西寧市頁溝村不穩定斜坡治理措施分析

索榮輝

前言

青海省西寧市頁溝村賽維農場不穩定斜坡位于湟中區甘河灘鎮頁溝村北側，地處康城川南側頁溝溝道岸坡處。該不穩定斜坡所在區域屬于低山丘陵區，全區海拔高度在2400～2510 m，高差約110 m，其中不穩定斜坡區海拔2410～2435 m，高差25 m。不穩定斜坡后壁呈陡坡狀，坡體上可見黃土柱狀節理及拉張裂縫。不穩定斜坡體前緣坡形呈“凸”形，由不穩定斜坡局部垮落堆積體形成（圖1）。

由于不穩定斜坡坡底頁溝溝道河水長期侵蝕沖刷以及坡體頂部農場灌溉水長期入滲，該斜坡體長期處于不穩定狀態。2020 年3 月，該不穩定斜坡部分區段發生垮塌，坡體后緣裂縫加寬、加深，出現險情。

雖然總的垮落方量不大，未造成人員傷亡和較大的經濟損失，但此次不穩定斜坡體出現險情給頁溝村賽維農場人員生命財產安全造成極大威脅。鑒于該不穩定斜坡坡體頂部為一農場，在生產生活中會產生大量廢水，不穩定斜坡坡體底部為頁溝河河道，河水會經常沖刷侵蝕不穩定斜坡坡腳，不穩定斜坡環境較復雜，工程難度較大。通過查閱相關資料，勘查、設計單位經反復研究，決定對該不穩定斜坡采取“減載、壓腳、排水、攔擋”相結合的綜合整治措施。

不穩定斜坡概況

不穩定斜坡坡頂高程為2435 m，潛在滑動面最低處高程為2415 m，坡高約20 m，坡度60°～90°，滑坡體長70 m，寬25 m，厚約20 m，方量約35000 m3，不穩定斜坡主要變形跡象為岸坡后緣裂縫發育，滑坡堆積體堆覆在坡腳處，未堵塞溝道。裂縫位于1#～3#棚之間，垂直于溝道方向呈弧狀發育，走向280°～360°，裂縫長5～20 m，寬10～45 cm，可見深0.5～1.9 m，下錯0.1～0.45 m，無填充，大棚墻體上豎向裂縫發育，寬5～15 cm。目前造成四座大棚墻體變形，局部破損，屬小型黃土淺層滑坡。

不穩定斜坡后壁呈陡坡狀，高約10 m，滑坡體兩側邊界以分水嶺為界。不穩定斜坡體上可見黃土柱狀節理及拉張裂縫。不穩定斜坡體上植被稀疏，由于土體崩落，在不穩定斜坡體上形成了多級陡坡。不穩定斜坡體后緣發育高5 m～10 m 的高陡臨空面，坡面黃土裸露，滑坡體前緣坡形呈“凸”形，由不穩定斜坡局部滑動堆積體形成。不穩定斜坡地質剖面圖見圖2。

不穩定斜坡工程地質特征

（一）地層巖性特征

（1）上更新統風積黃土（Q3eol）：分布于項目區滑坡頂部，厚度15 m左右，土黃色，大孔隙和垂直節理發育，含鈣質結核，土質疏松，具濕陷性，工程地質性質差。

（2）上更新統沖洪積沙礫卵石（Q3al+pl）：分布于項目區滑坡底部，砂礫卵石厚1 m 左右，膠結性差，較松散，磨圓較好，呈次圓狀—次棱角狀，分選較差，沙礫石間為泥沙充填，礫石最大粒徑10 cm 左右。

（3）中更新統風積黃土（Q2eol）：分布于項目區滑坡底部，黃褐色，土質較均勻，結構密實堅硬。濕陷性較弱，工程地質性質較好。

（4）全新統崩積物（Q4col）：分布于項目區不穩定斜坡中部，主要為不穩定斜坡頂部上更新統黃土崩落堆積形成。（5）全新統沖洪積物（Q4al+pl）：分布于項目區滑坡底部溝道中，為頁溝河漫灘及階地的組成物質，主要為粉沙及黏土。根據鉆探資料揭露該段厚度為4～5 m。

（6）新近系咸水河組（N1x）：根據頁溝溝底鉆探資料，該段地層巖性為淺紅色、磚紅色泥巖夾青灰色、灰白色礫巖、沙礫巖和石膏。

（二）水文地質特征

1.地下水類型

頁溝內基巖裂隙水主要賦存于碎屑巖巖體中，接受大氣降水補給，一般以下降泉形式排泄于山體坡腳，左岸山體中下部多處泉眼出露。

工程區第四系松散巖類孔隙潛水賦存于第四系松散層中，呈條帶狀分布于河谷及沖溝中，分布連續，主要接受地表水補給，少數接受基巖裂隙水補給，向河谷下游徑流，排泄于地勢低洼處。含水層一般為河谷第四系全新統沖洪積物中。地下水位埋深較淺，根據勘探點揭露地下水位埋深為0.5～1.5 m，季節性變幅一般為0.5～1.5 m。

