放坡填筑在三峽庫區(qū)庫岸邊坡治理中的運用

1、放坡填筑在三峽庫區(qū)人工填土岸坡治理中的運用陳駿峰1 楊宜軍2（1湖北省宜昌市夷陵區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，湖北 宜昌 443100； 2湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，湖北 宜昌443000）摘要：對三峽庫區(qū)填土岸坡變形特征及影響因素進(jìn)行分析，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行了計算評價。分析認(rèn)為人工填土岸坡穩(wěn)定性差，易發(fā)生下沉、開裂、坍塌和泥石流的災(zāi)害。通過對填土岸坡采用放坡填筑的治理措施，達(dá)到治理庫岸變形的目的，防治效果好。關(guān)鍵詞：填土岸坡 穩(wěn)定性差 放坡填筑 治理Slope filling in the Three Gorges reservoir areaof artificial fill slope in the us

2、e of governanceChen Jun Feng 1 Yang Yijun 2 (1 Yiling District, Yichang City, Hubei Province geological environment monitoring station, Yichang, Hubei 443100; 2 terminus geological environment of Hubei Province, Hubei, Yichang 443000) Abstract: Three Gorges reservoir filling slope deformation charac

3、teristics and influencing factors analysis, and evaluation of its stability were calculated. Artificial fill slope stability analysis is poor, prone to sinking, cracking, collapse and debris flow disasters. Through the use of fill slope grading filling control measures, to control the deformation of

4、 the purpose of reservoir banks, the control effect is good. Keywords: Fill Slope Stability Slope filling poor governance0 引言在治理人工填土岸（邊）坡塌岸的方法中，通常采用抗滑、支擋、錨固、格構(gòu)和截排水等手段或前述幾種手段相接合的方法對滑坡、岸（邊）坡進(jìn)行綜合治理。 但對大型、地質(zhì)條件較差的人工填土岸坡進(jìn)行治理，尤其是涉水庫岸，上述手段就顯得不太適用?，F(xiàn)結(jié)合三峽庫區(qū)某人工填土岸坡塌岸治理【1】的工程實例，將放坡填筑方法的設(shè)計和施工方法進(jìn)行闡述。第一作者簡介：陳駿峰（197

5、5 ）男，工程師，水文工程地質(zhì)專業(yè)，長期從事地質(zhì)災(zāi)害防治及礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作。1 工程概況1.1岸坡地形地貌岸坡地處侵蝕剝蝕山區(qū)，原地貌呈指狀，即由平行和指向江中的山脊和沖溝相間而成。坡角為30-40°，坡底緩，溝頭變陡，坡頂在集鎮(zhèn)建設(shè)中削脊填溝形成平臺。1.2岸坡物質(zhì)組成與變形特征岸坡出露地層為前震旦系結(jié)晶巖和第四系堆積物。結(jié)晶巖主要為黑云母石英閃長巖，第四系堆積物主要為人工填土、沖積及殘坡積物。人工填土主要為全、強(qiáng)風(fēng)化石英閃長巖及其塊石。人工填土填于溝谷中，厚度為33m，坡高為50m，寬度為230m。其變形特征是坡面出現(xiàn)下沉、開裂，在降雨條件下多處形成坍塌，而大量人工填土則為泥

6、石流提供了物質(zhì)來源，且隨著降雨和地表水的不斷沖刷，坍塌和泥石流的規(guī)模不斷擴(kuò)大，范圍不斷擴(kuò)展。2 岸坡穩(wěn)定性評價2.1 岸坡失穩(wěn)的主要影響因素影響岸坡穩(wěn)定的因素由外部和內(nèi)部因素組成。人工填土物質(zhì)組成主要為礫砂和塊石，自身松散、強(qiáng)度低，加之坡角較陡（34-36°），穩(wěn)定性較差，這是岸坡失穩(wěn)的內(nèi)因。降雨、地表水沖刷，庫區(qū)蓄水及水位波動，江水浪蝕、沖蝕及人類的工程活動、加載等是都誘發(fā)岸坡失穩(wěn)的外因。22 岸坡穩(wěn)定性計算221計算參數(shù)（1）物理力學(xué)參數(shù)物理力學(xué)參數(shù)見表1。表1 物理力學(xué)計算參數(shù)表Table 1 Physical and mechanical parameters of the

