長(zhǎng)江三峽某危巖體和黃臘石滑坡防治工程

長(zhǎng)江三峽某危巖體和黃臘石滑坡防治工程國(guó)土資源部長(zhǎng)江三峽地質(zhì)災(zāi)害防治指揮部一、長(zhǎng)江三峽工程干流庫(kù)段全長(zhǎng)690km，31條較大支流庫(kù)段總長(zhǎng)807.8km。庫(kù)岸類(lèi)型見(jiàn)下表。庫(kù)岸岸坡總的穩(wěn)定條件較好，穩(wěn)定條件較差的占8.8％，差的占1.2％，其余為好的和較好。三峽工程建設(shè)前后，水庫(kù)岸坡變形破壞的主要方式皆為崩塌和滑坡，且主要發(fā)生在碎屑巖岸坡和碳酸鹽巖岸坡中。三峽水庫(kù)岸坡類(lèi)型表岸坡類(lèi)型岸坡單側(cè)長(zhǎng)庫(kù)((km)占庫(kù)岸總長(zhǎng)（％％）分布情況土質(zhì)岸坡140.54.69零星分布，城鎮(zhèn)鎮(zhèn)居民和良良田集中地地結(jié)晶巖岸坡32.01.06壩址庫(kù)段碳酸鹽巖岸坡454.515.19三峽庫(kù)段碎屑巖岸坡2368.679.06秭歸盆地和四川川盆地東部部庫(kù)段三峽水庫(kù)兩岸已查出崩塌、滑坡千余處，其中規(guī)模較大的430處(其中干流306處)，總體積283540×104m3(其中干流144000×104m3)。干流兩岸中型(體積大于100×104m3)以上崩塌、滑坡的穩(wěn)定狀況是：較差的占10.3％。差的占5.7％，大部為好和較好。庫(kù)岸分布高程介于180m上下的崩塌、滑坡有300處，預(yù)測(cè)在庫(kù)水作用下穩(wěn)定性將有所下降，其上有居民7.5萬(wàn)人，耕地66.7km2，將受到影響。此外，兩岸有泥石流痕跡的溝谷280條；近期有活動(dòng)且有危害的33條。1982年以來(lái)，干、支流兩岸共發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流30余處。三峽庫(kù)區(qū)山高坡陡，地質(zhì)條件復(fù)雜，雨量充沛，崩塌、滑坡等岸坡變形破壞，在建庫(kù)前后都是常見(jiàn)的。庫(kù)岸失穩(wěn)，雖對(duì)工程施工、運(yùn)營(yíng)無(wú)大危害，但對(duì)當(dāng)?shù)睾透浇擎?zhèn)居民點(diǎn)，以及城鎮(zhèn)搬遷和移民新址選擇等，危害甚大，應(yīng)采取綜合治理措施，加強(qiáng)崩塌、滑坡等岸坡穩(wěn)定性和移民選址勘察，防止誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。我國(guó)政府十分重視三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。1982年以來(lái)，已完成重慶醪糟坪滑坡、云陽(yáng)雞扒子滑坡、萬(wàn)縣豆芽棚滑坡和望江路滑坡、奉節(jié)車(chē)家壩滑坡、烏江雞冠嶺崩塌、巴東老城區(qū)泥石流和新城區(qū)二道溝滑坡等治理工程，且均已發(fā)揮了顯著的工程和社會(huì)效益。接近完成的鏈子崖危巖體與黃臘石滑坡防治工程，也取得了重大進(jìn)展，并在逐步發(fā)揮效益。鏈子崖危巖體和黃臘石滑坡是位于長(zhǎng)江三峽航道咽喉上的兩處穩(wěn)定性最差的大型災(zāi)害性崩滑體。鏈子崖危巖體在長(zhǎng)江南岸，下距宜昌市73km，距三峽壩址27km，屬湖北省秭歸縣，對(duì)岸為1985年再次大規(guī)模活動(dòng)的新灘滑坡和新建的新灘(現(xiàn)屈原)鎮(zhèn)(老鎮(zhèn)被滑坡推入江中)。黃臘石滑坡在長(zhǎng)江北岸，下距宜昌市l(wèi)0lkm，距三峽壩址64km，屬湖北省巴東縣，巴東縣城即在其對(duì)岸的稍上游。參見(jiàn)圖l。兩處崩滑體都有長(zhǎng)期活動(dòng)歷史，直接威脅著長(zhǎng)江的航運(yùn)和附近城鎮(zhèn)居民的安全，影響當(dāng)?shù)睾蜕舷掠蔚貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，對(duì)其進(jìn)行防治，一直受到政府和人民群眾的高度重視。