长江三峡某危岩体和黄腊石滑坡防治工程

长江三峡某危岩体和黄腊石滑坡防治工程国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部一、长江三峡工程干流库段全长690km，31条较大支流库段总长807.8km。库岸类型见下表。库岸岸坡总的稳定条件较好，稳定条件较差的占8.8％，差的占1.2％，其余为好的和较好。三峡工程建设前后，水库岸坡变形破坏的主要方式皆为崩塌和滑坡，且主要发生在碎屑岩岸坡和碳酸盐岩岸坡中。三峡水库岸坡类型表岸坡类型岸坡单侧长库((km)占库岸总长（％％）分布情况土质岸坡140.54.69零星分布，城镇镇居民和良良田集中地地结晶岩岸坡32.01.06坝址库段碳酸盐岩岸坡454.515.19三峡库段碎屑岩岸坡2368.679.06秭归盆地和四川川盆地东部部库段三峡水库两岸已查出崩塌、滑坡千余处，其中规模较大的430处(其中干流306处)，总体积283540×104m3(其中干流144000×104m3)。干流两岸中型(体积大于100×104m3)以上崩塌、滑坡的稳定状况是：较差的占10.3％。差的占5.7％，大部为好和较好。库岸分布高程介于180m上下的崩塌、滑坡有300处，预测在库水作用下稳定性将有所下降，其上有居民7.5万人，耕地66.7km2，将受到影响。此外，两岸有泥石流痕迹的沟谷280条；近期有活动且有危害的33条。1982年以来，干、支流两岸共发生崩塌、滑坡、泥石流30余处。三峡库区山高坡陡，地质条件复杂，雨量充沛，崩塌、滑坡等岸坡变形破坏，在建库前后都是常见的。库岸失稳，虽对工程施工、运营无大危害，但对当地和附近城镇居民点，以及城镇搬迁和移民新址选择等，危害甚大，应采取综合治理措施，加强崩塌、滑坡等岸坡稳定性和移民选址勘察，防止诱发地质灾害。我国政府十分重视三峡库区地质灾害的防治工作。1982年以来，已完成重庆醪糟坪滑坡、云阳鸡扒子滑坡、万县豆芽棚滑坡和望江路滑坡、奉节车家坝滑坡、乌江鸡冠岭崩塌、巴东老城区泥石流和新城区二道沟滑坡等治理工程，且均已发挥了显著的工程和社会效益。接近完成的链子崖危岩体与黄腊石滑坡防治工程，也取得了重大进展，并在逐步发挥效益。链子崖危岩体和黄腊石滑坡是位于长江三峡航道咽喉上的两处稳定性最差的大型灾害性崩滑体。链子崖危岩体在长江南岸，下距宜昌市73km，距三峡坝址27km，属湖北省秭归县，对岸为1985年再次大规模活动的新滩滑坡和新建的新滩(现屈原)镇(老镇被滑坡推入江中)。黄腊石滑坡在长江北岸，下距宜昌市l0lkm，距三峡坝址64km，属湖北省巴东县，巴东县城即在其对岸的稍上游。参见图l。两处崩滑体都有长期活动历史，直接威胁着长江的航运和附近城镇居民的安全，影响当地和上下游地区的经济建设。因此，对其进行防治，一直受到政府和人民群众的高度重视。在经过长期勘察(含监测)研究后，1989年开始，由多部门参加进行了防治工程可行性研究。1992年7月，国务院办公厅将这两项工程交由原地矿部现国土资源部组织实施。在经过初步设计和施工图设计之后，进行防治工程的施工，目前，均已取得明显成效。二、链子崖危岩体是岩层开裂变形体，发育在由二迭系下统栖霞组(Piq)坚硬石灰岩组成的阶梯状陡壁上，底为厚l.8—4.2m的马鞍山组(P1qm)软弱煤系层，岩层倾向上游斜向长江。开裂变形的主要原因是煤层开挖采空和陡壁卸荷等，由南至北(江边)分为三段，分别自T0一T6、T7、T8一T12等长大裂缝切割和围限，体积依次为87×104m3、2×104m3、226×104m3，均处于蠕变阶段。