2.水文地質條件與不穩定斜坡穩定性

項目區周邊地形支離破碎，黃土覆蓋的低山丘陵區水土流失嚴重，地下水十分貧乏。但由于黃土節理裂隙發育，在斜坡地帶，在原生節理和構造節理的基礎上，發育了密集的風化、卸荷裂隙，甚至演化為黃土陷穴、落水洞，在暴雨或大雨過程中，降水匯集后，沿節理、裂隙、陷穴、落水洞等通道快速下滲，在上古近紀泥巖之上形成局部上層滯水，甚至潛水。地下水活動降低了黃土強度，改變了坡體應力狀態，常常觸發斜坡變形失穩。據研究當黃土含水量小于18%時，黃土力學強度較高，坡體在直立的狀態下也可保持穩定；但如果大于20%，則強度降低很快，坡體穩定性亦變差?？傮w來說地下水活動對斜坡變形失穩的影響作用主要表現在：一是斜坡上的上層滯水的形成與存在，降低了土體強度，增加了土體的重量，易觸發斜坡變形失穩；二是在連陰雨過程中或大雨之后，水分入滲途中在下部泥巖或較為完整基巖層受阻，使其上部的巖、土體含水量增大，雖尚未飽和或形成上層滯水，但由于含水量增大，降低了土體強度，也同樣觸發斜坡變形失穩。

不穩定斜坡成因

該不穩定斜坡的形成既有自身地質環境條件的內在因素，也與人類工程活動密不可分。其成因如下所述。

（一）地形條件

不穩定斜坡發育于溝谷岸坡，岸坡相對高差25 m 左右，坡度40°～70°，坡體頂部近直立，斜坡體高陡的臨空面為不穩定斜坡災害的形成提供了有利的地形條件。

（二）地層巖性

組成不穩定斜坡頂部的巖性為晚更新世黃土，黃土呈稍密狀，垂直節理發育，大孔隙發育，具濕陷性和自重濕陷性，濕陷等級為Ⅲ級（嚴重），降雨入滲可影響一定的深度，降低土體的抗剪強度，易發生滑塌。

（三）降水

區內降水集中、強度大，暴雨多集中在6—9 月，尤以7—8 月最多，年平均降雨量369.1 mm，是全省暴雨強度最大的地區之一，降水入滲增大了表層巖土體容重，減小了土體抗剪強度，容易產生崩塌及滑坡。

（四）人類工程活動

在不穩定斜坡頂部平臺上現為賽維農場，近年來賽維農場規模不斷擴大，建筑物、構筑物不斷增多，增加了土體頂部的壓重，而且農場定期灌溉苗木，且主要灌溉方式為大水漫灌。部分灌溉用水滲入坡體內，增大了表層巖土體容重，減小抗剪強度。

另外，不穩定斜坡頂部邊緣建有賽維農場的排水渠和排水管，農場排水降低了斜坡的穩定性。

不穩定斜設計參數及穩定性計算

根據實驗測試成果、工程類比地區經驗及參數反演，確定巖土體相關計算參數，見表1。

表1 不穩定斜坡計算參數表

根據《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）、《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T 0219-2006）和《建筑邊坡工程技術規范》（GB 05330-2013），本次穩定性計算采用圓弧形滑面分析計算，其穩定性計算模型見圖3。

圖3 分塊計算示意圖

穩定性計算公式如下：

其中孔隙水壓力Nwi=γw hiw Li，即近似等于浸潤面以下土體的面積hiw Li乘以水的容量γw（kN/m3）；

滲透壓力產生的平行滑面分力TDi：

式中：Wi— 第i條塊的重量（kN/m）；

Ci— 第i條塊的內聚力（kPa）；

Фi— 第i條塊內摩擦角（°）；

Li— 第i條塊滑面長度（m）；

αi—第i條塊滑面傾角（°）；

βi— 第i條塊地下水流向（°）；

A— 地震加速度（重力加速度g）

Kf— 穩定系數。

通過計算，對不穩定斜坡在不同工況下的穩定性進行分析評價，為不穩定斜坡的治理設計提供參數依據。

不穩定斜坡治理措施

根據不穩定斜坡的特點，采取不穩定斜坡區土方削填工程、格構綠化護坡工程、拋石擠淤工程、坡體排水工程、斜坡底部設置格賓網箱擋墻以及溝道底部格賓石籠壩工程等綜合治理措施對其進行治理，工程布置平面圖和剖面圖如圖4、圖5 所示。

圖4 不穩定斜坡治理工程平面分布圖

圖5 不穩定斜坡治理工程部署剖面圖

（一）土方削填工程

為增加不穩定斜坡的穩定性，對不穩定斜坡實施土方削填工程，在不穩定斜坡頂部進行削坡，減輕頂部土體的自重，在斜坡體坡腳進行回填壓腳，增加底部土體的自重。土方回填過程中，分層壓實，采用碾壓機或推土機分層碾壓，分層厚度30 cm，壓實度0.92。土方削填工程實施后，斜坡體的坡度在1∶0.8～1∶1.5，每級斜坡高度8m 左右，在兩級斜坡之間設置3 m 寬的馬道。整體坡形為前緩后陡，前緣坡體與格賓網箱擋墻墻頂形成自然坡度。