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期勘察(含監(jiān)測(cè))研究后，1989年開(kāi)始，由多部門(mén)參加進(jìn)行了防治工程可行性研究。1992年7月，國(guó)務(wù)院辦公廳將這兩項(xiàng)工程交由原地礦部現(xiàn)國(guó)土資源部組織實(shí)施。在經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行防治工程的施工，目前，均已取得明顯成效。二、鏈子崖危巖體是巖層開(kāi)裂變形體，發(fā)育在由二迭系下統(tǒng)棲霞組(Piq)堅(jiān)硬石灰?guī)r組成的階梯狀陡壁上，底為厚l.8—4.2m的馬鞍山組(P1qm)軟弱煤系層，巖層傾向上游斜向長(zhǎng)江。開(kāi)裂變形的主要原因是煤層開(kāi)挖采空和陡壁卸荷等，由南至北(江邊)分為三段，分別自T0一T6、T7、T8一T12等長(zhǎng)大裂縫切割和圍限，體積依次為87×104m3、2×104m3、226×104m3，均處于蠕變階段。其變形破壞的形式一般以崩塌為主，且存在著在特殊不利情況下發(fā)生大規(guī)?；频臈l件，而且陡崖崩塌后退越多，大規(guī)模滑移破壞的可能性越大，也存在雙面滑坡和崩塌綜合變形破壞的可能。此外，在上述危巖體的東側(cè)崖下近南北向分布的猴子嶺斜坡上，堆積有體積170×104m3的崩塌塊石；在危巖體后上方的崖頂斜坡中，尚有體積230×104m3的雷劈石滑坡和兩處順層蠕滑體(體積各為1.2×104m3和0.4×104m3)。參見(jiàn)圖2。危巖體防治的主要目標(biāo)，是改善和提高其穩(wěn)定性，防止大規(guī)模崩塌和整體滑移入江造成阻航和嚴(yán)重礙航等災(zāi)害。防治工程在研究了部分開(kāi)挖清除、水平懸臂抗滑梁、砌體擋墻、抗滑樁、洞室錨固、鉆孔錨固、采空區(qū)回填、排水等多種方案的基礎(chǔ)上，抓住危害性最大的臨江226×104m3的危巖體，針對(duì)其變形破壞的主要因素，采用了如下工程措施：對(duì)底部煤層采空區(qū)做混凝土承重阻滑工程(鍵)，處理面積6000m2，防止上部危巖體進(jìn)一步不均勻沉降變形和滑動(dòng)：對(duì)上覆陡崖危巖體和順層蠕滑體，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索加固，其中陡崖部位錨固，采用1000kN、2000kN、3000kN三種量級(jí)的錨索，上小下大，上防傾倒，下防滑移：對(duì)控制層間滑動(dòng)的軟弱夾層，進(jìn)行混凝土回填加固；對(duì)整個(gè)陡崖斜坡，進(jìn)行掛網(wǎng)錨噴；對(duì)較大裂縫設(shè)置防雨蓋板；對(duì)雷劈石滑坡進(jìn)行地表排水處理：對(duì)猴子嶺斜坡做防沖攔石工程，以防T0一T6、T7等縫段陡崖崩石入江危害航運(yùn)。上述工程已大部分完成，效果較好。根據(jù)變形監(jiān)測(cè)資料，變形量大部逐漸變小，有的先出現(xiàn)與長(zhǎng)期蠕變方向相反的微量變形后再趨于穩(wěn)定。承重阻滑工程(鍵)和錨固(索)工程是鏈子崖危巖體防治的主體工程。重點(diǎn)論述如下：1.承重阻滑工程煤層采空，既是危巖體形成的根本原因，又是危巖體變形的主要控制因素。因此，承重阻滑工程的鍵體布設(shè)和施工，都十分重要。承重阻滑工程，設(shè)計(jì)成以原有勘探平洞(自西至東依次為PD2一PD6一PDl和新開(kāi)PM洞，它們基本上順走向延伸，沿傾斜上山方向平行分布)為基礎(chǔ)的橫向鍵體，其間布設(shè)較密的大體、順傾斜方向分布的縱向鍵體，由它們組成縱橫相連、整體承壓的鍵體系統(tǒng)，使鍵體與原有壓密的煤矸石、殘留煤柱共同起承重阻滑作用。見(jiàn)圖3。