其变形破坏的形式一般以崩塌为主，且存在着在特殊不利情况下发生大规模滑移的条件，而且陡崖崩塌后退越多，大规模滑移破坏的可能性越大，也存在双面滑坡和崩塌综合变形破坏的可能。此外，在上述危岩体的东侧崖下近南北向分布的猴子岭斜坡上，堆积有体积170×104m3的崩塌块石；在危岩体后上方的崖顶斜坡中，尚有体积230×104m3的雷劈石滑坡和两处顺层蠕滑体(体积各为1.2×104m3和0.4×104m3)。参见图2。危岩体防治的主要目标，是改善和提高其稳定性，防止大规模崩塌和整体滑移入江造成阻航和严重碍航等灾害。防治工程在研究了部分开挖清除、水平悬臂抗滑梁、砌体挡墙、抗滑桩、洞室锚固、钻孔锚固、采空区回填、排水等多种方案的基础上，抓住危害性最大的临江226×104m3的危岩体，针对其变形破坏的主要因素，采用了如下工程措施：对底部煤层采空区做混凝土承重阻滑工程(键)，处理面积6000m2，防止上部危岩体进一步不均匀沉降变形和滑动：对上覆陡崖危岩体和顺层蠕滑体，进行预应力锚索加固，其中陡崖部位锚固，采用1000kN、2000kN、3000kN三种量级的锚索，上小下大，上防倾倒，下防滑移：对控制层间滑动的软弱夹层，进行混凝土回填加固；对整个陡崖斜坡，进行挂网锚喷；对较大裂缝设置防雨盖板；对雷劈石滑坡进行地表排水处理：对猴子岭斜坡做防冲拦石工程，以防T0一T6、T7等缝段陡崖崩石入江危害航运。上述工程已大部分完成，效果较好。根据变形监测资料，变形量大部逐渐变小，有的先出现与长期蠕变方向相反的微量变形后再趋于稳定。承重阻滑工程(键)和锚固(索)工程是链子崖危岩体防治的主体工程。重点论述如下：1.承重阻滑工程煤层采空，既是危岩体形成的根本原因，又是危岩体变形的主要控制因素。因此，承重阻滑工程的键体布设和施工，都十分重要。承重阻滑工程，设计成以原有勘探平洞(自西至东依次为PD2一PD6一PDl和新开PM洞，它们基本上顺走向延伸，沿倾斜上山方向平行分布)为基础的横向键体，其间布设较密的大体、顺倾斜方向分布的纵向键体，由它们组成纵横相连、整体承压的键体系统，使键体与原有压密的煤矸石、残留煤柱共同起承重阻滑作用。见图3。键体施工之前，一般都必须利用地质雷达探测采空区分布情况；在施工中，应用信息施工法，根据地质情况的变化，随时修改、优化设计，使之达到最佳工程效果。施工初期很快发现，煤层采空情况比原来估计的复杂得多，煤层绝大部分被开挖、扰动，残留的煤柱很少。这些极少的残留煤柱，是上覆危岩体的主要支撑点，稍有扰动就可能引起变形。因此，除不得爆破外，还不能多头、集中作业，提高施工速度的唯一办法是快清快填。键体浇注的关键，是混凝土充满被清理出来的空区，并与顶板紧密接触。为此，首先利用相临上下两条平行的勘探平洞为工作洞，施工其间基本顺倾向分布的键体，利用低处的平洞出渣，利用高处的平硐向下山方向浇注混凝土，保证，在自：重作用下完成这一要求。2.锚固工程崖顶顺层蠕滑体和临江陡崖危岩体的锚孔布设，如图4、图5所示。在高达百米的崖壁上施工，难度极大，为此，经多次研究，搭设了高82.6m的碗扣式施工排架，克服了施工困难。而在施工中发现，T11缝以内岩体中同向裂缝仍较发育，因此，除延长锚固深度外，将一部分锚索穿过T12缝伸入到核桃背完整岩体中，以提高其整体性。在多裂缝岩体中施工锚固工程，其关键工序是造孔质量和钻孔堵漏、锚索防腐、内锚段注浆、张拉锁定等。