一、地表排水
設置地表排水系統(tǒng)排除地表水,對處治各類邊坡工程皆為適用。合適的地表排水設施,特別是對于軟弱或易受侵蝕的巖土體,能夠改善因地表水作用導致的邊坡穩(wěn)定性降低。
01 排水溝
排水溝渠的設計要考慮防沖和防淤的要求,可以通過改變排水溝設置的方向調(diào)整水流速度。
排水溝的形狀一般設計為矩形、梯形或u形。為防止水流進入水渠等自然河溝中沖刷排水溝端部,排水溝端部往往加設一道隔水墻。
02 截水溝
當邊坡上方地表徑流量較大時,應設置攔截地表徑流的截水溝。截水溝應結合地形和地質(zhì)條件沿等高線布置,將攔截的水順暢地排向自然溝谷或水道。如果滑坡體界線基本明確,應在滑坡體周界外設置截水溝。
03 急流槽
急流槽是集中排泄路面積水、挖方邊坡流水的重要措施,一般包括以下類型:路堤急流槽、截水溝接邊溝的路塹急流槽、截水溝接排水溝的急流槽等。
04 跌水
跌水為人工排水溝渠的特殊形式,用于陡坡地段,溝底縱坡可達100%,是山區(qū)路基及邊坡排水常見的結構物。由于縱坡大、水流湍急、沖刷作用嚴重,所以跌水必須用漿砌塊石或混凝土砌筑,且應埋設牢固。
二、地下排水
地下排水系統(tǒng)的整體設計方案應根據(jù)邊坡所處位置、邊坡與建筑物關系、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定,可選用滲溝、盲溝、排水洞、排水孔及集水井等形式。
01 滲溝
滲溝按作用的不同,可三種。支撐滲溝兼起排除和疏干滑坡體內(nèi)地下水的作用;邊坡滲溝可以疏干并支撐邊坡,阻止坡面徑流和減輕坡面沖刷;截水滲溝可以攔截地下水,并將其排出坡體外。
02 盲溝
盲溝利用其透水性將地下水匯集到溝內(nèi),并沿溝排至指定地點,其水力特性屬于紊流。盲溝類型應根據(jù)當?shù)夭牧?、巖土體性質(zhì)等選擇,如亂石盲溝、多孔管(花管)盲溝、無砂管盲溝或瓦管盲溝等。
03 排水洞
排水洞是人工開挖的隧洞,通常在隧洞周圈布置一定深度的排水孔,形成一個有效降低地下水位的排水系統(tǒng),可以有效截排地下水,降低邊坡內(nèi)部地下水位。
04 排水孔
排水孔施工簡單、快速,而且可以控制較大范圍的地下水,其布置方式主要包括:①通過坡面(包括擋土墻面)打排水孔;②與地下排水廊道(排水洞)或抽水井相連。
05 集水井
當通過排水洞和排水孔匯集的地下水不能依靠重力排出坡外時,可考慮采用集水井排水工程。使附近地下水匯集到井中,可采用附有浮動開關的水泵將水排至地表。
三、邊坡疏排水實例
小灣水電站是瀾滄江中下游河段水電梯級開發(fā)“兩庫八級”方案中的第二個梯級和龍頭水庫。電站建設過程中,其左岸壩肩附近上游側飲水溝堆積體穩(wěn)定性問題突出,嚴重威脅電站大壩的正常施工及其后期的安全運行。
01 地表排水系統(tǒng)
地表排水系統(tǒng)包括截水天溝及排水溝。
在開挖邊坡臺階設置截水天溝,以截斷開挖邊坡上部地表徑流,保護坡面和坡腳不受水流沖刷。天溝的斷面形式、斷面尺寸根據(jù)各坡面集雨面積估算,通過覆蓋層地段的截水天溝以漿砌片石材料為主。截水溝的平、縱轉角處設置曲線連接,其溝底縱坡為0.5%,出水口與排水溝銜接。
在邊坡體內(nèi)布置排水溝時,根據(jù)巖土體性質(zhì)確定排水孔的孔徑、孔深、間排距及上仰角度。充分利用滑坡范圍內(nèi)的自然溝谷排除地表水,對自然溝谷進行修整、加固和鋪砌,防止天然沖溝進一步下切。根據(jù)溝線、地形、地質(zhì)以及與山洪溝連接條件等因素設計排水溝縱坡,并通過在坡面設置縱橫向的消能跌槽和防沖刷措施以形成有效的排水系統(tǒng)。
02 地下排水系統(tǒng)
地下排水系統(tǒng)包括排水主洞、支洞及排水孔,其系統(tǒng)布置一方面考慮排水主洞須穿越潛在滑面下部巖體,另一方面考慮下伏基巖順河向節(jié)理的透水性高于橫河向節(jié)理組。因此排水主洞順河向布置,并沿洞軸線間隔布置橫河向扇形排水孔斷面及穿越覆蓋層與基巖接觸帶的排水支洞。
根據(jù)排水孔的覆蓋范圍及其周邊巖土體的滲水條件,上下排水主洞的高程差約40~50m,高程1245m以上共布置9層排水主洞,主洞總長3750m,并在各排水主洞中布置排水支洞45個。排水主洞盡量布置在弱風化巖體中上段,一方面可降低施工難度,另一方面可通過裂隙直接排水。排水孔孔徑選擇100mm,間距選用3m,孔深為12~20m。一般地段只安裝孔口管,內(nèi)部不保護;節(jié)理密集帶、斷層及斷層影響帶中采用排水保護,排水孔內(nèi)設置過濾管,過濾管采用外徑75mm的pvc多孔管,外包土工濾布,以保證排水管的暢通。各排水孔穿越覆蓋層或軟弱破碎不良地質(zhì)體時,采取有效防堵反濾措施,排水孔孔深設置穿過堆積體接觸帶,以達到最佳排水效果。
03 疏排水工程實施效果
部分水位孔受降雨影響較為明顯,地下水位與降雨關聯(lián)性較強。隨著邊坡表面裂縫封閉和地下排水洞的形成,地下水位總體逐漸降低。隨著疏排水措施的逐步實施,地下水位與坡體蠕變初期相比降低約4m,表明邊坡疏排水措施對降低地下水位的作用較為明顯。
在疏排水工程的輔助下,邊坡的錨索加固和抗滑支擋工程在提高邊坡穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用。各區(qū)表面變形速率相對于處治措施實施前減小約72%~94%;深部變形監(jiān)測成果表明各區(qū)均存在深部變形,支擋反壓結構和預應力錨索發(fā)揮了關鍵作用,限制了變形的擴展,深部變形速率呈現(xiàn)衰減趨勢,變形趨于平穩(wěn)。隨著綜合治理措施的逐步實施,邊坡變形在本階段已基本進入變形收斂階段,采取的加固、排水等工程措施是有效的。