

Table 2 Integrated values for shear strength parameters of slip soil

指标抗剪强度指标室内试验反演分析综合取值天然状态内聚力C/kPa—15.021.1内摩擦角φ/°—11.718.8饱和状态内聚力C/KPa10.710.510.5内摩擦角φ/°10.19.59.5

表3 滑坡稳定状态划分

2.4 计算结果及评价

按上述的计算模型、计算工况及计算方法，对坪子山滑坡稳定性进行了校核验算，对滑坡体的整体和各强变形块的验算结果如下。

(1) 滑坡整体稳定性验算

滑坡整体在天然工况下稳定，在暴雨及地震工况下基本稳定(表4)。

表4 滑坡整体稳定性验算结果汇总表

Table 4 Stability checking calculations for the whole landslide

计算剖面工况条件稳定系数稳定状态安全系数剩余下滑推力/kN·m-1勘查剖面2-2'工况一1.30稳定1.200工况二1.14基本稳定1.100工况三1.13基本稳定1.100

(2) 1号强变形区稳定性验算

1号强变形区在天然工况下稳定，暴雨工况下欠稳定，地震工况下基本稳定。本次施工图设计还验算了布置抗滑桩之后，桩前剩余滑块稳定性：1号强变形区桩前剩余滑块在天然和地震工况下稳定，在暴雨工况下基本稳定-稳定(表5)。

表5 1号强变形区稳定性验算结果汇总表

Table 5 Stability checking calculations for No.1 Sub-zone of strong deformation

计算剖面工况条件稳定系数稳定状态安全系数剩余下滑推力/kN·m-12-2'工况一1.24稳定1.200工况二1.04欠稳定1.10118.5工况三1.08基本稳定1.1076.93-3'工况一1.21稳定1.200工况二1.03欠稳定1.10132.7工况三1.06基本稳定1.1083.54-4'工况一1.23稳定1.200工况二1.01欠稳定1.10143.8工况三1.05基本稳定1.1098.35-5'工况一1.28稳定1.200工况二1.04欠稳定1.10124.6工况三1.09基本稳定1.1075.8

(3) 2号强变形区稳定性验算

主要对2号强变形区稳定性的两种情况进行验算：①整体稳定性：在天然工况下稳定，暴雨工况下欠稳定，地震工况下基本稳定(表6)；②次级滑块沿次级潜在滑面稳定性：在天然工况下稳定，暴雨工况下欠稳定，地震工况下基本稳定(表7)。

表6 2号强变形区稳定性验算结果汇总表

Table 6 Stability checking calculations for No.2 Sub-zone of strong deformation

计算剖面工况条件稳定系数稳定状态安全系数剩余下滑推力/kN·m-18-8'工况一1.29稳定1.200工况二1.04欠稳定1.10614.5工况三1.06基本稳定1.10325.39-9'工况一1.34稳定1.200工况二1.04欠稳定1.10642.6工况三1.11基本稳定1.10010-10'工况一1.25稳定1.200工况二1.03欠稳定1.10634.8工况三1.08基本稳定1.10298.411-11'工况一1.25稳定1.200工况二1.04欠稳定1.10605.3工况三1.12基本稳定1.100

表7 2号强变形区次级滑块稳定性验算结果汇总表

Table 7 Stability checking calculations for the secondary slides in No.2 Sub-zone of strong deformation

计算剖面工况条件稳定系数稳定状态安全系数剩余下滑推力/kN·m-18-8'工况一1.23稳定1.200工况二1.03欠稳定1.10348.7工况三1.14基本稳定1.1009-9'工况一1.22稳定1.200工况二1.02欠稳定1.10392.6工况三1.11基本稳定1.10010-10'工况一1.26稳定1.200工况二1.03欠稳定1.10398.4工况三1.09基本稳定1.10185.611-11'工况一1.21稳定1.200工况二1.03欠稳定1.10336.5工况三1.12基本稳定1.100

3 滑坡发展变化趋势预测

坪子山滑坡破坏模式为牵引式滑动。主要由1号强变形区和2号强变形区(包括两级台坎)组成，从空间分布看这两个变形区上、下不相连接，形成机制上基本独立，相互影响小，由各自微地形控制；但1号强变形区和2号强变形区都受滑坡整体稳定性的控制，其任一变形区的变形破坏又可能改变坪子山滑坡滑体空间结构特征，也改变滑坡地下水条件，对滑坡整体稳定性的影响不容忽视。

经计算后综合分析知，坪子山滑坡整体上在天然工况下处于稳定状态，在暴雨及地震工况下处于基本稳定状态；1号强变形区在天然工况下处于稳定状态，在地震工况下处于基本稳定状态，在暴雨工况下处于欠稳定状态；2号强变形区整体在天然工况下处于稳定状态，在地震工况下处于基本稳定状态，在暴雨工况下处于欠稳定状态；2号强变形区第一台阶(沿潜在剪出口)在天然工况下处于稳定状态，在地震工况下处于基本稳定状态，在暴雨工况下处于欠稳定状态。

