压力管道基础开挖滑坡原因分析及防治措施

　　 压力管道基础开挖滑坡原因分析及防治措施 Cause Analysis and Precautions of Sideslip
During Foundation Excavation of Pressurized Pipes? 张书志（石家庄混合蓄能水电厂，河北　鹿泉050224）
摘　要: 基础开挖引起边坡失稳下滑，采取停止施工、上部卸载措施，防治更大滑坡。通过对滑坡定量和定性分析，得出滑坡的重要原因，并提出防治滑坡的4条措施。
关键词:滑坡处理；原因分析；防治措施?
Abstract：During excavation of pressurized piping foundation, the unstable sides of trench slipped. In order to prevent the sides from more serious slip, the construction work is stopped and the loads on the top of the sides are reduced. Through quantitative and qualitative analysis of sideslip, the important causes of sideslip are found out, and four measures for preventing sideslip are proposed.

Keywords：sideslip treatment；cause analysis；precaution measures?
1工程概况
岗南小水电站是原石家庄混合蓄能水电厂岗南水电站扩建的2台3.2 MW混流式水轮发电机组，用于满足下游小流量灌溉需要。该站位于河北省石家庄市岗南镇滹沱河干流上，距石家庄市58 km。
岗南小水电站为引水式电站，机组供水方式通过原水电站引水管道转弯处岔管，引水管道为地下高压管道，压力管道外直径2 500 mm，钢衬壁厚8 mm，外包600 mm厚钢筋混凝土，强度等级C20。 2滑坡情况
1998年8月，小水电站工程开工建设，压力管道基础开挖，开挖前自然地面高程为▽153.00 m，设计压力管道中心线高程为▽146.00 m，压力管道支墩混凝土厚度400 mm，设计压力管道开挖高程为▽143.75 m。
压力管道基础为花岗岩，片麻状构造、结晶结构，岩石风化程度为强风化，风化较严重。开挖方式为岩石浅层爆破，手持式风钻打孔，孔深约1.0～1.5m，孔距50～60 cm，装#2岩石硝铵炸药量0.45 kg，预裂、松动爆破石方，履带式挖掘机，斗容量0.5 m3，配10 kW机动翻斗车运石方。
1998-10-12压力管道开挖至高程约▽148.00m，距设计高程还差约4 m。当施工人员12:00下班时，未发现滑坡的任何迹象，如石头断裂声音、岩体的错位等。12:30发生滑坡，大量滑体滑下来，滑坡体为风化的花岗片麻石，滑坡底部为块状花岗片麻岩，比较完整。滑体由于滑动而破碎，最上部岩石向下错动约3 m，基本垂直向下，上部岩体的树木倾斜，通过测量滑体长度上部约25 m，下部约20 m，上部呈三角形，上边稍窄下部稍宽，短边长度约10 m，滑体平均厚度约5 m，滑体呈三角锥形态，从底部滑出，高程约▽151.00 m，方量约3 000 m3。滑动面为平面，本次滑坡类型为顺层平面滑坡，滑坡断面示意图见图1。 3处理措施
由于大量土石方滑下来，堆积到压力管道开挖的基坑内，导致压力管道施工停止，影响到整个工程的顺利进展。为减少事故影响采取了以下4项处理措施：
a. 处理滑坡以前，基坑内不再进行施工。
b. 滑坡顶端有水库的滤油机房，山上有启闭泄洪洞弧形闸门，备有启闭机室，滑坡后，滤油机房东北角基础底板已经悬空，因此从安全角度考虑，将滤油机房拆掉。
c. 不能让滑体再往下滑，防止滑体下滑带动扩大滑坡，引起更大规模滑坡。
d. 拆掉上部滤油机房后，滑体处于稳定状态，滑体可用人工从上部清理。为保证人员安全，清理到基坑底部的渣土先不要拉走，起到一定支撑滑体的作用，可以分层清理，逐步卸载，清理完毕，确定防护措施。
滑体于12月20日清理完毕，由于滑坡的影响，导致工期延期15 d, 投资增加10万元。? 4滑坡原因分析
4.1滑体稳定性分析
滑坡前曾根据岗南水库管理局测绘地形图，计算出岩体实际坡度为1∶0.80，求出坡角α=51°。滑坡清理完毕后，岗南水库管理局测绘组又对地形图进行测绘，坡度为1∶1.30，求出坡角β=38°，此面为软弱结构面，是岩坡破坏面，滑体沿此软弱面剪切下滑。