7、calculation table巖土體容重（KN/m3）休止角（度）抗剪強(qiáng)度干濕水上水下粘聚力內(nèi)摩擦角人工填土176189343235281坡殘積土1718全風(fēng)化巖200220383410035強(qiáng)風(fēng)化巖25026060042（2）地震烈度根據(jù)國家地震局提供的國家地震烈士烈度區(qū)劃圖，岸坡地震烈度為度，治理按度設(shè)防。（3）荷載條件重力為坡體體積與容重的乘積。地下水作用按靜水壓力計算，并考慮江水對坡體的側(cè)壓力和浮托力。（4）計算工況基本荷載組合按蓄水至145m和175m水位并由175m降至145m工況考慮【2】；特殊荷載組合按蓄水至145m和175m水位加地震，以及175m降至145m加地震工況考

8、慮。（5）岸坡穩(wěn)定性評價指標(biāo)參照碾壓式土壩設(shè)計規(guī)范SL274-2001【3】邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB5007-2002【4】，以及相關(guān)規(guī)范，安全系數(shù)為：基本荷載組合為1.2；特殊荷載組合為1.05。222計算方法和結(jié)果（1）極限平衡法計算和結(jié)果 按粘聚力為0考慮，K=tga/tgb。其中a為土體內(nèi)摩擦角，b為坡角，K為安全系數(shù)。按上式計算，b=34°時，岸坡自然狀況K=1.00，蓄水狀況K=0.93；b=36°時，岸坡自然狀況K=0.93；蓄水狀況K=0.86（2）SLOPE/W計算和結(jié)果SLOPE/W是著名的加拿大Geo-slope公司的Geo-slo

9、pe系列軟件之一，基于極限平衡理論計算土體或巖質(zhì)邊坡的安全系數(shù)，可搜索最不利滑面。本次分析計算用此方法搜索填土坡體的最不利滑面，結(jié)果為見表2。表2 穩(wěn)定性計算結(jié)果表Table 2 Stability of the results in Table工況剩余下滑力安全系數(shù)K備注蓄水至175m0.879基本工況蓄水至145 m0.943蓄水至175m降至145m0.862蓄水至175m+地震0.823特殊工況蓄水至145m+地震0.867蓄水至175m降至145m+地震826.7110.813（3）岸坡穩(wěn)定性評價由上述計算可知，人工填土岸坡穩(wěn)定性差，與目前已發(fā)生下沉、開裂、坍塌和泥石流的實際相符。3

10、 岸坡治理方法選擇由于人工填土岸坡高度大，填土物質(zhì)本身穩(wěn)定性差，又加上水庫蓄水及水位漲落等因素的作用，綜合考慮岸坡的實際情況，本著治理方法切實可行、經(jīng)濟(jì)合理、美觀適用為原則，選擇在坡體前沿放坡填筑，同時結(jié)合護(hù)面工程和截排水工程對其進(jìn)行綜合治理。4 放坡填筑設(shè)計 （1）填料的選擇考慮到蓄水水位的波動和漲跌，為保證填筑坡體內(nèi)水能及時排出，避免產(chǎn)生過大的動水壓力導(dǎo)致坡體變形或破壞，應(yīng)選用透水性良好的砂土，其粘粒含量不超過10%為宜?？紤]到原填土料主要為全、強(qiáng)風(fēng)化石英閃長巖，主要為礫砂，結(jié)構(gòu)松散，透水性良好，是天然良好的填筑材料。因此宜選用與原填土相同的材料進(jìn)行填筑，這樣新老填土為同一材料，形成的坡體

11、不會產(chǎn)生明顯的滑面，同時填料可就近取材易得。（2）放坡填筑坡高和坡比的確定由于岸坡高度近50米，從提高坡體自身穩(wěn)定性出發(fā)，將放坡填筑按15米高度分為三級，以避免坡面太高形成過大的下滑力，同時每一級設(shè)置2米寬平臺修筑截水溝和人行通道。通過對填料取樣進(jìn)行物理力學(xué)試驗，其水上和水下休止角分別為34°和32°，以此為依據(jù)，同時結(jié)合地形條件，考慮到放坡過緩則坡體下部及兩側(cè)無法接邊，將放坡坡比設(shè)計為1：2。填筑后穩(wěn)定性系數(shù)經(jīng)計算K=1.31，且無剩余下滑力，放坡填筑后岸坡穩(wěn)定性較好。（3）填料壓實度的設(shè)計參照碾壓式土壩設(shè)計規(guī)范SL274-2001【3】，為確保填筑坡體的穩(wěn)定性，壓實度設(shè)