综上，坪子山滑坡整体稳定性较好，局部强变形区稳定性较差，安全储备不足，在降雨作用下，失稳的可能性大，且强变形区人类工程活动集中，已有多处发生变形破坏，因此对其进行防护必要而紧迫。

4 滑坡治理工程设计

鉴于坪子山滑坡局部稳定性差，危害性大，由于该滑坡体上、下高差大，呈长条状，台坎分布较多，在治理设计中，应根据地形和计算时可能产生潜在滑面等多种因素综合考虑，有针对性地设置支挡工程，使本滑坡治理施工投入最少的资金，起到最大的加固防护作用，阻止滑坡产生变形破坏。

4.1 治理总体方案的确定

坪子山滑坡为浅层松散覆盖层滑坡，整体上基本稳定性，局部强变形区稳定性较差，居民多集中分布在滑坡体的强变形区内，因此防治工程应主要针对强变形对居民有威胁的地段，同时对滑坡进行整体监测。防治工程主体宜采用抗滑桩，根据滑坡为长条形、有两个强变形区、三个潜在剪出口等特点，设计抗滑桩为三级支挡；考虑到滑坡的主要诱发和影响因素为降雨和地面渗水，除抗滑桩支挡阻滑外，辅以截排水沟、封填裂缝等常规手段。经综合分析后采用“三排抗滑桩分级支挡+截排水沟”的治理方案(图1、图2)。

(1) 抗滑桩：①在1号强变形区居民房屋前缘平台布置一排抗滑桩，共9根，用以阻止1号强变形区的变形和后缘滑体由1号强变形区的滑动牵引而导致的变形破坏；②在2号强变形区前缘陡坡顶部布置一排抗滑桩，共31根，用以阻止2号强变形区的变形破坏；③由于2号强变形区中、上部第一台阶前缘，经搜索滑面验算知，可能沿中部次级剪出口发生剪出，因此在2号强变形区第一台阶前缘布置一排抗滑桩，共29根，用以阻止次级剪出，并分担第二台阶抗滑桩的荷载。

(2) 截、排水沟及监测：①在滑坡后缘约10 m外，沿天然地形布置截水沟一条，两端接于滑坡体两侧的天然冲沟内；②滑坡中部2号强变形区的公路里侧有一边沟，但由于滑坡体的滑动变形多处损毁，平日从沟道内排泄的生活废水较多，为防止地表水的下渗，设计对该段公路边沟进行疏通和修复；③坡上多处原有排水沟已遭到变形破坏，但有的仍在使用，设计时对破损段排水沟进行修复；④在滑坡体上设置了监测点，用以掌控坡体的位移情况。

4.2 分项设计

(1) 抗滑桩工程

抗滑桩工程是坪子山滑坡治理工程的主体工程，其内力、结构计算按K法计算，按照不同部位荷载要求，共有6种桩型。

A型桩以剖面2-2′控制，共2根，桩后设计推力为120 kN·m-1，换算为水平推力为118 kN·m-1，按三角形分布。截面1.0 m×1.5 m，间距5.0 m，桩长13 m，嵌入基岩深度约5 m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图4)。

图4 A型桩配筋图Fig.4 Reinforcing bars for type A piles

B型桩以剖面3-3′、4-4′和5-5′控制，共7根，桩后设计推力为150 kN·m-1，换算为水平推力为148.5 kN·m-1，按三角形分布。截面1.0 m×1.5 m，间距5.0 m，桩长14 m，嵌入基岩深度约6 m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图5)。

图5 B型桩配筋图Fig.5 Reinforcing bars for type B piles

C型桩以剖面8-8′和11-11′控制，共14根，桩后设计推力为350 kN·m-1，换算为水平推力为348.6 kN·m-1，按三角形分布。截面1.5 m×1.8 m，间距5.0 m，桩长18 m，嵌入基岩深度约8 m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图6)。

图6 C型桩配筋图Fig.6 Reinforcing bars for type C piles

D型桩以剖面9-9′和10-10′控制，共15根， D型桩桩后设计推力为400 kN·m-1，换算为水平推力为397.8 kN·m-1，按三角形分布。截面1.5 m×2.0 m，间距5.0 m，桩长18 m，嵌入基岩深度约8m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图7)。

图7 D型桩配筋图Fig.7 Reinforcing bars for type D piles

E型桩以剖面8-8′和11-11′控制，共16根， E型桩桩后设计推力为250 kN·m-1，换算为水平推力为248.6 kN·m-1，按三角形分布。截面1.2 m×1.5 m，间距5.0 m，桩长16 m，嵌入基岩深度约7 m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图8)。