具体实施中，对造孔质量采取了严格的钻孔保直、孔壁完整和清洁等钻进技术，大部钻孔经过声波和孔内电视检查：对锚索进行了合理的防腐处理；内锚段注浆采用了理论值与指示器相结合的质量保证措施。而张拉锁定的关键，是既充分发挥锚索作用，又不过大扰动危岩体应力状态，并促使其稳定，这—工序在变形监测的严密注视下进行。三、黄腊石滑坡发育在由三叠系中统巴东组(T2b)、上统沙镇溪组(T3s)和侏罗系下统香溪组(J1x)砂岩、泥岩夹泥灰岩组成的逆向斜坡中，是具有多类型、多层次和多期活动的复合滑坡群体。滑坡的主要原因，是在岩性较软弱、顺坡向缓倾裂隙较发育和降雨充沛等有利条件下，受坡体自重作用和受降雨控制的地下水作用的结果。滑坡总体积4000×104m2，主体体积1800×104m2。其中西部大石板滑坡的稳定性最差，且分布位置较高，体积400×104m2，是防治的重点。参见图6。滑坡防治的主要目标，是提高其整体稳定性，防止滑体大规模高速下滑入江，造成阻航和严重碍航等灾害，及其涌浪影响对岸巴东县城的安全。防治工程在研究了格子梁锚索、抗滑桩、锚索桩、h型桩、排水等多种方案的基础上，抓住危害性最大的西部大石板滑坡，针对其变形破坏的主要诱发因素——降雨入渗，采用了以排水(地表的、地下的)工程为主的防治措施。根据分析和计算，地下水位每降低0.1H(滑体厚度)，滑坡的稳定性安全系数提高0.05－0.07，地下水位迅速降低0.4H即可促使滑坡稳定。目前，黄腊石滑坡已建成由15条纵横排水沟渠组成的较为完善的地表排水体系，以及一部分由排水孔(井)和集水平洞组成的地下排水体系。其中大石板中部仅一处地下排水工程，已能将大（暴）雨入渗形成的地下水位迅速降至滑带附近(远低于0.4H)，控制范围顺坡向宽达38.2m，其中上坡宽7.1m，下坡宽31.2m，对稳定滑坡起到很好的抑制作用。四、为掌握崩滑体变形动态，指导防治工程施工，检验防治工程效果，两处崩滑体防治工程，都布设了较为完整的三维变形监测体系。链子崖危岩体防治工程的监测，包括绝对位移(大地形变法和小角法、GPS法)、相对位移(裂缝位移计、水平孔多点位移计)、岩体应力(承重阻滑工程顶板压力计、锚固工程中的锚索测力计)、地下(钻孔中)倾斜变化、气象要素等监测项目，基本上实现了自动化监测和计算机数据处理。黄腊石滑坡防治工程的监测，包括绝对位移(大地形变法、GPS法)、相对位移(滑带位移计、裂缝变化)、地下水(钻孔水位、泉水流量等)动态变化、沟渠和平洞流量、气象要素等监测项目。五、崩滑地质灾害防治工程，是以改造，从而促使变形地质体向稳定方向转化的地质工程，其特点是：1.崩滑地质灾害防治工程，是典型的非标准化工程，仅有相似性，绝无相同性，不能生搬硬套。工程的成效，除受控于崩滑体自身外，主要受控于人们对崩滑体的认识水平和认识深度。2.崩滑地质灾害防治工程，必须以地质为基础，必须将地质勘察研究贯穿于设计、施工的全过程；在施工阶段，更应根据地质情况的变化，及时修改、优化设计，调整施工方法。3.崩滑地质灾害防治工程，特别是正处于变形阶段的崩滑地质灾害防治工程，是风险性很大的工程。设计必须考虑施工对崩滑体稳定性的可能扰动，并提出防止较大扰动的措施，施工应认真执行，讲究施工方法、程序和施工强度。因此，布设相应的变形监测体系，用以指导设计和施工，是非常重要的。4.崩滑地质灾害防治工程设计程序，可归纳如下：全面收集地质资料和有关资料；深入分析变形地质体结构特点；深入研究变形地质体破坏机制，形成、演化、发展和现状；选择、确定变形地质体力学模型和分析方法；合