千金、板冲水库库区滑坡治理措施探析

◎佘凯 刘军

一、引言

千金、板冲水库位于湖南省双峰县梓门桥镇东部的梅龙山脉，距离双峰县城约20km，地理坐标为东经112°16′53″，北纬27°30′30″。引水枢纽以上控制集雨面积6.78km2，其中千金、板冲水库集雨面积4.65km2（联通水库），外引流域面积2.13km2。在现场观察滑坡后的山包，未发现新的异象，但不排除山体受到人类活动扰动特别是雨水入渗后产生新滑坡的可能性。一般情况下，必须在发展成弧形裂缝之前、及时将直裂缝按常规处理方法处理好，以防止滑坡发生。由于产生滑坡的因素比较复杂，需按照防治滑坡的要求，采取工程措施进行加固处理。

二、工程概况

千金水库：滑坡范围L×B=100×20（m2）；滑坡体中心距大坝约360m；滑坡走向310°，滑坡山体高约5～20m；板冲水库：滑坡范围L×B=80×15（m2）；滑坡体中心距大坝约320m；滑坡走向300°，滑坡山体高约8～20m。据原设计文件及现场勘察情况，库岸地质为钙质及泥质板岩，两水库库区大坝东～东北侧各发现滑坡1处，如图1所示。

图1 千金、板冲水库山体滑坡处位置图

滑坡山体已全风化，见不到岩层产状（倾角），岩层倾向约为225°倾向水库，需慎重处理。鉴于滑坡是地质灾害中最常见、最普遍、危害最烈的灾害之一，本设计将对滑坡产生的条件及原因、观察滑坡注意要点、滑坡处理方案等问题浅作分析及阐述。

三、滑坡原因

1.内因。

（1）两水库均地处“湘中滑坡水库密集带”上。

千金、板冲两水库所处的地层为泥质板岩、千枚状板岩等软弱岩层风化后形成的土质山包，其内摩擦角、粘接力，较之一般粘土更低。上世纪七十年代前后，这一地区（娄底及邵阳东隅）的流光岭、三合、同乐、群力等多处中型水库及若干小型水利工程，由于上述岩性地层的影响，曾连续、集中、先后、多次地的发生过规模大小不等、破坏程度不一的滑坡事故。致使该地区成为闻名遐迩的“湘中滑坡水库密集带”。而两水库正处于这一“滑坡水库密集带”上。因此，产生滑坡的机率较高是不言而喻的。

（2）两水库滑坡与亲水性粘土矿物的关系。

某水库滑坡段土体层中含有易吸水膨胀的亲水性粘土矿物（多水高岭石、高岭石、伊利石及少量蒙脱石），其晶体结构由一层或两层氧化硅夹一层氢氧化铝叠积而成，对含水量变化十分敏感，当山体开挖暴露在空气中，含水量稍有变化就有反应，失水即开裂，遇水则膨胀崩解，常可在几小时内就会产生开裂或崩解现象。当水分从裂隙中渗入山体后还会出现软塑、流动状态，导致抗剪强度剧降而滑坡。

（3）岩层倾角在10°～40°之间，对山体稳定不利。

在处理滑坡山体之前，到现场对山体岩层的倾向、倾角进行观察分析，至关重要。但滑坡山体现场，已完全看不到岩层产状，表明岩体已全风化，只能根据山体、水库相关位置及附近山头残余风化岩层的露头对产状进行分析：两处山体滑坡均面朝水库一侧，若岩层倾向山体内侧，对山体的稳定十分有利，一般不会产生滑坡；现既已滑坡，表明岩层不但倾向水库且岩层倾角一般在10°～40°之间（已为附近山头残余风化岩层露头证实），这显然是不利的。

（4）滑坡山体的背面无导渗排水设施及植被保护。

两处滑坡山体的背面，在现场只看到被雨水冲刷形成的不规则的纵横沟壑，既无按设计修建的导渗排水设施，又无植被保护。雨水下渗进入山体若不能及时顺畅排出，将对山体稳定产生不利的影响。

2.外因。

（1）千金、板桥两水库滑坡山体均面朝水库，山体与水库之间建有简易公路。不仅滑坡体前有足够的滑动空间，且公路施工时已将山体“切脚”，“切脚”后也未修建任何支档设施（矮挡墙等），使坡体下部失去支撑，产生下滑。

（2）滑坡体山腰，曾建有一条灌溉渠道常年输水，降雨时该渠道又起着排水渠道的作用，渠下山体亦未修建导渗设施。渠水下渗后不能顺畅排出，致使土体含水量饱和，增大了岩土容重，是导致山体滑坡的直接诱因。

（3）千金、板冲两水库所处的地层为泥质板岩、千枚状板岩等软弱岩层，风化后已形成土质山包，降雨对其滑坡将产生很大的影响，主要表现在雨水大量入渗后，导致斜坡上土石层饱和，山体内又无导渗设施排水，斜坡下部的隔水层产生的积水，更增加了滑坡体的重量降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。因此，很多滑坡都具有“大雨大滑，小雨小滑，无雨不滑”的特点。