12、計為大于90%。（4）填筑方法的設(shè)計為充分保證填筑坡體的密實度，擬進(jìn)行分層填筑碾壓，層厚按30cm設(shè)計，且每層壓實度達(dá)90%以上時方能進(jìn)入下一層填筑。（5）坡體水平填筑增設(shè)加筋土工織物和坡面反濾層土工織物為進(jìn)一步確保填筑坡體的穩(wěn)定性，擬按分層厚度為90CM鋪設(shè)一層加筋土工織物，以增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。同時，為防止坡面被沖刷和浪蝕，鋪設(shè)強(qiáng)度高、耐腐蝕性的反濾層土工織物。（6）填筑坡體支擋設(shè)計為保證放坡填筑坡體的穩(wěn)定性，在其前沿設(shè)置毛石砼壓腳，其作用為支擋填筑坡體或為填筑坡體的基礎(chǔ)。毛石砼壓腳坡比與填筑坡比相同，以便與坡體自然相接。5 放坡填筑施工的關(guān)鍵措施（1）選擇填料首先對填料取樣進(jìn)行顆粒分析，然

13、后選用合適的填料，同時填料中所夾碎塊石粒徑不大于20cm。取樣按1次/2000m3進(jìn)行顆粒分析，及時撐握填料性質(zhì)。對粘粒含量大于10%的土料必須加料進(jìn)行拌合達(dá)到要求。（2）填筑場地清基剝離為保證填筑坡體不產(chǎn)生過大沉降，必須對填筑區(qū)進(jìn)行清基剝離，以清除有機(jī)物和垃圾，且剝離厚度不小于50cm。同時對軟土進(jìn)行挖除。清基剝離中如遇泉點必須采取相應(yīng)措施進(jìn)行引排；如遇洞穴也必須進(jìn)行填補和密實。清基完成后，必須對填筑區(qū)底部進(jìn)行壓實，且表層1m內(nèi)壓實度不小于90%，以保證坡體不產(chǎn)生過大沉降。（3）壓實參數(shù)的確定和壓實度的檢測首先對填料取樣進(jìn)行重型擊實試驗，以確定壓實度大于90%時的土料的最大干密度和最優(yōu)含水量

14、。施工時在現(xiàn)場用環(huán)刀取樣進(jìn)行測試，測試結(jié)果與擊實試驗參數(shù)進(jìn)行對比，以確定壓實度是否達(dá)到90%以上。為保證環(huán)刀取樣具有可靠代表性，取樣件數(shù)按50-100m2取一件，以確保坡體整體壓實度達(dá)到要求。（4）填料含水量的控制由于填料的埋藏深度不同，以及受氣候、降雨的影響，填料含水量會出現(xiàn)與最優(yōu)含水量相差太大的情況。填料過干碾壓時會出現(xiàn)難以壓實，而填料過濕會形成“彈簧土”也難以壓實。因此，現(xiàn)場應(yīng)對填料按1次/2000m3進(jìn)行含水量檢測，確保填料含水量達(dá)到最優(yōu)要求，以確保土料能壓實。若達(dá)不到最優(yōu)要求應(yīng)用加水拌和或加干料拌和等手段進(jìn)行處理。（5）碾壓要求水平分層填筑碾壓宜用16-20噸的振動碾按2km/h的速度進(jìn)行碾壓，碾壓方法采用進(jìn)退錯距法。（6）坡面填筑要求坡面宜先超前1 m進(jìn)行填筑碾壓，然后再用機(jī)械削坡至設(shè)計坡面線，隨后用蛙式打夯機(jī)或大功率平板振動器密實坡面至設(shè)計的壓實度，最后用人工修坡至設(shè)計要求的平整度。6 治理后的效果該岸坡采用放坡填筑，并在坡面鋪設(shè)反濾層土工布和干徹預(yù)制砼塊護(hù)面，以及設(shè)置截排水溝工程綜合治理后，經(jīng)蓄水后近2個水文年的監(jiān)測，岸坡一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。該工程不僅治理了庫岸，同時美化了環(huán)境。7 結(jié)論（1）放坡填筑對大型復(fù)雜的涉水人工高邊坡治理，輔以干徹砼塊、干徹塊石護(hù)面，或格賓石墊等方法進(jìn)行護(hù)面后，尤其是對庫岸治理不失為一種有效的治理