董建忠
云南保山市万润水利电力勘测设计有限公司，云南 保山 678000
【摘要】：工程滑坡是指工程活动引起的滑坡 , 本文介绍了铁扇门水库大坝左岸边坡出现滑坡的过程，对工程建设的进度和投资产生重大的影响. 分析了工程的地质特征和失稳边坡处的地质条件，通过治理情况和经验总结,为今后类似工程建设提供借鉴.
【关键词】： 工程滑坡 ；防治措施 ；滑坡成因；
1.项目概况
1.1水库概况
铁扇门水库位于云南省云龙县境内，距县城12km，坝址以上河长10km，控制径流面积39.9km2，枢纽工程有拦河坝、输水隧洞及溢洪道。大坝高65m，总库容842.8万m3。
1.2滑坡过程
2016年3月23日，水库开始大坝清基开挖工作，6月2日按设计图纸完成开挖，但此时左岸河床及坡脚尚未开挖到基岩，根据补勘工作左岸坡脚存在一宽约17m，深约8.8m老河床。2016年8月14日，根据调整变更后的开挖图继续施工，左岸坡脚按1：1削坡至设计坝底高程附近后，形成高约21m的临空面。2016年9月13日，左岸坡脚出现滑动剪切裂缝后施工停止，但受连续降雨影响，滑动持续发展，最终形成左岸H1滑坡体。同时滑坡牵引上方坡体，导致坝肩以上复建永久公路上出现多条张拉裂缝，变形迹象明显，形成潜在不稳定边坡BW1。滑坡严重影响和威胁水库大坝的施工进度及其安全，随后采用碴料反压回填坡脚暂时稳住滑坡体。
2.滑坡地质背景及发育特征
2.1区域地质背景
云龙县地处滇西横断山脉中段，澜沧江纵谷区。海拔2800～3000m，相对高差500～1000m左右，大部分为砂岩及泥岩组成的陡坡地形，坡度30°～45°。工作区位于青藏滇缅印尼“歹”字型构造体系东支中段与“三江”经向构造体系复合部位，构造发育。区内出露地层较简单，主要有第四系（Q4）、下第三系（E）和白垩系（K）。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2015），地震加速度峰值为0.15g，工程区抗震设防烈度为7度，区域地壳稳定性属次稳定区。
2.2滑坡区工程地质条件
滑坡区分布地层主要有：第四系残坡积层（Q4el+dl）、崩坡积层（Q4col+dl）、白垩系下统南新组（K1n）灰紫色砂岩、石英砂岩、含砾砂岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩。分述如下：
①第四系残坡积层（Q4el+dl）：紫褐色、紫红色含碎石粉质粘土，松散-稍密，稍湿，可～硬塑状，碎石含量约8%-15%，碎石成分为砂岩，棱角～次棱角状，粒径2～5cm。广泛分布于工程区山坡，厚度一般1.5～3.5m。
②第四系残崩坡积层（Q4col+dl）：紫褐色、紫红色含块石、碎石粉质粘土，稍密-中密，稍湿，可～硬塑状，块石、碎石含量约40%-60%，成分为砂岩，棱角～次棱角状，粒径2～20cm，个别可达到50-70cm。为早期上部边坡崩坍堆积并被后期残坡积覆盖，分布于场地山坡，厚度一般5～8.9m，坡脚厚达26m。
③白垩系下统南新组（K1n）：属“滇西红层”主要地层，根据岩性和风化程度又分为：③-1全风化粉砂岩、泥质粉砂岩：紫红色，干～稍湿，原岩结构成分被破坏，残留少量碎块，岩体风化呈土状结构，稍密，锤击易碎，存在风化差异性而局部夹少量碎石，分布于残坡积层之下，分布于基岩夹层中时往往形成软弱夹层。③-2强风化砂岩：灰紫色，呈碎裂状结构，薄～中厚层状，存在风化差异性，岩体节理裂隙发育，完整性差，为砂岩块石夹全风化泥质粉砂岩，裂隙多被粘性土充填。埋深一般10-13m。③-3弱风化砂岩：灰紫色，中～厚层状，完整性较好，存在软弱粉砂岩、泥质粉砂岩夹层，导致差异性风化，岩体有节理裂隙发育，埋深一般20-25m。
坝址区无区域性断裂通过，总体上单斜构造，岩层产状40°∠30°产状N65°～50°E,NE∠28°～30°，局部岩层褶曲，揉皱较强烈，但规模较小，主要发育2组节理，J1：155-166°∠75-77°，J2：262-270°∠71-75°，岩层结构面与坡向同向，不利于坡体稳定。
2.3水文地质条件