（二）拋石擠淤

由于在斜坡底部部分區域坡腳滲水，使該部分黃土呈軟塑狀，根據場地實際情況，對該部分區域進行拋石擠淤，拋石擠淤平均深度5 m。

（三）滲水盲溝

根據坡腳實際滲水情況，在場地坡腳共設置五條滲水盲溝，以排出坡腳滲水。

（四）格賓擋墻工程

斜坡下方的溝道底部設置格賓網箱擋墻，防止溝道中流水對坡腳的沖刷，格賓擋墻基礎部分為0.5 m 的拋石擠淤，頂部共分三層，最下層和最頂層規格為長×寬×高=1 m×1.5 m×1 m，中間層規格為長× 寬× 高=1 m×1 m×1 m，格賓網箱內填料容重要求達到18～19 kN·m-3，填石為MU30 以上硬質巖質塊石或卵石，粒徑以100～400 mm 為宜。格賓擋墻墻后須設置無紡土工布，高度2 m，施工折邊不小于0.3 m。

（五）格構護坡工程

對自上而下的斜坡實施方格式格構工程進行支護，格構梁采用C25 混凝土澆筑，間距2.50 m，設置底梁和頂梁，截面尺寸為40 cm×30 cm，配筋為6Φ12（HRB400 級），箍筋直徑為8 mm，間距500 mm，每隔5 個框架設豎向伸縮縫，伸縮縫寬度2 cm，伸縮縫填充材料為瀝青油毛氈。格構埋置與坡面平齊。在最底部斜坡底部進行寬1 m、深1.5 m的拋石，作為底部斜坡格構底梁的基礎，在兩級斜坡的馬道上進行寬1 m、深1 m 的拋石，作為頂部斜坡格構底梁的基礎（圖6、圖7）。

圖6 治理后的不穩定斜坡遠景

圖7 治理后的不穩定斜坡近景

（六）坡面排水工程

根據場地條件及降雨特征，本次在斜坡頂部每隔20 m 設置消能池和HDPE 排水管，將坡頂人工排水及降水引入溝道中。為防止斜坡頂部水流入斜坡體，在斜坡體邊緣設置混凝土擋水墻，擋水墻長410 m、寬0.2 m、高0.3 m。消能池凈長0.80 m、寬0.70 m、深0.80 m，壁厚0.20 m，C20 混凝土澆筑。在消能池底部鋪復合土工膜進行防滲，復合土工膜為兩布一膜，規格型號為200 g·m-2，質量標準須符合GB/T17642-2008 標準。HDPE 排水管外徑300 mm，壁厚12.1 mm，HDPE 排水管設置在格構梁頂部，排水管出水口伸出賓格網箱擋墻1 m，在HDPE 排水管入口處設置攔污柵，用于攔阻水流挾帶的水草、漂木等雜物，攔污柵長0.7 m、高0.8 m，鐵質材料。

（七）溝道底部格賓石籠壩工程

為提高頁溝溝道河床標高，減小頁溝河水對格賓網箱擋墻的侵蝕，根據溝道底部實際情況，共設置3 處格賓石籠壩，壩頂設計高3.0 m、長14.0 m、寬1.0 m，迎水面臺階寬0.75 m，背水面臺階寬0.25 m，壩基礎埋深1.0 m，壩肩埋深不小于1.0 m，壩頂預留寬1.0 m、高1.0 m 的溢流口，壩下游正對溢流口設置護坦，長8.0 m、寬6.0 m、厚1.0 m，壩身及護坦均采用格賓石籠構筑，格賓網箱規格為長×寬×高=1 m×1 m×1 m，格賓網箱規格為石籠壩及護坦底部設置1 m 的拋石。

（八）綠化工程

在格構護坡坡面、馬道及河道內采用種草綠化防護，在馬道上選用植樹綠化防護。選用適合當地氣候環境的草種和樹種。

依據項目區自然條件和已往工作經驗設計護坡坡面采用垂穗披堿草、青牧1 號老芒麥按1∶1 完成植被重建，覆蓋率要求達到40%以上。人工撒種草籽前進行淺耙、耱平。在馬道上選用青海云杉（土球直徑40 cm），青海云杉株距2 m。

結論

（1）通過對不穩定斜坡進行勘查和綜合分析，采取“削坡減載、回填壓腳、坡體排水、格賓石籠網箱擋墻以及格構綠化護坡”等綜合整治措施是行之有效的。

（2）在治理工程實施后，坡體頂部農場生產運行過程中，生活、生產廢水和坡頂降水應當通過HDPE 排水管排入頁溝溝道內，嚴禁廢水直接灌入黃土地層，并且在農場灌溉過程中應采用節水灌溉。這是該項治理工程實施后長久有效的保障。