川氣東送管道某滑坡變形特征及治理措施

遵義師范學(xué)院工學(xué)院，貴州 遵義 563006

川氣東送管道工程是國家“十一五”重點工程，該工程始于川東普光，末站上海，途經(jīng)四川、重慶、湖北、安徽、浙江、上海等六省市，干線呈近東西向延伸。此外還包括普光～上海干線，川維、南京、常州、蘇州等4 條支線以及達化專線，管道全長約2220km。該工程于2007 年8 月正式開工，于2009 年12 月實現(xiàn)全線投產(chǎn)。

川氣東送管道穿越川東-渝東山區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地貌形態(tài)多樣、地形起伏大、地質(zhì)災(zāi)害突出且類型多樣。受連續(xù)降雨影響，管道穿越位于重慶市梁平縣某滑坡后緣土體產(chǎn)生裂縫并開始向下滑動?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在滑坡中前部修建的條石擋墻多處發(fā)生垮塌，此外在滑坡西側(cè)產(chǎn)生大量拉張開裂的弧形裂縫。調(diào)查期間，該滑坡處于極限平衡狀態(tài)，若滑坡繼續(xù)滑動，可能造成管道破裂，將會帶來巨大的環(huán)境破壞和財產(chǎn)損失。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征

該滑坡位于渝東山區(qū)重慶市梁平縣合興鎮(zhèn)（管道里程YL526～CQDS112），屬侵蝕構(gòu)造中低山地貌區(qū)，總體地勢南高北低?；滤幮逼碌匦螢殡A梯狀臺梁，坡向北西，整體坡度約40°。

滑坡區(qū)地層由新到老分別為第四系人工填土（Q4ml）、崩坡積層（Q4col）、侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2S）砂和泥巖地層等，上述巖層均以單斜狀產(chǎn)出，傾角為3°～5°。

滑坡區(qū)屬于暖濕亞熱帶氣候區(qū)域，四季分明，雨量充沛，地下水主要接受大氣降水的補給，主要賦存于第四系人工填土和崩坡積層中的松散介質(zhì)中，由于第四系透水性較強，地下水位較低，雨后運移較快，常以下降泉的形式出露。

2 滑坡體工程地質(zhì)特征

2.1 滑坡空間形態(tài)特征

據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查，滑坡區(qū)在平面上呈現(xiàn)后窄前寬的“條萁”形，前、后緣相對高差約35m；后緣以山頂陡坎為界，前緣以坡底第二級條石擋墻為界，東緣至沖溝邊陡坎，西緣至柑子林?；驴v向由南向北逐次呈階梯狀下降，上段地表坡角約40°～45°，下段地表坡角約30°～35°；坡向近南-北，與地層傾向相同，屬順向坡；滑面為土-巖分界面，主滑方向為W327°N。

滑坡體南-北長約90m，東-西寬60m，平面面積約5000m2；滑體最大厚度10.60m，上段厚度約5.80～9.60m，下段厚度約3.60～8.00m，滑體平均厚度約6.50m，總體積約3.25×104m3（圖1）。

圖1 雨家村滑坡A-A’工程地質(zhì)剖面圖

2.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡的滑體由人工填土和崩坡積土組成，主要物質(zhì)為砂土與粉質(zhì)粘土夾30%～35%的砂巖碎石（土、石比7：3），碎石在豎向和平面空間分布不均勻，滑體厚度由北（前段）向南（后段）增厚，近底部軟塑-流塑狀態(tài)。

滑坡的滑面為土-巖分界面，界面附近具有上覆土層軟塑-流塑、下伏基巖存在軟化和泥化特征?；瑤翞樗缮优c基巖接觸面附近的褐色粉質(zhì)粘土，厚度0.30～0.50m。根據(jù)鉆孔揭露，滑帶深度后緣較深、前緣及中部較淺，綜合判斷滑帶深度為3.60～10.60m。

滑坡的滑床為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2S）互層狀砂、泥巖，傾向為北西，傾角3°～5°?；路秶鷥?nèi)基巖面形態(tài)在縱向上呈折線型，由前緣至后緣基巖面坡度漸陡，前段7°～10°，中段15°～35°，后段30°～45°；基巖頂面附近巖石風(fēng)化強烈，砂、泥巖普遍具軟化、泥化現(xiàn)象。

2.3 滑坡水文地質(zhì)

滑坡區(qū)土體具有一定的孔隙度和連通性，區(qū)內(nèi)地形不利于迅速泄水，降水易在階梯狀斜坡的平臺部位形成地表滯留，并緩慢向下入滲；在持續(xù)降雨條件下，容易在巖-土分界面附近形成局部富集和地下滲流，對覆蓋層底部粘性土進行持續(xù)的浸潤和軟化作用，使之流塑、液化形成軟弱滑帶，并不斷降低滑帶土的抗剪能力，加速斜坡的變形、破壞。

3 滑坡形成機理

3.1 滑坡變形特征

管道建完成后，受連續(xù)降雨影響，滑坡后緣人工填土段發(fā)生沉降、滑移，坡面產(chǎn)生大量的張拉裂縫，致使中～下部坡體上的多級條石擋墻發(fā)生垮塌或變形?，F(xiàn)場調(diào)查顯示，滑坡各部位土體均產(chǎn)生了明顯的變形、破壞：滑坡后緣坡面多處出現(xiàn)貫通的弧形拉張裂縫和坍滑；滑坡中～下部地面多呈弧形拉張裂縫，其主要集中于滑體的西北側(cè)，最長達25m，張開度達5～20cm，局部地面沉降量達30cm。