鍵體施工之前，一般都必須利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)采空區(qū)分布情況；在施工中，應(yīng)用信息施工法，根據(jù)地質(zhì)情況的變化，隨時(shí)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之達(dá)到最佳工程效果。施工初期很快發(fā)現(xiàn)，煤層采空情況比原來(lái)估計(jì)的復(fù)雜得多，煤層絕大部分被開(kāi)挖、擾動(dòng)，殘留的煤柱很少。這些極少的殘留煤柱，是上覆危巖體的主要支撐點(diǎn)，稍有擾動(dòng)就可能引起變形。因此，除不得爆破外，還不能多頭、集中作業(yè)，提高施工速度的唯一辦法是快清快填。鍵體澆注的關(guān)鍵，是混凝土充滿(mǎn)被清理出來(lái)的空區(qū)，并與頂板緊密接觸。為此，首先利用相臨上下兩條平行的勘探平洞為工作洞，施工其間基本順傾向分布的鍵體，利用低處的平洞出渣，利用高處的平硐向下山方向澆注混凝土，保證，在自：重作用下完成這一要求。2.錨固工程崖頂順層蠕滑體和臨江陡崖危巖體的錨孔布設(shè)，如圖4、圖5所示。在高達(dá)百米的崖壁上施工，難度極大，為此，經(jīng)多次研究，搭設(shè)了高82.6m的碗扣式施工排架，克服了施工困難。而在施工中發(fā)現(xiàn)，T11縫以?xún)?nèi)巖體中同向裂縫仍較發(fā)育，因此，除延長(zhǎng)錨固深度外，將一部分錨索穿過(guò)T12縫伸入到核桃背完整巖體中，以提高其整體性。在多裂縫巖體中施工錨固工程，其關(guān)鍵工序是造孔質(zhì)量和鉆孔堵漏、錨索防腐、內(nèi)錨段注漿、張拉鎖定等。具體實(shí)施中，對(duì)造孔質(zhì)量采取了嚴(yán)格的鉆孔保直、孔壁完整和清潔等鉆進(jìn)技術(shù)，大部鉆孔經(jīng)過(guò)聲波和孔內(nèi)電視檢查：對(duì)錨索進(jìn)行了合理的防腐處理；內(nèi)錨段注漿采用了理論值與指示器相結(jié)合的質(zhì)量保證措施。而張拉鎖定的關(guān)鍵，是既充分發(fā)揮錨索作用，又不過(guò)大擾動(dòng)危巖體應(yīng)力狀態(tài)，并促使其穩(wěn)定，這—工序在變形監(jiān)測(cè)的嚴(yán)密注視下進(jìn)行。三、黃臘石滑坡發(fā)育在由三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)、上統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組(T3s)和侏羅系下統(tǒng)香溪組(J1x)砂巖、泥巖夾泥灰?guī)r組成的逆向斜坡中，是具有多類(lèi)型、多層次和多期活動(dòng)的復(fù)合滑坡群體?；碌闹饕?，是在巖性較軟弱、順坡向緩傾裂隙較發(fā)育和降雨充沛等有利條件下，受坡體自重作用和受降雨控制的地下水作用的結(jié)果。滑坡總體積4000×104m2，主體體積1800×104m2。其中西部大石板滑坡的穩(wěn)定性最差，且分布位置較高，體積400×104m2，是防治的重點(diǎn)。參見(jiàn)圖6?；路乐蔚闹饕繕?biāo)，是提高其整體穩(wěn)定性，防止滑體大規(guī)模高速下滑入江，造成阻航和嚴(yán)重礙航等災(zāi)害，及其涌浪影響對(duì)岸巴東縣城的安全。防治工程在研究了格子梁錨索、抗滑樁、錨索樁、h型樁、排水等多種方案的基礎(chǔ)上，抓住危害性最大的西部大石板滑坡，針對(duì)其變形破壞的主要誘發(fā)因素——降雨入滲，采用了以排水(地表的、地下的)工程為主的防治措施。根據(jù)分析和計(jì)算，地下水位每降低0.1H(滑體厚度)，滑坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)提高0.05－0.07，地下水位迅速降低0.4H即可促使滑坡穩(wěn)定。目前，黃臘石滑坡已建成由15條縱橫排水溝渠組成的較為完善的地表排水體系，以及一部分由排水孔(井)和集水平洞組成的地下排水體系。