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标题 南水北调中线总干渠膨胀土渠段滑坡处理方案比较
范文 吕玉峰+王永亮

摘要：南水北调中线工程穿越膨胀土（岩）渠段长约3868 km。膨胀土（岩）渠段开挖后，由于土体含水量变化、裂隙发育等原因，产生胀缩变形，最终影响渠坡稳定，导致发生滑坡。滑坡既有浅层滑坡，也有深层滑坡，现结合施工现场发生的典型滑坡，分析滑坡发生原因，对滑坡处理方案进行分析比较，为膨胀土渠区段的滑坡处理提供技术参考。
关键词：南水北调；膨胀土（岩）；滑坡；处理方案
中图分类号：TU433文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0138-03
The landslide treatment schemes of the expanded soil section in the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project
LYU Yu-feng1，WANG Yong-liang2
（1.Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project，Beijing 100038 China ；
2.Hebei Provincial Academy Water Resources，Shijiazhuang 050051，China）
Abstract：The length of the South-to-North Water Transfer Project general canal involving the expansive soil （rock） is approximately 3868 km.Expansive soil exaction changed the moisture content and the development of fracture，which make the Expansive soil swell and shrinkage and finally affect the canal slope stability .There are Shallow landslide and deep seated landslide of expansive soil.Combined the typical landslide in the construction site，this paper discusses the happen of landslide and comparison of landslide treatment schemes，which provides a reference for the relevant research and engineering projects.
Key words：South-to-North Water Transfer Project；expansive soil （rock）；landslide；treatment scheme
南水北调中线工程总干渠穿越膨胀土（岩）渠段累计长约3868 km，膨胀土（岩）地层中存在大量的软弱结构面（裂隙），裂隙面光滑，抗剪强度低，对渠道边坡稳定影响大；裂隙产状虽有一定规律，但具有很强的区域性；裂隙的密度、延展性与膨胀土（岩）的膨胀特性、地层埋置深度存在一定的关系；裂隙面多没有厚度或厚度极薄，分布复杂，常规工程地质钻孔勘察难以准确查明坡体中的结构面。总干渠陶岔至沙河南段从2010年开工到2013年，发生大小滑坡100多处，既有坡面0～4 m范围内的浅层滑坡，也有深达十几米深的深层滑坡，滑坡基本特点都是沿着膨胀土的裂隙结构面或土（岩）界面滑动。
滑坡发生后，需要及时进行处理，处理方案既要保证渠段安全稳定，又要经济可行，本文结合施工现场典型的滑坡型式分析滑坡发生原因，对滑坡的处理方案进行分析比较，并根据比较成果提出经济可行的滑坡处理方案，为膨胀土开挖渠段的滑坡处理提供技术参考。
1典型滑坡
总干渠河南淅川某渠段渠坡发生滑移变形，滑坡沿渠道纵向分布范围大约160 m，滑体由原坡积层和原中更新统粉质黏土组成，以中膨胀土为主。其平面形态呈扇形，后缘位于右岸渠顶施工便道，坡肩一带见有弧形拉裂缝，前缘位于1级马道附近，呈舌状隆起。根据变形程度和地形特征，可将滑坡分为滑移区和牵引变形区两部分， 1级马道（滑坡前缘）至2级马道间为滑移区，区内坡面极破碎，裂缝众多，滑坡陡坎处推测深度约4 m，土体结构疏松，多呈饱水状，地下水沿剪出口渗出，坡脚积水；2级马道至坡顶（滑坡后缘）为牵引变形区，坡面相对完整，发育较多拉裂缝，裂缝大体顺渠道方向展布，平直或弯曲，近直立，略倾渠道，规模一般不大，宽度一般小于5 cm，可探深度多小于10 m，延伸长10 m至40余m，个别规模较大的裂缝宽约15 cm，可探深度15～2 m，延伸长度80余m。滑坡前缘宽约160 m，垂直渠道方向长约60 m，推测滑移区最大厚度约5 m，变形区厚度2～4 m，总体积约2×104 m3。滑坡地质横剖面如图1所示。计算时采用的力学参数如下。
