“治坡先治水”,在汇水面积较大和地下水丰富的边坡、滑坡等工程斜坡病害处治中,地表水和地下水的截、疏、排一直是工程的优先选取措施。合理的排水工程设置,可以有效提高坡体的自身稳定性,大幅降低工程支挡规模,且往往具有“四两拔千斤”之功效,也是体现工程治理中有效体现“人地谐和”理念的重要体现。
在众多的地下水工程措施中,仰斜排水孔由于设置灵活,施工快捷、方便,工程造价低,工程起效快,而广泛应用于地下水丰富的工程斜坡病害治理中,尤其是水毁工程斜坡的应急抢险中,具有不可替代和独特的作用。
开挖边坡工程,由于坡体开挖往往会造成地下水线发生变化,故一般在边坡工程设计阶段可按间距约9m的规格暂时设置,待坡体开挖后依据“动态设计,信息化施工”的原则根据揭露的地质情况进行灵活调整。
此外,由于边坡开挖形成新的临空面原因,地下水位多会在坡脚出露,故仰斜排水孔在开挖边坡设计中多布置于坡脚。而如果坡体存在隔水结构面时,也可在边坡的不同高度分级设置,但总的来说,这种设置相对较少。
滑坡工程,尤其是老滑坡工程,由于坡体的滑面相对固定,故地下水出露的部位一般较为稳定。因此,在设计阶段就可基本确定较为固定的仰斜排水孔位置。
无论是边坡,还是滑坡,仰斜排水孔的设置应确保一定的长度,从而有效疏排一定深度范围内的坡体地下水,提高坡体的自身稳定性。
对于边坡工程,对于均质或类均质土边坡,仰斜排水孔的末端需穿过圆弧形滑面以下不小于2m;在结构面形成滑面的岩质边坡,仰斜排水孔的末端需穿过滑面以下不小于2m;对于滑坡工程,仰斜排水孔的末端需穿过最深层的滑面以下不小于2m。这样设置的原因是,坡体的滑面往往相对隔水,仰斜排水孔只有穿过滑面方能有效截排滑面部位的地下水,使其进入孔内而排出坡体。
这也就是说,目前很多技术人员设置长度不大于10m的仰斜排水孔可能是需要调整的,其不但工程性价比偏低,且疏排坡体地下水的范围偏小而排水效果也较差。
仰斜排水孔一般多采用潜孔钻机成孔后(有时可采用螺旋钻、取芯钻成孔),在孔内塞入小一号的排水材料制成。钻孔孔径多为Φ90~Φ110mm,相应的排水管直径多为Φ80~Φ100mm,从而方便工程的现场施作。
仰斜排水孔的排水材料目前国内应用最多的是PVC管和软式透水管,次之为硬式透水管、钢管等材料。
图2 软式透水管
图3 硬式透水管
PVC管主要采用在管身上按一定的间距打孔后,外包透水土工布形成,其应用历史长久。但由于其施作工序较为复杂,排水效果较差,使用寿命较短,尤其是外包土工布在管身下孔时往往容易脱落而导致排水效果和使用寿命大幅下降,故在上世纪九十年代开始,呈现快速被自带土工布,造价更为低廉的软工透水管逐渐替代的趋势。软式透水管由内置弹簧和外包土工布构成,由于为厂家成品,故材料质量有效可控,从而使仰斜排水孔的使用寿命和排水效果大幅提高。
最后,需要说明的是,由于地质体的复杂性,工程上设置的仰斜排水孔并不一定都会出现“孔孔”出水的情况。因此,在仰斜排水孔施作中,只要能达到30%的出水率就是合格的设置,达到50%的出水率就是优秀设置。且宜贯彻在出水点部位加密设置,其它部位适当加大布置间距的理念。