水库多年平均降水量769.7mm，降水在年内分配不均，6～10月降水量占全年的79.5％，当年11月～次年5月降水量仅占全年的20.5％。滑坡区植被发育，没有冲沟分布，不会产生集中冲刷。场地地下水分为孔隙水和基岩裂隙水两类。孔隙水主要赋存于第四系土层孔隙中，富水性弱，主要靠大气降水补给，向河谷排泄。基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，其透水性和连通性总体较好，但由于岩层中存在多层全风化后形成的粘性土层而降低渗透性，水多富集于粘性土隔水层顶板以上。稳定的地下水位埋藏25-40m，水量较小。
3.滑坡和不稳定边坡基本特征
3.1滑坡形态特征和结构
H1滑坡位于大坝工程左岸边坡中下部，以开挖出的粘土心墙结合槽中下部为中心向两侧延伸。滑坡平面形态呈圈椅状，滑坡主滑方向69°，滑体地形坡度10～45°，前缘剪出口高程2118.10m，后缘高程2156.60～2176.90m，高差38.5～ 58.8m。H1滑坡长60～99m，平均长79.5m，宽约113m，滑体面积0.898×104m2，滑体厚约7.9～13.8m，滑坡体积约7.2×104m3，按滑坡体积属小型滑坡，按滑体厚度分类属中层滑坡。
滑体主要由南新组（K1n）全强风化砂岩、第四系崩坡积层和部分残坡积组成。滑动带位于泥质粉砂岩全强风化过渡带中，滑带土为紫红色粘土夹碎石，宽约10-20cm，滑面光滑，镜面清晰，擦痕明显，滑面倾向69°，前缘滑面倾角约10°，后部倾角约39°，滑带土隔水，上部多为饱和状态。滑坡上部滑床由南新组（K1n）全风化泥质粉砂岩、强风化砂岩组成，风化强烈，岩体破碎，呈碎石夹粘土。滑坡下部滑床由强-弱风化砂岩组成，风化不强烈，岩体呈块状结构，结构面较发育，岩层产状40°∠30°，与坡向一致。
3.2不稳定边坡形态特征和结构
BW1潜在不稳定边坡位于H1滑坡上方及两侧边坡，整个变形体将H1滑坡包围。边坡坡向69°，边坡坡顶高程2209.59～2213.31m，坡脚分布高程2112.05～2113.90m，边坡高97.54～99.41m,宽103～185m，斜长215.5～227m，坡度15～45°。坡顶为复建永久乡村公路，宽约6m，坡脚为切坡陡坎，坡度30-45°，河谷宽13-35.8m。边坡由于坡脚切坡后长期暴露，且受滑坡H1牵引，变形较大，围H1滑坡山体出现多条不连续裂缝，缝宽10-50cm，长一般10-30m，最长达82m，深度0.3-6.0m。BW1处于蠕动变形阶段，潜在滑动面尚未贯通。
4.滑坡和不稳定边坡稳定性计算结果
4.1滑坡稳定性计算结果
滑坡稳定性及推力计算成果见表1，限于篇幅计算过程及计算图略。
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根据《水利水电边坡设计规范》（SL386-2007）边坡安全系数标准（表2）和滑坡稳定性计算结果评价：正常运用条件下稳定系数为Fs＝0.96～1.02,目前该滑坡处于不稳定～欠稳定状态。非常运用条件Ⅰ和非常运用条件Ⅱ下，稳定系数Fs＝0.88～0.97,滑坡体不稳定可能产生滑动或剧烈滑动，发生灾害，有必要对滑坡进行清除或彻底处治。
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4.2不稳定边坡稳定性计算
潜在滑裂面主要沿上部差异风化界面，呈折线形。根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）中的相关规定，采用不平衡推力传递系数法按折线形潜在滑面，对BW1边坡进行稳定性分析及推力计算，成果见表3。
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根据《水利水电边坡设计规范》（SL386-2007）边坡安全系数标准和滑坡稳定性计算结果评价：BW1现状下计算结果稳定系数为Fs＝1.01～1.08,该边坡在正常运用条件下处于欠稳定状态。在非常运用条件下稳定系数Fs＝0.94～1.03,边坡体失稳极易失稳产生滑动，发生灾害，有必要对该滑坡进行彻底处治。
5.防治工程