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强风化片麻岩体容重γ为25 kN/m3，片麻花岗岩结构面凝聚力C取40 kPa, 摩擦角ψ为30°。滑体的质量为W，滑动面长度为L，坡顶张裂缝深度为Z，张裂缝充水高度为Zw。根据极限平衡条件，安全系数k等于总抗滑力与总滑动力之比。图2为顺层平面滑动受力分析图。
4.1.1不考虑张裂缝中渗入水情况
岩体只受自质量W作用，下滑力等于岩体自质量沿滑动面的分力Wsinβ，抗滑力是由岩体自质量的分力Wcosβ引起的，等于垂直滑动方向取一个单位宽度计算安全系数：
?
式中L——滑动面长度（每单位宽度内的面积），L
　
论文压力管道基础开挖滑坡原因分析及防治措施

1.25，边坡是稳定的。
4.1.2考虑张裂缝中渗入水情况

岩体除受自质量W外，还受到滑动面上的静水压力U和张裂缝中的静水压力V。由于张裂缝底部排水不畅，张裂缝临时充水到一定高度Zw，沿张裂缝及滑动面而产生静水压力，使滑动力增大。滑动时裂缝水来不及排出，在张裂缝位置处加一个水平静水压力作用于张裂缝水深的Zw/3处，指向滑动方向。水沿张裂缝底进入滑动面渗漏，坡趾处水渗出，压力为零，张裂缝底与坡趾间的长度静水压力按线性变化至零（三角形分布），安全系数按式（2）计算：
?
当张裂缝中水深不同时,计算结果见表1。
以上计算是在压力管道基础未开挖时，岩体总处于稳定状态。即使张裂缝中充满水，在总下滑力比总抗滑力大2 183-2 014=169(kN)的情况下，在未开挖基础石方时，由于坡脚岩体起到支撑作用和抗滑作用,岩体受到坡脚岩体支撑水平力P=169/cos38°=215 kN，这时总抗滑力等于总下滑力，两力平衡。实际上坡脚支撑力远大于215 kN，边坡是稳定的。
当张裂缝中不渗入水时，岩体安全系数最高，随着张裂缝中充水深度增加，岩体边坡安全系数逐渐下降。当裂缝充满水时，安全系数仅为0.81，岩体是不稳定的。可见，张裂缝中水深对岩坡安全系数的影响很大。滑坡的重要原因就是张裂缝中雨水渗入，使总抗滑力降低，总下滑力增加，导致安全系数减小另一原因是开挖压力管道基础使岩体在坡脚失去支撑，导致岩体下滑。
4.2地质条件
从滑坡情况看，滑坡面光滑、平整，面上存在一层软弱结构层，黑褐色，厚6～8 cm，干燥时很硬且脆，遇水崩解，强度降低。
4.3天气
滑坡前夜下雨，雨水渗到裂缝，形成静水压力，降低了结构面的凝聚力，总抗滑力下降，总下滑力增加，导致岩体失稳下滑。
4.4开挖方面
由于压力管道基础岩体开挖，破坏了岩体原始平衡，前部失去了支撑和抗滑作用，形成滑动临空面，导致前部滑动后，后部失去支撑，连续下滑，成为导致滑坡的最重要原因。而开挖石方用预裂爆破，对山体也有一定震动作用，加速了岩体下滑。? 5滑坡防治措施
通过对这次滑坡进行定量和定性分析，提出以下防治滑坡措施。
a. 防止地面水浸入滑坡体，对坡顶面的裂隙及时填塞，并用混凝土覆盖，消除坡顶积水，做好排水设施。
b. 在基础开挖过程中，应防止由于坡脚挖空、破坏坡脚支撑部分而失去平衡下滑的问题。
c. 岩坡内潜在滑动面或不能用额外的开挖放缓边坡来防止岩石滑动时，采用混凝土挡墙或坡脚支墩加固。


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