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台阶式进占法和抛石挤於法在滑坡治理中的应用

更新时间:2009-03-28

1 陆浑灌区概况

陆浑灌区是河南省大型灌区,位于豫西丘陵山区,横跨黄河、淮河两大流域,灌溉涉及嵩县、伊川、汝阳、偃师、汝州、荥阳等县市,共计62个乡镇,649个行政村,涉及人口151.06万人。灌区现有总干渠1条,分干渠4条,长277.80 km,支渠49条,长232.30 km,干支渠建筑物2 098座。目前有效灌溉面积4.17万hm2

陆浑灌区穿越丘陵山区,沟壑众多,现有干渠各类填方坝319座,最大坝高34.20 m,最大坝长444 m,坝体多为粘土坝。

陆浑灌区始建于20世纪70年代,因当时技术、设备及质量控制水平有限,多数填方坝填筑碾压质量较差,普遍干容重在1.25~1.55 t/m3之间,干渠通水时,跑冒滴漏及管涌现象时有发生,进而导致有些填方坝出现滑坡。因汛期或通水期要求,填方坝滑坡急需在短时间进行抢修,以继续服务于防汛和通水灌溉要求,而填方坝滑坡抢修,因其位于沟道,交通不便,全部清运滑坡体,并将下部软基清挖,土方量巨大,抢修任务非常艰巨。且因抢修投资局限,坝体土区堆弃局限,导致彻底清挖不太现实,且费工费时,投资加大。

为解决此类问题,最大限度减少挖填土方量,缩短工期,同时确保滑坡治理彻底有效,文章根据几座抢修坝体实际现场经验,总结出台阶式进占法和抛石挤於法用于此项抢险处理,能够缩短工期,减少投资。

(6)提升科技支撑。加强覆盖水环境质量、重点污染源、生态状况的洞庭湖区生态环境监测网络建设,建立水质监测预警系统;设立洞庭湖保护和治理科技专项,集中优势科研力量,加强基础课题研究,查清污染成因,提出治理对策,尤其是总磷、总氮治理;围绕生活废水低成本处理、饮水安全保障等方面加大先进适用技术及装备研发和示范推广力度,推动精准治理、精细化管理。

2 填方坝滑坡特性

大大减少填方开挖和回填量,节约投资。如果采用传统处理滑坡方案,首先要清运滑坡体,然后将滑坡面以下软基或软泥全部挖运走,重新填筑含水量适中的土体,这需要增加50%~70%的挖填量。采用抛石挤於法和台阶式进占法,只需开挖至滑坡面,采用台阶式进占,可以减少挖填方量40%~60%,对于节约投资效果明显。且采用以上两种方法施工,可以将滑坡体就近坝脚堆放,减少运距,节约投资。

基坑浸水试验的设计、观测以及稳定条件皆按GB 50025—2004《湿陷性黄土地区建筑规范》 [12]标准进行操作,具体方法如下:

重要性和危险性。因填方坝属于渠道必不可少的建筑物,一旦出现滑坡,随时可能导致决堤等较严重的次生灾害,直接威胁坝体下游沟道及两岸居民人身和财产安全。

印度紫檀林下种植金花茶的林下经济“双珍”模式不仅有效促进了农民就业增收,带动了当地种植业、加工业、贸易业和旅游业等行业的持续共同发展,加速了社会主义新农村建设的步伐。同时,也使珍稀植物得到保护利用,提高了森林覆盖率,改善了生态环境,有利于保持水土、涵养水源、调节气候,对促进城乡绿化环境起到重要作用。建议在技术上、资金上大力支持此“双珍”模式,促进林下经济快速发展。

因高填方坝滑坡,滑坡面以上土体工程量清理任务较大,且道路交通不便,滑坡面以下土体,大多未发生滑动,只是含水量较高的软泥,如果清挖,深不见底,且工程量巨大。全部开挖外运土堆土区距离近无法堆弃,运离远造成投资加大。