四、滑坡处理方案

通常情况，有两种处理方案。一种是开挖灌渠导致上坡土体失稳滑坡的可以采用钢筋混凝土埋管处理（简称埋管方案）；另一种是采取综合治理的护坡措施（简称护坡方案）。埋管方案从技术上讲较有把握，但造价贵；且埋管方案并非一埋了之，埋管后的滑坡山体善后工作量仍然很大，如埋管区修建挡土墙挡土、土体外表砌石或种植草皮护坡，各埋管段进出口还得修建永久性的洪水入渠建筑物及一段引洪入管渠道，及兴建排水设施等，否则将造成新的水土流失。护坡方案造价较省，但施工程序多，施工工艺要求高，若马虎从事，难以收到治理之效。

现以湖南铁山灌区铁杉岭渠段山体滑坡处理为例，阐述方案比较过程：该滑坡段位于南总干溁湾分干（6+650～6+930）处，全长280m，渠道穿过一小山，最大切深右岸为15m，左岸随山势变缓，切深为7m，设计流量9.81m3/s，渠底宽2.2m，设计水深2.75m。该段渠道于1979年冬开挖成型后不久，即于渠道右岸山坡发现多处由于滑坡形成、与水流向平行的纵向裂缝及滑坡台阶。出现滑坡后，建设单位极力主张用埋管方案处理。经初步设计，埋管内径为3m，壁厚0.35m，钢筋混凝土方量1100m3，管座及埋管进出口扭曲面浆砌石850m3，清除滑动土体及回填土共5000m3。按当时物价造价至少需30万元；而护坡方案的造价不到埋管方案的1/3。因此，设计人员主张采用护坡方案。1982年提出设计草图后，又会同地质人员多次到现场查勘，1982年12月提出正式处理设计图及施工说明，随后指挥部组织劳力进场施工。但到次年2月，在滑坡处理已开工一个多月后，建设单位对护坡方案仍心存疑虑，再次要求改用埋管方案处理。在这种情况下，设计人员又一次请地质专家到现场对设计进行复议，在确认护坡方案合理可行后，建设单位才同意按设计图纸继续施工。铁杉岭滑坡采用护坡方案处理后，至今已通水35年，运行情况正常。

从工程布置看，千金、板桥水库也不适于采用埋管方案，两水库与滑坡山体之间均有道路通过，若采用埋管方案，埋管长度范围内涉及的道路段都将被清除掉，施工期将停止交通运行，并新建上文提到的诸多入渠建筑物，徒增工程量和造价。因而，本工程滑坡处理决定采用护坡方案。

五、护坡方案处理措施

根据上述滑坡原因，护坡方案具体处理措施可以归纳为十个字：即削坡、减载、排水、导渗、支档（挡土墙、脚槽等）。

削坡：削坡之前把已崩塌的松方及遇雨水后产生新的塌方一概清除，直到山体为天然含水量为止。清除以后的山坡若比设计坡陡，可用附近的优质粘土分层回填仔细夯实后。再按设计要求削坡，如图2所示，为削坡处理示意图。为提高边坡的稳定，将回填后山体边坡改为自上而下的1：1.5、1：1.5、1：1.5、1：2.0的坡度，如图3所示。

图2 削坡处理示意图

图3 护坡削坡断面图

减载：将滑坡处理过程中堆置于滑坡体周边及顶部的废土用人工或推土机运到距滑坡体15～20m以外，以减轻对滑坡体的压重影响。

排水：推除废土后，将山顶积水的坑坑洼洼用好粘土碾压填平，并根据地形整成一面坡（或龟背形亦可），再开排水沟将山顶的可能积水全部排走。排水沟需要开在老山体上，沟中心到渠边距离为2m，排水沟用10cm厚的C20混凝土护砌，如图4所示。

图4 排水沟断面图

导渗：对已渗入山体的水要在山坡上设置横向盲沟导渗，再将渗水导致纵向排水沟内排走。为拦截更多的山坡渗水，最下一级山坡上的盲沟采用Y形。此种盲沟除能导渗外，还兼有支撑边坡岩（土）体的作用。二级山坡以上采用一字形导渗盲沟，盲沟净距均为5m（图4）。盲沟的横断面上段b×h=0.5×0.5m下段b×h=0.5m×1.0m，纵向排水沟b×h=0.5m×0.5m。盲沟内设反滤层，由粗砂、碎石及块石组成。

靠近简易公路最下一级山坡采用C20现浇混凝土护面，护面顺山坡长6.71m，厚8cm，纵向每5m设一条伸缩缝，伸缩缝设在两导渗沟之间，二级以上山坡用草皮护坡，采用撒草籽办法以加快草皮繁殖速度。

要强调指出的是滑坡治理十字诀中，排水（含山表排水、山体导渗）是最重要的工程措施之一。建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）指出：“从某种意义上讲，无水不滑坡。因此治水是改善滑体土的物理力学性质的重要途径，是滑坡治本思想的体现”。合理的排水工程措施，减少山体表面水渗入土体，山体内部水能顺畅排出，是滑坡治理的主要手段。

图5 导渗盲沟布局

支挡：处理后的滑坡体护面最底部，一般修建矮挡土墙以加强护面表层的稳定。

结束语：综上所述，水库库区滑坡治理措施的应用，需在明确滑坡灾害产生原因的情况下，结合现有科学技术与规范标准来确定治理方案。事实证明，只有这样才能对可能产生的失稳问题进行规避，进而达到工程建设使用的预期。