CN105064380A - 富含潜水高边坡治水防滑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富含潜水高边坡治水防滑结构，包括第一级截水装置、第二级截水装置、第三级截水装置和集水井，第一级截水装置、第二级截水装置和第三级截水装置自上至下设在富含潜水高边坡上，且均与集水井连通；第一级截水装置为截水沟，第二级截水装置和第三级截水装置均包含截水槽及设在截水槽下方的渗沟。本发明采取通过在富含潜水高边坡范围内设置三级排、渗一体截水设施分区分制，进行三级地表截流、地下渗沟截流，快速排出汇水面积范围内的地表水，引出坡积层的潜水和裂隙水，消除水对自然边坡的潜在危害，通过治水来有效防止边坡滑动，将截水分级汇入集水井，通过***排水***（如排水沟，涵洞等）排出工程区外。

Description

富含潜水高边坡治水防滑结构

技术领域

本发明涉及交通路线施工技术领域，尤其是一种富含潜水高边坡治水防滑结构；特别是一种在大范围内高、长、陡边坡下游设置线路工程（如公路、铁路）、建筑工程（如房屋建筑、生活区），但风化层或坡积层的高、长、陡边坡存在***汇水面积很大、局部具有裂隙水，坡内富含孔隙潜水，容易造成高陡边坡本身蠕动下滑、滑坡及垮塌，进而影响甚至冲毁下游工程实体的富含潜水高边坡治水防滑结构。

背景技术

在降雨丰沛和阴湿区域线路工程（尤其是公路工程和铁路工程）选线过程中，经常会遇见汇水面积很大且富含潜水的高边坡，采取绕避措施工程造价太高或沟谷段场地狭小根本无法绕避时，在坡脚处修建建筑物或人居生活区，为了节约用地、保护高陡边坡原有生态和保证边坡稳定等的情况下，必须要为下游腾出足够、安全的工程区域，采取工程措施保证该富含潜水高边坡稳定。

高边坡稳定性往往与边坡的工程地质条件、水文地质条件、地形地貌和新构造运动等有直接的关系。随着工程建设的进行，同时也对原地貌产生一定的破坏，扰动了岩土体原来的稳定与平衡，就会诱发或导致边坡失稳，沿滑动面产生一系列蠕动下滑、滑坡及垮塌灾害，甚至给下游工程区域造成次生灾害。因此，就需要在全面掌握富含潜水高边坡特点的基础上，把影响边坡稳定和有效治理的因素综合起来，作为一个***整体考察和分析，通过勘察、设计、施工和运营各阶段全过程控制，从而科学合理，安全可靠、经济、有效地预防和治理富含潜水高边坡，彻底解边坡决稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种富含潜水高边坡治水防滑结构，过程巧妙，实施方便。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种富含潜水高边坡治水防滑结构，包括第一级截水装置、第二级截水装置、第三级截水装置和集水井，第一级截水装置、第二级截水装置和第三级截水装置自上至下设在富含潜水高边坡上，三级截水装置各自沿等高线降低方向分别布置，且均与集水井连通；第一级截水装置为截水沟，第二级截水装置和第三级截水装置均包含截水槽及设在截水槽下方的渗沟。

进一步地，第一级截水装置、第二级截水装置和第三级截水装置分别沿等高线降低方向布置。

进一步地，第一级截水装置拦截并排出位于第一级截水装置外缘的坡面汇水。

进一步地，第二级截水装置的截水槽拦截并排出第一级截水装置和第二级截水装置之间范围内大气降水形成的漫流水和少量裂隙水；第二级截水装置的渗沟拦截并排出位于第二级截水装置上方的富含潜水高边坡的潜水。

进一步地，第三级截水装置的截水槽拦截并排出第二级截水装置和第三级截水装置之间范围内大气降水形成的漫流水和少量裂隙水，第三级截水装置的渗沟拦截并排出位于第二级截水装置和第三级截水装置之间的富含潜水高边坡的潜水。

进一步地，第三级截水装置设置尽量靠近富含潜水高边坡下的工程区，排出工程区的部分汇水。

进一步地，渗沟的截面为U型，其内由底部的排水通道和排水通道上方的第一渗水材料填充；渗沟沿富含潜水高边坡的侧壁由第二渗水材料制成。

进一步地，第一渗水材料为碎石或卵石；第二渗水材料为袋装砾砂。

进一步地，该排水通道为混凝土预制板块盖在渗沟底部形成的，或为在渗沟底部埋设侧壁带孔的管件。

进一步地，渗沟内还设有渗水土工布，包覆第一渗水材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采取通过在富含潜水高边坡范围内设置三级排、渗一体截水设施分区分制，进行三级地表截流、地下渗沟截流，快速排出汇水面积范围内的地表水，引出坡积层的潜水和裂隙水，消除水对自然边坡的潜在危害，通过治水来有效防止边坡滑动，将截水分级汇入集水井，通过***排水***（如排水沟，涵洞等）排出工程区外。