3.2 滑坡的形成機制與影響因素

滑坡區(qū)后緣坡頂堆積了厚大的松散人工填土，土體中碎石含量較高。因管溝開挖擾動，使土體結(jié)構(gòu)遭到破壞；滑坡區(qū)為階梯狀斜坡地形，不利于迅速泄水，降水易在相對平臺部位滯留，形成地表積水。降水和地表積水沿坡頂松散人工填土和欠壓實的管溝回填土帶向下入滲，在土、巖接觸面附近或碎（塊）石含量較高的地段形成局部富集和緩慢滲流，一方面增大土體自重，降低土體的抗剪強度；另一方面，地下水對松散層底部粘性土進行持續(xù)的浸潤和軟化作用，使其逐漸形成貫通的軟弱帶；而在斜坡上修筑的九級條石擋墻均置基于土體表層，不但未能起到護坡的作用，反而對斜坡形成了不良加載，增大了土體的下滑力。此外持續(xù)的大氣降水使后緣坡頂松散人工填土和管溝作業(yè)帶回填土達到飽和，打破了坡體原有的平衡，導(dǎo)致后緣土體首先產(chǎn)生變形、蠕動，形成對中前段坡體的擠壓、推動，誘發(fā)土坡整體滑動，屬于推移式滑坡。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，滑坡區(qū)的地形和地質(zhì)條件對坡體的穩(wěn)定極為不利，管溝開挖擾動使其獲得了加速發(fā)展的條件，降水直接引發(fā)了滑坡的發(fā)生。

4 穩(wěn)定性分析與評價

4.1 滑坡穩(wěn)定性計算

該滑坡穩(wěn)定性計算采用《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）推薦的傳遞系數(shù)法。根據(jù)對滑坡取樣實驗室測試和對滑坡參數(shù)的反算結(jié)果，該滑坡的穩(wěn)定性計算物理力學(xué)指標取值見表1。

表1 滑坡巖土物理力學(xué)參數(shù)

滑坡區(qū)地處山體斜坡上且本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，因此不考慮涉水和地震荷載。根據(jù)滑坡體在天然狀態(tài)和暴雨時的受力情況，計算工況選取以下兩種：①天然工況：天然自重+地表荷載；②設(shè)計暴雨工況：飽和自重（20 年一遇暴雨）+地表荷載。

根據(jù)滑坡變形特征，對確定的滑動面（A-A’剖面，圖1）進行穩(wěn)定性分析計算，以上兩種工況的穩(wěn)定系數(shù)列于表2。結(jié)果表明滑坡在天然工況和暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易發(fā)生滑動。

表2 不同工況下穩(wěn)定系數(shù)

4.2 滑坡變形宏觀評價

因管溝開挖，破壞了原始坡體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致第四系堆積體局部變形破壞；而降水直接誘發(fā)了滑坡的發(fā)生。該滑坡正處在緩慢滑動階段，整體仍不穩(wěn)定，如再遇強降水，后段滑體將進一步加速滑動，對中前段滑體形成更強烈的擠壓和推移，進而對滑體上的各類設(shè)施造成更大的破壞：一是后緣平臺道路的垮塌、沉陷范圍進一步擴大，破壞程度加??；二是各級護坡?lián)鯄Φ拈_裂、坍塌更為嚴重，甚至可能傾倒；三是滑坡體上近100m 長的輸氣管道產(chǎn)生被彎曲變形，甚至被拉斷，附屬光、電纜被剪斷?；录觿〉钠茐暮蠊謬乐?，必須立即加以防治。

5 滑坡治理設(shè)計

圖2 抗滑樁布置剖面圖

表3 抗滑樁設(shè)計一覽表

滑坡是以地下水對斜坡土體的長期浸潤、軟化為內(nèi)因，降水和地表水下滲為誘因，此外人類工程活動加速發(fā)展而引發(fā)的淺層土體滑坡。綜合考慮滑坡形成的工程地質(zhì)條件及坡體穩(wěn)定性影響因素，結(jié)合滑坡變形特征，以及考慮以保護管道安全為目標的滑坡治理原則，防治工程以分級抗滑支擋為主，輔以地表排水工程。

（1）抗滑支擋工程。支擋結(jié)構(gòu)工程采用抗滑樁，根據(jù)坡體地形、滑面深度、剩余推力取工況②和考慮安全系數(shù)1.15 情況，分別位于高程575.70m 和592.00m 處（圖2）沿東-西向布置兩排抗滑樁（樁間距6m），抗滑樁嵌入下伏中風(fēng)化基巖一定深度（表3）。

（2）排水工程。沿滑坡邊緣外側(cè)5m 處布設(shè)一條截水溝，長度約325m，同時在坡體內(nèi)布設(shè)一道橫向排水溝，排水溝與外側(cè)截水溝相接。

（3）夯填地表裂縫。對坡體上已形成的拉張裂縫進行回填、夯實，阻斷降水、地表水的入滲通道，防止雨季時降水大量滲入坡體而降低土體的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

（1）滑坡發(fā)育在第四系人工填土和崩坡積土組成的邊坡上，滑坡的滑動主要是由于管溝開挖，破壞了原始坡體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其局部變形破壞；而降雨直接誘發(fā)了滑坡的發(fā)生。

（2）滑坡體在天然狀態(tài)和暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡滑動破壞概率大。

（3）該滑坡治理工程已竣工，且治理效果良好。實踐證明，對此滑坡采用抗滑樁+排水工程+夯填地表裂縫的綜合治理措施，很好的解決了滑坡對管道造成的威脅。