放坡填筑在三峡库区库岸边坡治理中的运用

1、放坡填筑在三峡库区人工填土岸坡治理中的运用陈骏峰1 杨宜军2（1湖北省宜昌市夷陵区地质环境监测站，湖北 宜昌 443100； 2湖北省地质环境总站，湖北 宜昌443000）摘要：对三峡库区填土岸坡变形特征及影响因素进行分析，并对其稳定性进行了计算评价。分析认为人工填土岸坡稳定性差，易发生下沉、开裂、坍塌和泥石流的灾害。通过对填土岸坡采用放坡填筑的治理措施，达到治理库岸变形的目的，防治效果好。关键词：填土岸坡 稳定性差 放坡填筑 治理Slope filling in the Three Gorges reservoir areaof artificial fill slope in the us

2、e of governanceChen Jun Feng 1 Yang Yijun 2 (1 Yiling District, Yichang City, Hubei Province geological environment monitoring station, Yichang, Hubei 443100; 2 terminus geological environment of Hubei Province, Hubei, Yichang 443000) Abstract: Three Gorges reservoir filling slope deformation charac

3、teristics and influencing factors analysis, and evaluation of its stability were calculated. Artificial fill slope stability analysis is poor, prone to sinking, cracking, collapse and debris flow disasters. Through the use of fill slope grading filling control measures, to control the deformation of

4、 the purpose of reservoir banks, the control effect is good. Keywords: Fill Slope Stability Slope filling poor governance0 引言在治理人工填土岸（边）坡塌岸的方法中，通常采用抗滑、支挡、锚固、格构和截排水等手段或前述几种手段相接合的方法对滑坡、岸（边）坡进行综合治理。 但对大型、地质条件较差的人工填土岸坡进行治理，尤其是涉水库岸，上述手段就显得不太适用。现结合三峡库区某人工填土岸坡塌岸治理【1】的工程实例，将放坡填筑方法的设计和施工方法进行阐述。第一作者简介：陈骏峰（197

5、5 ）男，工程师，水文工程地质专业，长期从事地质灾害防治及矿山地质环境保护工作。1 工程概况1.1岸坡地形地貌岸坡地处侵蚀剥蚀山区，原地貌呈指状，即由平行和指向江中的山脊和冲沟相间而成。坡角为30-40°，坡底缓，沟头变陡，坡顶在集镇建设中削脊填沟形成平台。1.2岸坡物质组成与变形特征岸坡出露地层为前震旦系结晶岩和第四系堆积物。结晶岩主要为黑云母石英闪长岩，第四系堆积物主要为人工填土、冲积及残坡积物。人工填土主要为全、强风化石英闪长岩及其块石。人工填土填于沟谷中，厚度为33m，坡高为50m，宽度为230m。其变形特征是坡面出现下沉、开裂，在降雨条件下多处形成坍塌，而大量人工填土则为泥

6、石流提供了物质来源，且随着降雨和地表水的不断冲刷，坍塌和泥石流的规模不断扩大，范围不断扩展。2 岸坡稳定性评价2.1 岸坡失稳的主要影响因素影响岸坡稳定的因素由外部和内部因素组成。人工填土物质组成主要为砾砂和块石，自身松散、强度低，加之坡角较陡（34-36°），稳定性较差，这是岸坡失稳的内因。降雨、地表水冲刷，库区蓄水及水位波动，江水浪蚀、冲蚀及人类的工程活动、加载等是都诱发岸坡失稳的外因。22 岸坡稳定性计算221计算参数（1）物理力学参数物理力学参数见表1。表1 物理力学计算参数表Table 1 Physical and mechanical parameters of the

7、calculation table岩土体容重（KN/m3）休止角（度）抗剪强度干湿水上水下粘聚力内摩擦角人工填土176189343235281坡残积土1718全风化岩200220383410035强风化岩25026060042（2）地震烈度根据国家地震局提供的国家地震烈士烈度区划图，岸坡地震烈度为度，治理按度设防。（3）荷载条件重力为坡体体积与容重的乘积。地下水作用按静水压力计算，并考虑江水对坡体的侧压力和浮托力。（4）计算工况基本荷载组合按蓄水至145m和175m水位并由175m降至145m工况考虑【2】；特殊荷载组合按蓄水至145m和175m水位加地震，以及175m降至145m加地震工况考

8、虑。（5）岸坡稳定性评价指标参照碾压式土坝设计规范SL274-2001【3】边坡稳定安全系数，建筑物地基基础设计规范GB5007-2002【4】，以及相关规范，安全系数为：基本荷载组合为1.2；特殊荷载组合为1.05。222计算方法和结果（1）极限平衡法计算和结果 按粘聚力为0考虑，K=tga/tgb。其中a为土体内摩擦角，b为坡角，K为安全系数。按上式计算，b=34°时，岸坡自然状况K=1.00，蓄水状况K=0.93；b=36°时，岸坡自然状况K=0.93；蓄水状况K=0.86（2）SLOPE/W计算和结果SLOPE/W是著名的加拿大Geo-slope公司的Geo-slo