坡脚应急反压回填后，滑坡体不再滑动变形，BW1基本稳定。由于滑坡已导致左岸开挖边坡破坏，若不进行支护或采取其他措施进行处理，施工期间，特别在非常运行工况下，BW1可能在H1滑坡发生滑动后加大蠕动变形，进而发展为更大的滑坡地质灾害。治理方案充分考虑了边坡现状变形情况、施工期间安全、水库及大坝运行期间安全等情况进行防治工程设计。将大坝边坡大致分为上下2区来考虑，第1区为坝顶高程以上BW1范围内坡体及上部可能影响范围，进行抗滑支挡，保证BW1上部坡体稳定，将大坝建筑与上方坡体分离，永久地保护大坝。第2区为坝底至坝顶高程间坡体，采用清方，消除地质灾害体对大坝的威胁。
比选后确定方案为：一排预应力锚索抗滑桩+挡土板+清方+回填+截水沟工程：
①预应力锚索抗滑桩工程：在BW1上部，坝顶工程上侧设置一排共26根矩形抗滑桩(A型12根，单桩长35m；B型14根，单桩长33m)，桩身截面2.0×3.0m。A型桩布设2排预应力锚索，锚索采用7索高强度低松弛钢绞线，设置长度40m。
②挡土板工程：在粘土心墙坝顶高程附近放坡区的A1～A12抗滑桩之间采用44块挡土板支挡桩间土。
③清方工程：H1滑体全部清除，方量约7.20×104m3。
④回填工程：在坝前坡脚河道回填6～10m，由2124.0m回填至2134.0m，回填方量约3.344×104m3。
⑤截水沟工程：在BW1潜在不稳定边坡外围沿着复建永久乡村公路修筑截水沟与原始水沟相连。
根据设计处理方案，2017年5月24日开始采用预应力锚索抗滑桩+挡土板对BW1潜在不稳定边坡进行治理， 2017年12月18日按设计要求全部完成抗滑桩施工。之后对H1滑坡体进行开挖清除，先后完成左岸坡清基、河床清基、河床冲积层埋石混凝土换填及灌浆盖板浇筑等工作，最后利用大坝碾压回填反压稳固了坡脚。根据左岸设置的观测网点近观测成果，山坡和抗滑桩仅在施工开挖期间有一定沉降位移变化，不稳定边坡稳定性得到控制。2019年12月30日，大坝工程封顶，沉降位移不再有变化。
6.滑坡成因和经验总结
（1）左岸边坡属顺向坡，坡向69°，岩层倾向40°，倾角30°，岩层倾向与坡向基本平行倾向坡外。开挖前左岸地形坡度23～35°，坡脚堆积了厚达26m崩坡积层起到压脚作用，河床清基开挖坡脚，形成高达21.6m，坡度45°的临空面，切坡角度大于岩层倾角截断岩层层面，而岩层中全风化泥质粉砂岩，泥化形成软弱层，坡脚切坡后应力集中，前缘失去支撑，在长达几个月的暴露和雨水浸润饱和作用下，坡体失衡，顺坡脚方向卸荷剪出。
（2）未按设计施工组织方案组织施工。设计大坝清基土石方开挖量约20.3121万m3，开挖主要安排在第一年的1-11月进行。具体安排为：第一年1月至10月完成大部分清基开挖，11月中旬完成主河床段清基并浇筑砼灌浆盖板，12月中旬～第二年4月完成度汛坝体填筑，在第二个枯水期即第二年10月～第三年4月完成大坝余下坝料填筑。从设计施工组织计划可知，河床和坡脚的开挖工期安排在雨季完全结束后的11月，并在下一个雨季来临前完成度汛坝体填筑，压住坡脚。实际施工自2016年3月23日开始大坝清基开挖工作，至6月2日按设计图纸完成开挖，历经71天的边坡开挖，形成了65m高的裸露人工边坡。为开挖靖除左岸坡脚老河床冲洪积砂卵砾石层，于2016年8月14日继续开挖施工，最终在左岸坡脚形成坡比为1：1高约21m的临空面。整个边坡开挖过程中未采取任何工程措施，既不支护也不封闭，没有截水排水及防雨措施。6月后雨季来临，山坡地表水慢慢向坡体内渗透浸润土体，土体重度增加与抗剪强度降低，从而大大降低边坡的稳定性。2016年9月13日，左岸坡脚出现滑动剪切裂缝，滑坡开始形成。
综合施工开挖时间段和滑坡出现的过程，及之后采取坡脚反压8.4m高度碴料有效稳固滑坡的应急措施分析，如按设计施工组织方案进行施工可以避免工程滑坡的发生。
7.结语
(1)应严格按照设计施工组织方案进行分级开挖、分级支护，做好边坡周边截水和坡面排水措施，尤其对地质建议已明确开挖稳定性差的边坡更应引起参建各方注意，出现边坡失稳情况后应按专业的设计方案进行处置。
(2)重视工程建设中的边坡地质问题，按照规程规范的要求，做好边坡工程施工地质工作，提供符合实际情况的地质成果。
(3)当边坡工程中出现与前期勘察工作未预见到的地质情况时，应对开挖和处理方案进行定量分析和比选，以确保设计的合理性与施工安全。
作者简介：董建忠（1968.11-），男，汉族，云南省保山市人，大学本科，高级工程师，研究方向：水利工程勘察、设计。