浅析滑坡防治技术

　　摘要：滑坡是地质灾害中比较常见和严重的一种。本文就结合国内外滑坡防治经验，分析研究了几种比较常见与有效的防治技术，供大家借鉴参考。
　　关键词：滑坡；防治技术；地质灾害
　　滑坡是一种常见的地质灾害，它的发生往往会造成交通中断、堵塞河道、摧毁厂矿，破坏村庄和农田，造成重大经济损失和人员伤亡。然而，影响滑坡的因素繁多，滑坡运行机理复杂，这就导致了预报和治理滑坡的艰难，滑坡防治研究也因此成为各国专家学者研究的重要课题。
　　1地下排水工程
　　水是促成滑坡形成的重要因素，特别是作用于滑动面（带）的水增大滑带土孔隙水压力，减少阻滑力，因此地下排水工程应在滑坡治理过程中要首先考虑。
　　1.1平孔排水的大量应用和改进
　　1940～1980年，美国加州使用了30×104m 平孔排水，作为一种经济的排水方法。日本和其他一些国家也广泛应用这种方法，如日本地附山滑坡就打平孔8400m。
　　1）在滑坡体内地下水分布尚不十分清楚时，在滑坡的后部和前部打平孔，降低地下水位，减小孔隙水压力，减缓或暂时停止滑体的移动，为勘察和根治工程施工创造条件。
　　2）作为一种永久排水工程可以单独使用，也可以和排水盲洞或竖井结合使用。①为平孔单独排水的情况，可布置在滑坡的后部或前缘地下水较集中的部位，一般顺滑动方向布设，以防滑坡移动时被破坏。②为井—孔联合排水。平孔一般使用的长度以30～50m为宜，过长时钻孔方向不易控制。为解决平孔过长，方向不易控制的问题，日本广泛采用井—孔联合排水方法。即在井（直径3.5～4.0m）中打放射状集水孔，把水集中于井内，再用平孔或抽水排出。井深以20m左右为宜，超过30m施工困难，不比盲洞经济。井底一般应布在滑面以下，但当滑坡正在移动时可先布在滑面以上，待滑坡稳定后再加深。③为洞—孔联合排水，把洞布入滑面以下的稳定地层中，便于施工。在洞中向周围打斜孔，穿过滑面，把水引入洞中排除。平孔直径一般120～150mm，内放60～100mm直径的刻槽塑料管、管外包1～2层土工布作反滤层，以防淤塞。
　　关于平孔的长期有效性结论：①打眼的金属套管，30～40年的有效期是最大期望值；②刻槽的聚氯乙烯管有更长的使用寿命，且可大大减少进入排水管的沉淀物；③用高压水清洗系统清除平孔中的沉淀物是合适的；④多数排水孔5～8年需清理一次（大量树根和异常的细粒沉淀物可能把清理周期变为2年一次）。孔的间距应该通过水文地质计算确定，但一般仍是凭经验，以5～10m居多。
　　对于大型滑坡的整治，深部大规模的排水往往是首选的整治措施。但其施工技术比起地表排水来要复杂得多。近年来在这方面有很大的进展，垂直排水钻孔与深部水平排水廊道（隧洞）相结合的排水体系得到较广泛的应用。我国湖北巴东的黄腊石滑坡就采用了地表排水工程和垂直钻孔群与滑动面以下的排水廊道相连的地下排水工程进行整治。设计的9条地下排水廊道，和地表排水体系相结合对稳定该滑坡起了良好的作用。
　　1.2虹吸排水
　　80年代以来在法国已用虹吸排水方法稳定了约100个滑坡。其最大优点是可以自流排水，降低滑坡地下水位。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。图1是法国Dijon附近用虹吸排水稳定公路路堤和下伏不稳定斜坡的例子。共设置5个虹吸管，间距10m，把水位从公路下深2m降到深8m。
　　
　　图1虹吸排水示意图
　　他们提出虹吸管顶点与其端点的高差应小于下式的计算值： 
　　
　　式中：—海平面上最不利的大气压，m；
　　x—工程区的高程m；
　　—管子内的温度℃。