中午,去美食街,充了两百元的卡。一律熟悉的各色小吃,一路走过,如若故人重逢,简直要落泪。徘徊了又徘徊,最后,要了一碗牛肚炒面,配一碗老鸭汤。妹妹给孩子们点了牛肉炒饭,她自己要了渣肉蒸饭配赤豆酒酿。老鸭汤火候掌握得好,汤汁清澈,碧湾湾的。江南人永远那么精致——把鸭汤烧滚,下一块豆腐皮,下一点粉丝,最后再另给一袋小米锅巴,反复叮咛:不要一起放进去啊,要随放随吃。我点点头,都离开了,老板娘还不忘添一句:一块块地泡着吃啊。端一碗老鸭汤慢慢走,旁边的餐桌旁,有人正饕餮凉拌面,比粉丝还要细的面,春风拂面的样子,亮汪汪的,被人麻利地嘬着,一半在嘴里,一半拖在碗里——人间至乐图,莫非如此。

2.1 抢修设计方案难以确定

填方坝滑坡后,上部滑坡面裸露,但是中下部滑坡面因滑坡体土方堆弃而埋入土中,土体含水量很高或饱和,滑坡面不明显,且滑坡面以下需要清理的滑坡体深度难以确定,虽然可以挖探坑进行测算,但是在高填方坝处,挖掘机探坑下挖5 m深仍不见底,无法精确测量滑坡体深度。同时,滑坡面以下土体相对稳定,只是含水量较高而已。所以在设计开挖深度和计算开挖工程量时依据较少,很难设定和计算。

2.2 挖填方工程量较大

抢修时效性。一旦坝体出现滑坡,导致渠道不能正常运行,直接影响防汛安全、输水安全和下游抗旱灌溉,尤其是在旱情严重时,抓紧抢修时间紧迫。

2.3 滑坡面以下软基处理难度大

滑坡面以下多为含水量饱和或半饱和土体,如果全部清挖,工程量及投资增加,施工难度也加大,几乎要将整个坝体全部开挖后重新回填,一是必要性不强,二是投资增加近乎翻翻。

3 滑坡抢险处理设计方案确定

针对填方坝滑坡特性,在缩短工期、减少投资的前提下,又能确保滑坡治理有效,滑坡面以下土体尽量少挖或不挖,在采用抛石挤於法和台阶式进占法后,确定滑坡抢险处理方案,不仅大大减少投资,缩短工期,而且效果良好。

一般来说,采购实验教学设备主要采用招标采购、定点采购和随机采购。如果采购的仪器设备数额巨大,一般由政府和财政局进行招标。而价钱比较低,数量比较多的实验仪器,一般都由高校进行定点采购,但是在采购的时候要注意不能违反政府相关规定。设备采购到位之后应该及时建立档案标签,同时进行台账的登记。

3.1 清理滑坡体

首先要沿着滑坡面,将基面以上滑动土体全部清挖,就近堆在坝脚或以外沟道内,以增加填方坝坝脚抗滑能力,而且减少运距,节省投资。清理滑坡体一定要清挖至滑坡面以下10~20 cm。

3.2 滑坡脚基面抛石挤於法处理

4.1.2 增加滑坡面结合度,提高坝体质量

  

图1 抛石挤淤法处理滑坡体示意图

3.3 台阶式进占法分层填筑

在滑坡脚基面处理完成后,在排水廊道及反滤料施工完成后,即可分层填筑碾压。碾压使用外运粘土,含水量控制在13%~17%,以击实实验最优含水量为准。填筑每层控制在25~30 cm,根据碾压机械大小和现场碾压试验情况确定。

为增加滑坡面新填筑坝体和老坝体结合,避免再次出现滑坡,要采用台阶式进占法。首先,在新填筑层填土前,沿着滑坡面,从填筑基面水平向老坝体开挖30~50 cm宽,具体尺寸依照坝体外坡坡比情况确定,确保进占累计宽度不大于基面边线距离堤顶内侧开口线水平投影之间的距离。也可以碾压2~3层向老坝体水平开挖0.50~1 m距离进占,使滑坡面结合处形成台阶式齿牙结合,通过上层碾压,逐步将下层老坝体进行震动夯实加固,同时增加滑坡面结合度。

4 抛石挤於法和台阶式进占法应用优缺点及效果分析

4.1 优点

填方坝多在汛期和通水期出现滑坡,具有以下几个特点:

4.1.1 大大缩短工期

自2008年,胶州市开展优质生产示范区项目,进行胶州市大白菜试验中心建设。胶州市联合胶州大白菜协会,从育种、种子、收获、包装等环节对胶州大白菜进行优化。截止2010年底,有4家胶州大白菜种子开发企业注册资金超过550万元,有6家胶州大白菜加工企业其加工能力超过1200吨。