图8 E型桩配筋图Fig.8 Reinforcing bars for type E piles

F型桩以剖面9-9′和10-10′控制，共15根， E型桩桩后设计推力为300 kN·m-1，换算为水平推力为298.4 kN·m-1，按三角形分布。截面1.2 m×1.8 m，间距5.0 m，桩长16 m，嵌入基岩深度约7 m。桩身采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土。抗滑桩受力筋采用 HRB335钢筋，箍筋采用 HPB235钢筋(图9)。

图9 F型桩配筋图Fig.9 Reinforcing bars for type F piles

(2) 截、排水沟工程

截水沟工程是坪子山滑坡治理的重要辅助工程，没用滑坡后缘的通村公路的边沟，全长202.5 m，经沟道截断坡上汇水，其设计断面形状为梯形，底宽0.3 m，深0.5 m,壁厚0.2 m，沟道内侧坡率1∶0.25，采用M7.5浆砌片石，底设0.2 m厚砂卵石垫层。每隔10 m设置伸缩缝，采用沥青木板材料，厚20 mm；在拐弯处或者坡率变化较大处增设伸缩缝，陡坡设置跌水，跌水末端与天然冲沟相接处设置消能井，跌水和消能井采用C20砼浇筑。

排水沟工程仍以修复为主，包括滑坡体上的2号强变形区中部公路边沟的损坏或堵塞段，坡体上另有三段排水沟发生变形破坏，采用人工修复，与原排水沟结构尺寸一致，采用M7.5浆砌石材料(图10)。

图10 截、排水沟大样图Fig.10 Catch and drain ditches

(3) 监测设计

鉴于坪子山滑坡整体稳定性较好，对滑坡整体稳定性的监测仍沿用群测群防监测，加强对房屋裂缝变化的观测。本次治理工程主要针对局部强变形区，监测方案应重点针对施工期变形监测及竣工后的监测。

本次在抗滑桩桩顶设置了8个位移监测点，成桩过程中在抗滑桩受力主筋上选2～3束钢筋在滑面处安装压力传感器，共设置了5个应力应变监测点。

5 结语

(1) 在滑坡地质灾害的工程治理设计中，应将实地核实的地形情况与室内计算搜索的滑面剪出口进行验证，经充分论证后确定出切合实际的综合防治方案，以满足工程实施后消除滑坡灾害体的危害、切实保障人民群众的生命财产安全的目的。

(2) 通过对形态上呈长条形、地形起伏台坎多、前后缘高差大等特点的滑坡分析研究，治理设计时将室内验算与结合现场调查相结合，分级设置支挡工程进行治理，是最为有效的防治措施。

(3) 本滑坡的施工图设计是针对居民集中的危险区进行，经计算及综合分析知，1号强变形区和2号强变形区在暴雨工况下处于欠稳定状态；2号强变形区第一台阶(沿潜在剪出口)在暴雨工况下处于欠稳定状态。因此，对该滑坡采用了三排抗滑桩进行分级支挡，辅以截、排水措施，设计思路正确，作者认为是对症下药和行之有效的典型案例。

(4) 工程措施是阻止滑坡继续下滑和产生变形破坏的重要手段，要取得显著的治理效果，应注重对现状环境的改良。本滑坡体之上现状的土地开垦率很高，且多处为水田，灌溉用水量较大，而水田和灌溉用水的入渗，也是影响滑坡稳定性的重要因素之一。为防止水田渗漏入渗到滑坡体内影响治理效果，当地政府应引导民众“退田还耕”或“退田还林”，减少灌溉用水；滑坡体上的居民房屋荷载和生活用水对滑坡的不利影响也不容忽视，建议主管部门停止滑坡体上建房征地的审批。

[1] 曹树波，李海波，等.四川省宁南县坪子山滑坡治理工程施工图设计报告[R].2013.

[2] 曾四和.浅谈滑坡勘查中滑面判别法[J].成都：四川省地质学报，2010，30(35):74.

TREATING SHALLOW STRIPPED LOOSE LANDSLIDES BY SECTIONAL RETAINING

CENG Si-he，CAO Shu-bo

(Sichuan Institute of Nuclear Geology, Chengdu 610061, China)

The features of such landslides make it necessary to take the anti-slide measure of sectional retaining in accordance with the drainage system. The treatment design of the Pingzishan landslide is taken as an example to study the design of sectional retaining measures.

landslide; pile top cut; sectional retaining; comprehensive treatment

1006-4362(2014)01-0087-07

2013-10-08 改回日期： 2014-01-18

P642.22

A

曾四和(1969- )，男，重庆合川人，高级工程师，从事水工环勘查、设计和研究工作，曾多次在“水科学与工程技术”、“四川地质学报”、“中国地质灾害与防治学报”、“西北水力发电”及“地质灾害与环境保护”等刊物上发表学术论文。