　　由于浮力的作用，管子顶端形成气泡，并逐渐变大而阻断水流。后来又设计了在出口端设一旋转铰接硬管，用平衡重调节其位置，使能自动控制水流速度低于临界值，用端流冲出气泡。但该系统需经常维修。1993年以后又设计了简单的冲洗系统，即在出口端设—PVC管水压累积器，使水流速度大于临界流速而带出气泡。当然，虹吸排水有一个深度限制，且需经常维修。
　　2减重和反压工程
　　减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的措施，得到广泛的应用。特别对厚度大的、主滑段和牵引段滑面较陡的滑坡效果更明显但其合理应用则需先行准确判定主滑、牵引和抗滑段落。在前者部位减重；在后者部位反压。Hutchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。该方法是在滑坡断面上用稳定性计算将滑坡上部土体移走多少压于滑坡下部即可达到要求的稳定系数。计算的前提是滑面形状和滑带土参数都需准确。
　　3支挡工程
　　支挡工程的主要发展表现在一大、二锚、三小即大直径抗滑桩、锚索和微型桩的研究和应用。
　　3.1大截面抗滑桩
　　60年代以前，各国在滑坡防治中多用抗滑挡土墙和小直径的抗滑桩，如直径40m左右的钢管桩，或钢管中再放入H型钢而后灌注混凝土，以及直径1m左右的钻孔灌注桩。60年代中期我国铁路部门开始应用大截面挖孔抗滑桩，后在各部门推广，被广泛应用。之后外国在治理大型滑坡中也开始应用大截面的抗滑桩（柱），如日本，也采用挖孔方法，作直径5.0～6.5m，深50～100m的大型桩。
　　我国除了单排桩外，成都铁路局还采用过排架桩，铁道部第四设计院设计过刚架式椅式桩墙。但由于施工上的一些困难，后来应用不多。许多单位通过室内和现场试验研究了抗滑桩的受力模式和计算方法。我国在这一方面居于世界前列。
　　3.2锚索抗滑桩
　　由于单根悬臂桩受力状态不尽合理，常常截面大，埋深长，造价高。故铁道部科学研究院于80年代研究在单桩顶部加锚索锚固于滑面以下稳定地层，使形成“锚索抗滑桩”，形成上、下两个支点，这样桩的弯矩大大减少，因而截面尺寸和埋深也大大减小。先后在四川省金鸡岩煤矿滑坡、四川省江油松花岭滑坡、成昆线莫洛滑坡、川藏公路二朗山龙胆溪滑坡上成功使用，比单桩节省30%投资。
　　根据滑坡推力大小、设计锚固拉力及地层情况，一般设2～4束锚索于每一桩上，预应力加到设计拉力的60%～80%。锚索与桩结合使用，适用于任何类型的滑波，它避免了滑体压缩预应力损失问题。
　　3.3锚索
　　随着高强度锚索的生产和防腐技术的进步，预应力锚索在边坡加固和滑坡治理中已广泛应用。国际上，大吨位预应力锚索可以与抗滑桩组合使用，也可以单独使用，即在滑坡的中、前部打若干排锚索，锚于滑动面以下稳定地层中，加预应力500kN～3000kN以上，变被动受力为主动抗滑，能有效地阻止滑坡的移动。在我国这种技术也得到了广泛的应用，如链子崖、李家峡、榆林窟和蓬莱阁丹崖加固工程以及深圳市多处滑坡治理工程中都成功地运用了这种技术。
　　锚索锚固段一般有两种锚固方式：一是灌水泥砂浆锚固，即所谓摩擦型，主要靠锚固体与周围孔壁的粘着力提供锚固力；另一种是机械式（涨壳式）锚固，即所谓承压型，靠机械式锚头在扩孔段的岩石抗压力提供锚固力。
　　锚索的防腐是人们担心的主要问题之一。目前国内主要用多层防护，先是锚索涂油；再在每锚索上套一软质塑料管；张拉之后二次灌浆封闭。如此可以达到防腐效果。在日本则是在锚索束外套以塑料管，管内充填防腐油，张拉之后，管外二次灌浆。都可达到防腐目的。
　　3.4小型刚架桩加锚索
　　前苏联70年代以前多用钻孔桩（直径0.8～1.2m）防治滑坡。近年来L•K•Ginzburg又研究开发了一些新的结构，如图2所示的倾斜门架桩，能使土和桩能更好地联合，起到抗滑作用。