因滑坡一般发生在汛期或通水期,抢修时滑坡面以下土体含水量近乎饱和,不开挖走,又无法碾压,需要采用开挖、排水、降水等多种措施施工,不仅工程量增加,而且拖延工期。采用以上两种方法施工,不需开挖滑坡面以下土体,只需要处理好滑坡脚基面,逐层台阶式碾压,并能将坝体多余水量通过反滤体、排水暗管或廊道排出坝外,大大减少工程量,加快施工,缩短工期。

滑坡脚基面处理,对于护坡抢修处理至关重要。滑坡坡面要按照自然比以下坡度削坡,一般控制在不陡于1:1.50,尽量放缓坡度。滑坡脚处基面因土体含水量饱和或成为软基,需要开挖至滑坡面以下,然后进行平整,并抛石挤於。抛石选用普通卵石即可,粒径控制在10~20 cm,每层50 cm左右,控制在2层左右。先将大粒径卵石倒入滑坡脚基面,使用挖掘机或铲车平整压实,压实过程要随摊铺,随碾压,并将挤出淤泥及时挖出,抛到坝外,经多次、多层填入大粒径卵石,多次清挖挤出高含水量土体,逐步增强基面承载力,最终堤基承载力达到90 kN/m2以上后,再次将滑坡脚处滑坡面以内软土体开挖50 cm宽,填入反滤料,埋设排水暗管或砌筑排水廊道,引出坝外。然后,铺设30~50 cm厚一层砂卵石混合料碾压,最后外运含水量适中的粘土,分层填筑逐层碾压。示意图见图1。

采用台阶式进占方法施工,使新老填土结合面就像牙齿一样紧密咬合,且上层碾压能够覆盖碾压下层土体,提高滑坡面以下土体干容重,进而提高整个坝体质量。新填筑坝体覆压在老土体上,在自重和自然沉降的驱使下,对下部老坝体进行挤压,进而提高坝体干容重,截断部分细小渗流通道,从而提高坝体质量,预防再次出现滑坡等险情。基面采用抛石挤於法施工,不仅提高了滑坡脚基面强度,而且增加了坝脚的抗滑能力,加快了坝体水分排出,减少了滑坡出现概率。

③应用保水剂。在农业大棚区8.8亩(1 hm2=15亩)果园内施用丙稀酰胺类保水剂,保水剂不仅可以吸收水分,还可以将土壤中的水溶性肥料(如氮、磷、钾、肥)等吸收起来,供植物施用,有效减少肥料和农药的渗漏流失,减轻面源污染。根据北京地区降水量特点,保水剂吸水能达其最大吸水倍数的70%~80%。

对于地下水丰富的沟道填方坝,采用以上两种方法施工效果尤为良好。

4.2 缺点

上述两种方法适用于灌区渠道3级以下粘土堤防,且无防渗心墙的坝体,主要防渗方式在渠内完成,坝体不承担主要防渗功能,且使用时,堤防至少要有1/4以上老坝体存在并较为稳定。

5 实例效果对比分析

5.1 东一干渠马蜂沟左坝滑坡治理

2003年8月汛期,东一干渠马蜂沟左坝出现滑坡,滑坡体从堤顶1/2宽度处滑下,順渠长度115 m,当时采用滑坡脚抛石挤於和台阶式进占法综合施工,处理后,至今近15 a,坝体稳定,未发现有任何滑动迹象。

5.2 东一干渠牛沟渡槽进口右岸治理

2010年秋季通水中,牛沟渡槽进口右岸坝体滑坡,滑坡从坝顶4/5宽度处滑下,坝顶宽度只剩下0.50 m宽。为保证年后春灌,及时抢修,当时抢修方案中考虑到渠内混凝土衬砌板完好,只在堤基滑坡脚处采用抛石挤於法方案施工,逐层碾压起,因滑坡面坡比较陡,只有1:0.50,未削坡,未采用台阶式进占法施工。最终新筑坝体完好稳定,但是从新老结合部裂一条通缝,渗水从新老结合处排水廊道排出,最终只能再次灌浆加固才算稳定。

5.3 东一干渠牛沟渡槽左岸滑坡治理

2011年春季通水灌溉中,东一干渠牛沟渡槽左岸老土因渗水出现滑坡。此次滑坡治理借鉴右岸处理方案,在滑坡脚基面采用抛石挤於,然后逐层台阶式进占填土碾压至坝顶,运行7 a,至今稳定,效果良好。

 
张平
《河南水利与南水北调》2018年第04期文献

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