通过本发明在工程实践中的应用和后期治理效果来看，该发明理念符合滑坡贯彻主动预防的理念，减少被动治理的弊端。设计和施工理念、发明要点的操作程序、工序过程均符合规范要求和施工工艺要求，方法简单易行，以区域分制的方法，避免了大范围内大规模的工程措施，在保证质量的情况下显著地提高了治理过程的安全性和环保性，取得了显著的处治效果和综合效益，因此，该创新方法为一种安全、环保、可靠、先进的处治方法。

附图说明

图1为本发明富含潜水高边坡治水防滑结构的结构示意图；

图2为第一级截水沟的截面示意图；

图3为第二级截水装置的截面示意图；

图4为第三级截水装置的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

陡坡自然坡面稳定性论证和治理需要翔实的勘察资料，主要包括地形地貌、地质条件、水文地质条件和新构造运动等，同时也应充分考虑下游工程区的填筑或开挖等施工扰动影响，施工建设期预防治理和运营期维护等，为评价边坡稳定提供客观依据。

影响边坡稳定的因素很多，造成边坡滑动的原因也是多样的，因此治理边坡不能依靠单一处理方法，要重点预防，综合治理。治理过程中需要将影响因素综合考虑，在勘察阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段做好过程控制，发挥综合投资效益，获得综合有效治理。

要科学合理、安全可靠、经济、环保、有效地预防和治理富含潜水高边坡不稳定问题，免除边坡本身和下游工程区域可能出现的各种隐患，在综合考虑边坡所在区域气候、气象、水文，地形、地貌及地层地质岩性的基础上，结合实际地形需要贯穿主要以下综合治理思路。

1、预防为主，防治结合

根据边坡地形地貌、水文气象、地层岩性、自然坡面、汇水面积等实际情况，设置地表截水沟、地下渗沟等排水设施，将影响坡面稳定的最大危害因素——水，彻底“根除”，采取设计引排措施，预防为主，将“防”和“治”的重心前移，从而避免“不治理”时后期一旦发生滑坡的被动“治理”难度大幅度加大的弊端。

2、远接远送，***完整

截水沟、渗沟等排水设施要合理、完备，保证结构防冲、防渗，有利于实现工程措施效果、水土保持、植被恢复；排水设施远接远送，处理好进、出水口，注意截、排水设施与跌水井、***排水***的紧密衔接，保证上游坡面、下游工程区域的安全与稳定，保证整体排水***完整有效，水流通畅。

3、圬工植被，相得益彰

将坡面实施阶段的圬工截流引排防护和后期运营阶段的植物生态防护相结合，使当前治理效果和长远固坡效果达到最佳，做到标本兼治，相得益彰，根除病害。

4、分级截流，纵横结合；表里排水，综合治理

根据高边坡地形、坡面大小和水流来源大致横向分三级排出坡面，如图1富含潜水高边坡治水防滑结构示意图所示，在富含潜水高边坡1的坡面上，由上至下设置三级截水装置：第一级截水装置2、第二级截水装置3、第三级截水装置4，以及集水井5，三级截水装置各自沿等高线降低方向分别布置，三级截水装置均与集水井5连通。

第一级截水装置2为截水沟，拦截截水沟2外缘的大气降水和少量裂隙水；第一级截水装置2和第二级截水装置3之间区域内的大气降水形成的漫流水、少量裂隙水和坡积层富含的潜水，由第二级截水装置3排出；第二级截水装置3和第三级截水装置4之间区域的大气降水形成的漫流水、少量裂隙水和下游工程区域部分排水，由第三级截水装置4排出；三级截水在集水井5汇集后由***排水***统一排出，如图1所示的经工程区6下方的涵洞排出。

下面对三级截水装置进行详细说明：

1、最高处第一级截水装置2的设置与施工

（1）最高处第一级截水装置2设置的目的：拦截第一级截水装置2以外及丘陵范围内的汇水，其汇水面积一般均很大较大，主要包括大气降水形成的地表漫流水、裂隙水和地层富含潜水的渗流水，遇有暴雨时对坡面和下游冲蚀加剧，对坡面潜水补给作用会严重降低坡面抗滑力。