其中大石板中部?jī)H一處地下排水工程，已能將大（暴）雨入滲形成的地下水位迅速降至滑帶附近(遠(yuǎn)低于0.4H)，控制范圍順坡向?qū)掃_(dá)38.2m，其中上坡寬7.1m，下坡寬31.2m，對(duì)穩(wěn)定滑坡起到很好的抑制作用。四、為掌握崩滑體變形動(dòng)態(tài)，指導(dǎo)防治工程施工，檢驗(yàn)防治工程效果，兩處崩滑體防治工程，都布設(shè)了較為完整的三維變形監(jiān)測(cè)體系。鏈子崖危巖體防治工程的監(jiān)測(cè)，包括絕對(duì)位移(大地形變法和小角法、GPS法)、相對(duì)位移(裂縫位移計(jì)、水平孔多點(diǎn)位移計(jì))、巖體應(yīng)力(承重阻滑工程頂板壓力計(jì)、錨固工程中的錨索測(cè)力計(jì))、地下(鉆孔中)傾斜變化、氣象要素等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。黃臘石滑坡防治工程的監(jiān)測(cè)，包括絕對(duì)位移(大地形變法、GPS法)、相對(duì)位移(滑帶位移計(jì)、裂縫變化)、地下水(鉆孔水位、泉水流量等)動(dòng)態(tài)變化、溝渠和平洞流量、氣象要素等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。五、崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程，是以改造，從而促使變形地質(zhì)體向穩(wěn)定方向轉(zhuǎn)化的地質(zhì)工程，其特點(diǎn)是：1.崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程，是典型的非標(biāo)準(zhǔn)化工程，僅有相似性，絕無(wú)相同性，不能生搬硬套。工程的成效，除受控于崩滑體自身外，主要受控于人們對(duì)崩滑體的認(rèn)識(shí)水平和認(rèn)識(shí)深度。2.崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程，必須以地質(zhì)為基礎(chǔ)，必須將地質(zhì)勘察研究貫穿于設(shè)計(jì)、施工的全過(guò)程；在施工階段，更應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況的變化，及時(shí)修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)整施工方法。3.崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程，特別是正處于變形階段的崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程，是風(fēng)險(xiǎn)性很大的工程。設(shè)計(jì)必須考慮施工對(duì)崩滑體穩(wěn)定性的可能擾動(dòng)，并提出防止較大擾動(dòng)的措施，施工應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行，講究施工方法、程序和施工強(qiáng)度。因此，布設(shè)相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)體系，用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，是非常重要的。4.崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)程序，可歸納如下：全面收集地質(zhì)資料和有關(guān)資料；深入分析變形地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；深入研究變形地質(zhì)體破壞機(jī)制，形成、演化、發(fā)展和現(xiàn)狀；選擇、確定變形地質(zhì)體力學(xué)模型和分析方法；合