　　
　　图2门架式抗滑结构
　　1-斜坡面；2-滑坡推力作用方向；3-滑面以下的稳定岩层；4-滑坡推力侧的斜桩；5-相反方向的斜桩；6、7-形成门架的非倾斜桩；8、钢筋混凝土
　　3.5微型桩群
　　微型桩指直径小于300mm的插入桩或灌注桩。上世纪50年代从意大利开始，20年后传入美国和其他国家。早期主要用于房屋地基加固。上世纪80年代以后迅速发展，也用于斜坡和滑坡加固。
　　网状微型桩的作用也分两种：一是重力式挡土结构物的概念；二是斜坡加固的概念。前者桩不受拉力，只承受压力和剪力。后者是用桩包围滑面以上的土并“钉”住滑面增大抗剪阻力。
　　Cantoni等（1989）提出了网状微型桩加固斜坡的设计方法。其步骤为：①滑坡推力计算；②相邻桩间土的塑性变形稳定性分析；③网状结构的滑动稳定性分析；④该块体复合横断面的结构分析；⑤用传统的弹性分析方法评估弯矩和剪力随深度的分布。
　　4其它结构
　　另外一类支挡结构物并不阻止灾害发生，而仅阻止其可能造成的危害（被动防护）。例如设置于斜坡上一定部位处的刚性拦石格栅或柔性钢绳网，可以拦截或阻滞顺坡滚落的块石，从而使保护对象免遭破坏。试验证明，链条连接的栅栏可以阻止直径达0.6m的滚落块石，但往往受到强烈损坏而且不能阻拦直径更大的块石。所以欧洲式的安全网系统，在高山、高陡坡崩塌落石严重的地区得到较广泛的应用。该系统由钢绳网、固定系统（拉锚和支撑绳）、减压环和钢柱四部分组成。钢绳网是首先受到冲击的系统主体部分，它有很高的强度和弹性内能吸收能力，能将落石的冲击力传递到支撑绳再传到拉锚绳最终到锚杆。在绳的特定位置设有摩擦式“减压环”。它能通过塑性位移吸收能量，是一种消能原件，可对系统起过载保护作用。钢柱是系统的直立支撑，它与基座间的可动连接确保它受到直接冲击时地脚螺栓免遭破坏，锚杆将拉绳锚固在岩石地基中并将剩余冲击荷载均布地传递到地基之中。
　　另外，将土锚钉与土工布、土工格栅或土工网覆盖地面共同加固边坡。土工材料在多个结点上加强并以长的钢杆将这些结点锚固起来。这些锚钉恰当的紧固后，它们将地表网拉入土中，使网处于拉伸状态而网下的土则处于压缩状态。土锚钉系统既有柔韧性又有整体性，故可抗地震荷载。
　　5发展前景及其展望
　　从各类治理工程近年的发展过程可以对未来滑坡治理措施作如下展望。
　　1）新材料和新构件的不断开发和应用：如抗腐蚀抗生物化学作用的加筋新材料的开发和应用；防腐蚀可再拉张的锚索的开发与应用；高强度高耐久性可提供较大抗滑阻力的护坡构件的开发与应用等。
　　2）新工艺和新工法的不断开发与应用：如可提供较大阻滑力且施工便捷的高强度预应力混凝土格构锚固工法、Q&S（Quick&Strong）工法的开发与应用；高强度预应力抗滑桩及锚拉抗滑桩作为大厚度高推力滑体的支挡结构的开发与应用；斜坡内部加固的多种新型灌浆的开发与应用；新的计算机化的落石轨迹计算及岩崩控制设计等。
　　3）与环境相协调与土地利用相结合，各类治理工程设计时充分考虑到环境复垦和绿化与美化，考虑到治理后土地资源的合理开发与利用，考虑到抗滑支挡结构作为建筑物承重结构的可能性。
　　
　　参考文献：
　　[1]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,2010.
　　[2]魏永幸，杨建国.边坡地质灾害防治技术研究[J].地质灾害与环境保护,2000,11(3).

《浅析滑坡防治技术》

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