（2）最高处第一级截水装置2的设置：布置原则是尽量拦截第一级截水装置2以外的全部汇水，并在变坡位置沿等高线降低方向，结合实际情况因地制宜布置，保持线性顺畅，纵坡不得小于3%。横截面如图2所示，截面为倒直角梯形，沿富含潜水高边坡的侧边为倾斜设置，底宽50cm，顶宽75cm，深50cm，厚35cm浆砌片石砌筑。

（3）施工前，依据地形图，结合实际地形因地制宜地标定最高处第一级截水沟开挖线，要求一次放样布线，分段分次开挖施工，每段以50m为宜。为保证截水沟稳定牢固，截水沟浆砌片石底座需嵌入基岩层以下15cm以上。具体施工和截水沟施工方法相同。

2、中间第二级截水装置3的设置与施工

（1）第二级截水装置3设置的目的：采用截水槽31拦截第一级截水装置2和第二级截水装置3之间范围内大气降水形成的漫流水和少量裂隙水；通过截水沟下设置的一体式渗沟排出坡积层富含的潜水。

（2）第二级截水装置3的设置：布置原则是综合考虑第二级截水装置3以上汇水面积、富含潜水情况，沿等高线降低方向，结合实际情况因地制宜布置，保持线形顺畅，上层截水沟和下层渗沟纵坡一致，且纵坡不得小于3%。其截面如图3所示，由截水槽31及设在截水槽31下方的渗沟32构成，截水槽31与渗沟32之间设有干砌片石层33，截水槽31的截面为U型，沿富含潜水高边坡的侧边为倾斜设置。

渗沟32的截面为U型，其内由底部的排水通道和排水通道上方的第一渗水材料35填充；渗沟32沿富含潜水高边坡1的侧壁由第二渗水材料34制成。排水通道为混凝土预制板块36盖在渗沟底部形成的；渗沟32内还设有渗水土工布37，包覆第一渗水材料35。其中，第一渗水材料35为碎石或卵石，第二渗水材料34为袋装砾砂。

施工中，渗沟32主体为浆砌片石，其底座必须嵌入富含潜水高边坡1基岩层以下1m，保证截水槽31和渗沟32一体的第二级截水装置3稳定牢固，且保证富含潜水高边坡1的水全部顺畅流入渗沟。施工时严格保证渗沟施工质量和断面尺寸。混凝土预制盖板块36每块长30cm，每块端头中间留设宽2cm、长30cm泄水槽；注意上坡面防水土工膜铺设位置为土（坡积层）岩（砂砾岩）交界面在渗水流入渗沟位置处；30cm宽的袋装砂砾错缝搭接码齐，渗沟槽内底面、渗水面和顶面铺设渗水土工布37，渗沟内填充卵砾石和上坡面填筑砂砾同时进行，以防将袋装砂砾推倒；截水槽31修筑在干砌片石33上面，一定要保证干砌片石33稳定牢固；渗沟32、截水槽31修筑完毕及时将两侧回填，将坡面拍实。

3、最低处第三级截水装置4的设置与施工

（1）最低处第三级截水装置4设置的目的：采用截水槽41拦截第二级截水装置3和第三级截水装置4之间范围内大气降水形成的漫流水、少量裂隙水和下游工程区域部分排水（例如高速公路路面及坡面排水，此时兼起边沟作用），通过截水槽41下设置的一体式渗沟42排出坡积层潜水。此道截水设施即完全截断向下游工程区域渗流的可能性。

（2）最低处第三级截水装置4的设置：布置原则是适当靠近下游工程区，并尽量和工程区6主线平行,结合实际情况因地制宜布置，保持线截水槽41线形顺畅，上层截水沟和下层渗沟一致，且纵坡不得小于1%，渗沟42和截水槽41排入集水井5，截面如图4所示。

该第三级截水装置4的浆砌片石底座必须嵌入基岩层以下0.45m，保证第三级截水装置4安全稳固，渗水全部能流入渗沟，施工方法和图3的第二级截水装置3一样。图4中渗沟42内的纵向排水管采用带孔PE塑料管46，管径Φ30cm，孔径为1.0cm、纵向间距为7.5cm，上半圆共设5排，孔位错位排列。

4、集水井5的设置与施工

设置集水井5的目的是缓冲进水，防止水花溅出，沉淀泥沙，并及时排入排水***，因此要求跌水井大小、高度，沉淀池深度均满足要求。

上述三级截水装置施工注意事项：

1、施工需要重点关注施工安排和施工顺序。施工时要避开雨季，便于施工，且可以防止滑塌；先施工上游坡面排水***，逐级向下施工，可以逐渐减少坡积层土层含水量，增加施工抗扰动能力，避免滑坡现象发生，如果先施工下游工程（例如高速公路路基挡土墙），可能会因为坡积层含水量大、基坑深、施工扰动等影响造成小范围坍塌或大面积滑坡。施工过程中有少量降水时将截水沟分段堵截，将水排于坡面，避免将正施工部位冲毁。治理完成的高陡边坡经过一个枯水期后，坡面富含的潜水会得到有效的截堵，为下游工程施工带来安全和便利。