水平滑带：凝聚力c=103 kPa，内摩擦角φ=98°。
水平滑面：凝聚力c=10 kPa，内摩擦角φ=9°。
滑体：凝聚力c=10 kPa，内摩擦角φ=14°。
回填的弱膨胀土：凝聚力c=40 kPa，内摩擦角φ=22°。
图1淅川某渠段右岸滑坡地质横剖面
2滑坡处理方案
2.1开挖清除方案
根据滑坡的形态，将滑坡体全部清除，由于需要保持坡顶施工道路的畅通，开挖清除后的滑坡底部临时边坡较陡，为确保施工临时边坡的稳定，在完全清除后的临时边坡坡脚处设置抗滑桩，经采用通用条分法（M-P）进行稳定分析计算，加抗滑桩后临时边坡在施工期的边坡稳定安全系数为1102，满足规范不小于11的要求，见图2及图3。
图2滑坡清理范围
图3设置抗滑桩后边坡施工期（安全系数为1102）
滑坡清除后，采用弱膨胀土回填，表层外包1 m厚的水泥改性土，回填至原结构设计断面，经过采用通用条分法（M-P）进行稳定分析计算，处理后的渠坡在完建及检修工况下的边坡稳定安全系数为1532，满足规范不小于12的要求，见图4。
图4完建与检修工况边坡（安全系数为1532）
2.2部分清除+抗滑桩方案
由于滑坡全部清除，需要增加临时征地、取土和弃土，同时开挖回填过程中，由于时间较长，坡面暴露面积大，可能会导致发生新的浅层滑坡，因此，在滑坡处理过程中，采取部分清除+抗滑桩方案，即保留滑坡底步部分形状较好的滑坡体，在滑坡开挖至一定高程后，在坡体中打入抗滑桩，经过采用通用条分法（M-P）进行稳定分析计算，设置抗滑桩后，滑坡处理过程中的施工期边坡稳定安全系数为1103，满足规范不小于11的要求，见图5及图6。
图5部分清除+抗滑桩方案
图6设置抗滑桩后边坡（施工期安全系数1103）
部分滑坡清除后，采用弱膨胀土回填，表层外包1 m厚的水泥改性土，回填至原结构设计断面，经过采用通用条分法（M-P）进行稳定分析计算，处理后的渠坡在完建及检修工况下的边坡稳定安全系数为1286，满足规范不小于12的要求，见图7。
图7完建与检修工况边坡（安全系数1286）
2.3滑坡原因及处理方案分析比较
（1）滑坡原因。
经过现场抽槽进行分析，此滑坡发生的原因如下。
①渠坡土体发育长大裂隙及裂隙密集带，裂隙优势倾向坡外，裂隙充填物以亲水矿物为主，其抗剪强度极低；为不利弱面。
②上部土体根孔及陡倾角裂隙发育，雨水和地表水易沿其下渗，进一步软化不利弱面。
③开挖后长时间裸坡，坡面保护及引排水措施不力。
④深挖方造成土体卸荷。
⑤渠顶施工便道上重型车辆产生动荷载。
⑥临时坡面开挖呈台阶状，未及时削坡减载。
⑦施工期间经历多次降雨。
（2）处理方案分析比较。
前述两种方案的滑坡处理主要工程量对比见表1。从工程量对比表可以看出，第一种方案虽然设计简单，处理后边
表1不同滑坡处理方案估算主要工程量
滑坡体全部清除方案处理方案主要工程量
保留部分滑坡体的处理方案主要工程量
新增开挖方量：90 951 m3新增弱膨胀土回填：65 926 m3
新增C30混凝土：653 m3新增钢筋：95 t
新增开挖方量：5 6230 m3新增弱膨胀土回填：40 918 m3
新增C30混凝土：556 m3新增钢筋：81 t
坡稳定安全系数高，但工程量大，施工期长，不利于快速施工，因此经过比选，选用第二种做为此滑坡的处理方案。
3结语
从典型滑坡的处理分析可知，由于膨胀土内部天然分布着较多的裂隙，使其天生具有“内伤”，容易产生滑坡，当膨胀土含水量发生改变时，胀缩作用将使膨胀土产生新的裂隙或原有裂隙产生扩展，同时裂隙的存在使土体强度不均匀和复杂化，所以裂隙的分布、规模和产状控制了膨胀土边坡滑坡的发生。除了土体自身的裂隙外，外界的天气、环境、地形等因素也对滑坡的发生起诱导因素。因此，在膨胀土滑坡处理过程中，应根据具体工程地质条件分析滑坡破坏模式、破坏机理及诱发因素，结合滑坡的范围、深度、方量、地下水情况，进行方案比较，制定相应的处理方案，使滑坡处理既技术可行、施工方便，又经济合理。
参考文献：
[1]NSBD-ZXJ-2-01，南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求[S].
[2]NSBD-ZGJ-1-36，南水北调中线一期工程总干渠填方渠道施工技术规定（试行）[S].
[3]NSBD-ZGJ-1-37，南水北调中线一期工程总干渠渠道水泥改性土施工技术规定（试行）
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更新时间：2025/4/17 16:24:20