9、pe系列软件之一，基于极限平衡理论计算土体或岩质边坡的安全系数，可搜索最不利滑面。本次分析计算用此方法搜索填土坡体的最不利滑面，结果为见表2。表2 稳定性计算结果表Table 2 Stability of the results in Table工况剩余下滑力安全系数K备注蓄水至175m0.879基本工况蓄水至145 m0.943蓄水至175m降至145m0.862蓄水至175m+地震0.823特殊工况蓄水至145m+地震0.867蓄水至175m降至145m+地震826.7110.813（3）岸坡稳定性评价由上述计算可知，人工填土岸坡稳定性差，与目前已发生下沉、开裂、坍塌和泥石流的实际相符。3

10、 岸坡治理方法选择由于人工填土岸坡高度大，填土物质本身稳定性差，又加上水库蓄水及水位涨落等因素的作用，综合考虑岸坡的实际情况，本着治理方法切实可行、经济合理、美观适用为原则，选择在坡体前沿放坡填筑，同时结合护面工程和截排水工程对其进行综合治理。4 放坡填筑设计 （1）填料的选择考虑到蓄水水位的波动和涨跌，为保证填筑坡体内水能及时排出，避免产生过大的动水压力导致坡体变形或破坏，应选用透水性良好的砂土，其粘粒含量不超过10%为宜。考虑到原填土料主要为全、强风化石英闪长岩，主要为砾砂，结构松散，透水性良好，是天然良好的填筑材料。因此宜选用与原填土相同的材料进行填筑，这样新老填土为同一材料，形成的坡体

11、不会产生明显的滑面，同时填料可就近取材易得。（2）放坡填筑坡高和坡比的确定由于岸坡高度近50米，从提高坡体自身稳定性出发，将放坡填筑按15米高度分为三级，以避免坡面太高形成过大的下滑力，同时每一级设置2米宽平台修筑截水沟和人行通道。通过对填料取样进行物理力学试验，其水上和水下休止角分别为34°和32°，以此为依据，同时结合地形条件，考虑到放坡过缓则坡体下部及两侧无法接边，将放坡坡比设计为1：2。填筑后稳定性系数经计算K=1.31，且无剩余下滑力，放坡填筑后岸坡稳定性较好。（3）填料压实度的设计参照碾压式土坝设计规范SL274-2001【3】，为确保填筑坡体的稳定性，压实度设

12、计为大于90%。（4）填筑方法的设计为充分保证填筑坡体的密实度，拟进行分层填筑碾压，层厚按30cm设计，且每层压实度达90%以上时方能进入下一层填筑。（5）坡体水平填筑增设加筋土工织物和坡面反滤层土工织物为进一步确保填筑坡体的稳定性，拟按分层厚度为90CM铺设一层加筋土工织物，以增强坡体的稳定性。同时，为防止坡面被冲刷和浪蚀，铺设强度高、耐腐蚀性的反滤层土工织物。（6）填筑坡体支挡设计为保证放坡填筑坡体的稳定性，在其前沿设置毛石砼压脚，其作用为支挡填筑坡体或为填筑坡体的基础。毛石砼压脚坡比与填筑坡比相同，以便与坡体自然相接。5 放坡填筑施工的关键措施（1）选择填料首先对填料取样进行颗粒分析，然

13、后选用合适的填料，同时填料中所夹碎块石粒径不大于20cm。取样按1次/2000m3进行颗粒分析，及时撑握填料性质。对粘粒含量大于10%的土料必须加料进行拌合达到要求。（2）填筑场地清基剥离为保证填筑坡体不产生过大沉降，必须对填筑区进行清基剥离，以清除有机物和垃圾，且剥离厚度不小于50cm。同时对软土进行挖除。清基剥离中如遇泉点必须采取相应措施进行引排；如遇洞穴也必须进行填补和密实。清基完成后，必须对填筑区底部进行压实，且表层1m内压实度不小于90%，以保证坡体不产生过大沉降。（3）压实参数的确定和压实度的检测首先对填料取样进行重型击实试验，以确定压实度大于90%时的土料的最大干密度和最优含水量

14、。施工时在现场用环刀取样进行测试，测试结果与击实试验参数进行对比，以确定压实度是否达到90%以上。为保证环刀取样具有可靠代表性，取样件数按50-100m2取一件，以确保坡体整体压实度达到要求。（4）填料含水量的控制由于填料的埋藏深度不同，以及受气候、降雨的影响，填料含水量会出现与最优含水量相差太大的情况。填料过干碾压时会出现难以压实，而填料过湿会形成“弹簧土”也难以压实。因此，现场应对填料按1次/2000m3进行含水量检测，确保填料含水量达到最优要求，以确保土料能压实。若达不到最优要求应用加水拌和或加干料拌和等手段进行处理。（5）碾压要求水平分层填筑碾压宜用16-20吨的振动碾按2km/h的速度进行碾压，碾压方法采用进退错距法。（6）坡面填筑要求坡面宜先超前1 m进行填筑碾压，然后再用机械削坡至设计坡面线，随后用蛙式打夯机或大功率平板振动器密实坡面至设计的压实度，最后用人工修坡至设计要求的平整度。6 治理后的效果该岸坡采用放坡填筑，并在坡面铺设反滤层土工布和干彻预制砼块护面，以及设置截排水沟工程综合治理后，经蓄水后近2个水文年的监测，岸坡一直处于稳定状态。该工程不仅治理了库岸，同时美化了环境。7 结论（1）放坡填筑对大型复杂的涉水人工高边坡治理，辅以干彻砼块、干彻块石护面，或格宾石垫等方法进行护面后，尤其是对库岸治理不失为一种有效的治理