2、截水槽和渗沟施工时可依据地形调整布置，但要保证纵坡坡度，保证水流畅通，转弯处顺畅弧线衔接，忌讳折角处理，并做好起终点位置和衔接位置施工控制，保证不渗不漏，使排水***完整。

3、渗沟根据要求设置基础埋深，且渗沟本身要埋置于地面1.0m以下，保证即时北方地区也不产生冻胀影响。

4、截水槽由于受外界温度影响较大，沉降缝按每10m设置一道，为了方便施工，截水槽和渗沟设置位置一致，并垂直贯通，沥青麻絮嵌缝务必精细谨慎，以防渗漏。

5、安排挖掘机沟槽开挖，人工修整；合理安排片石、滤水碎石卵石进入施工部位并保证整洁干净。渗沟的反滤层为编制袋装砾石，选用颗粒大小均匀的砾石材料，渗沟内排水层填充石料为卵砾石，靠近渗沟中部的粒径为3～5cm，靠近土工布粒径较小为1～2cm，填充材料均应冲洗干净。

采用本发明富含潜水高边坡治水防滑结构，在几个月时间的施工过程中，随着三级截水装置的逐步完成，工程区域土层的潜水快速大幅度减少，含水量显著降低；随着截水沟、渗沟全面完成，工程区域土层潜水基本杜绝；截止目前已经经过5个雨季的检验，尤其2013年夏秋天水地区罕见的暴雨，在造成宝天高速公路多处滑坡、坍塌，高速公路封闭的情况下，该处依然稳定可靠。

实施例

在甘肃路桥建设集团有限责任公司中标承建的宝鸡至天水高速公路BT17合同段施工过程中，XK77+420～560段分离式路基左侧结合地形、水文和地质特点，全面充分地采用了富含潜水高边坡的治水防滑方法进行了综合治理，取得了显著的处治效果和综合效益。

1工程概况、地质水文状况及工程地质评价

1.1工程概况

XK77+420～560段分离式路基为填方段，填土高度1.39～6.42m，左侧坡脚填土高度0.2～2.1m，原地面横坡较陡，坡度17～27°，属陡坡路基施工。该施工区域地形图如图所示。路基左侧93.5m（平距）以外为红砂岩丘陵，自然坡度45～65°，山顶及山坡被浓密灌木所覆盖；93.5m（平距）以内是以亚砂土为主的剥蚀坡积层，自然坡度17～27°，坡长65.5～102.1m，坡高约36.2m（自路基中线原地面算起），主要是退耕还林地，乔灌草覆盖稀疏，土质松软，富含潜水及裂隙水，坡积层厚度0～5m，平均厚度约3.5m。该区域汇水面积大，勘测和施工初期个别地段渗水淤泥经常浸没踏勘人员鞋袜。

1.2地层岩性

根据地质调绘及钻探揭露，该陡坡路基段出露的主要地层为第四系坡积（Q₄ ^dl）及白垩系麦积山组（Km）砂砾层，XK77+490中桩位置钻孔柱状图描述如下：

Q₄ ^dl亚砂土：浅红色；稍潮—潮湿；硬塑—可塑；土质松散不均，孔隙发育，含砂及角砾，局部夹黄土薄层。[σo]=160kPa，层厚4.0m。

Km全风化砂砾岩：红褐色；原岩结构、构造已完全破坏呈松散状，岩质较软。[σo]=300kPa，层厚3.60m。

强风化砂砾岩：红褐色，泥质弱胶结，组织结构大部分被破坏，岩质较软，节理裂隙发育，砾石主要为石英、砂岩、片岩等颗粒构成，砾径为4～7cm，岩芯呈散体状。[σo]=400kPa，层厚9.40m。

弱风化砂砾岩：红褐色，泥质弱胶结，中粗粒结构，岩质较软，节理裂隙较少，砾石主要为石英、砂岩、片岩等颗粒构成，砾径为4～7cm，岩芯完整，呈短柱状。[σo]=600kPa，层厚1.96m，未揭穿。

1.3气象及水文

该段属暖温带亚湿润大陆性气候区，年平均降水量550～679.1mm，年降水分布不均，多集中于6～9月，占年降水量的73.5%，且多以暴雨形式出现。最大冻土深度90cm。

该区域陡坡地下水分布主要有第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水主要分布于坡积层，水量不大，水位埋深较浅，主要为大气降水补给；基岩裂隙水主要分布于丘陵的基岩裂隙，其水量变化大，水位埋深不稳定，受大气降水影响大。地下水与地表渗流水连通较好，补给来源相似，受大气降水影响大。

1.4工程地质评价

该段陡坡路基左侧山坡地形陡峻，覆盖层薄，局部红色砂砾岩出露。大气降水在地表易形成坡面漫流或冲沟径流，在地下易形成孔隙潜水，雨季坡体覆盖层及砂砾岩全风化层浸水软化抗滑能力降低，可能沿强风化界面形成一系列下滑蠕动、滑坡及垮塌，稳定条件差，必须处理才能稳定。

22三级截水装置分区分制富含潜水高边坡的治水防滑过程

2.1最高处第一级截水装置设置与施工

截水沟长151m，纵坡-14.3%；与集水井连接的排水沟长43m，纵坡-18.5%。该截水沟部分位置红色砂砾岩出露，坡积层厚度较薄（0～1.2m），截水沟均坐实在砂砾岩上，并嵌入砂砾岩层15cm以上，保证稳定牢固。

2.2中间第二级截水装置设置与施工

截水槽长87.1m，渗沟长90.6m，纵坡-3.4%。该第二级截水装置位置坡积层厚度2.0～3.4m，施工时截水槽分两次开挖施工，渗沟浆砌片石底座嵌在新鲜岩面以下1m，保证渗水全部能流入渗沟。

2.3最低处间第三级截水装置设置与施工

截水槽、渗沟长101m，纵坡-4.5%。该截水槽兼起，排出路面横坡排水及左侧填起的3m宽3%坡面排水、XK77+340～420段路基左侧边沟排水、二级平台截水沟排水等。排入集水井并从涵洞排入***排水***。

该截水槽、渗沟位置坡积层厚度2.8～3.6m，截水槽分两段开挖施工，渗沟浆砌片石底座必须嵌入新鲜岩面以下0.45m，保证渗水全部能流入渗沟。

2.4施工安排及施工顺序

在少雨的11～12月施工坡上截水沟、截水槽及渗沟；第二年3～4月施工坡下的挡土墙；5月清除路基表土、挖除富含根系的腐殖土，对原地基晾晒碾压，填筑路基。

施工中避开雨季，便于施工，且可以防止滑塌；先施工上游坡面排水***，逐级向下施工，可以逐渐减少坡积层土层含水量，增加施工抗扰动能力，减少滑坡现象发生，如果先施工下游挡土墙，可能会因为坡积层含水量大、基坑深、施工扰动等影响造成小范围坍塌或大面积滑坡。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：包括第一级截水装置、第二级截水装置、第三级截水装置和集水井，第一级截水装置、第二级截水装置和第三级截水装置自上至下设在富含潜水高边坡上，且均与集水井连通；第一级截水装置为截水沟，第二级截水装置和第三级截水装置均包含截水槽及设在截水槽下方的渗沟。

2.如权利要求1所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第一级截水装置、第二级截水装置和第三级截水装置分别沿等高线降低方向布置。

3.如权利要求1或2所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第一级截水装置拦截并排出位于第一级截水装置外缘的富含坡面汇水。

4.如权利要求1或2所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第二级截水装置的截水槽拦截并排出第一级截水装置和第二级截水装置之间范围内大气降水形成的漫流水和少量裂隙水；第二级截水装置的渗沟拦截并排出位于第二级截水装置上方的富含潜水高边坡的潜水。

5.如权利要求1或2所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第三级截水装置的截水槽拦截并排出第二级截水装置和第三级截水装置之间范围内大气降水形成的漫流水和少量裂隙水，第三级截水装置的渗沟拦截并排出位于第二级截水装置和第三级截水装置之间的富含潜水高边坡的潜水。

6.如权利要求5所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第三级截水装置设置尽量靠近富含潜水高边坡下的工程区，排出工程区的部分汇水。

7.如权利要求1所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：渗沟的截面为U型，其内由底部的排水通道和排水通道上方的第一渗水材料填充；渗沟沿富含潜水高边坡的侧壁由第二渗水材料制成。

8.如权利要求7所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：第一渗水材料为碎石或卵石；第二渗水材料为袋装砾砂。

9.如权利要求7所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：该排水通道为混凝土预制板块盖在渗沟底部形成的，或为在渗沟底部埋设侧壁带孔的管件。

10.如权利要求7所述富含潜水高边坡治水防滑结构，其特征在于：渗沟内还设有渗水土工布，包覆第一渗水材料。