勉县土官铺卓笔滑坡勘查.docx

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勉县土官铺卓笔滑坡勘查

陕西汉中市勉县土关铺乡卓笔村崩塌与滑坡隐患

治理工程勘查报告

院长：

程方方

总工程师：

董忠级

中国有色金属工业西安勘察设计研究院

二〇〇九年十月

参加陕西汉中市勉县土关铺乡卓笔村崩塌与滑坡隐患

治理工程勘查主要负责人及岗位

生产单位负责人：

王建智

审定人：

林颂恩

审核人：

朱有禄

工程技术负责人：

吕小永

文字部分

1前言1

1.1工程概况1

1.2勘查技术要求1

1.3勘察工作执行的主要技术标准1

1.4勘察方法及完成工作量2

1.4.1测量2

1.4.2工程地质测绘2

1.4.3井探2

1.4.5面波地震勘探2

1.4.6室内土工试验2

2自然条件3

2.1地理位置和地形地貌3

2.2气象和水文5

2.3植被5

3区域地质条件5

3.1区域地质构造5

3.2新构造运动与地震6

3.3地层岩性8

3.4地下水8

4灾害区工程地质条件8

4.1地层8

4.2水文地质条件9

4.3水土对建筑材料的腐蚀性9

4.4场地地震动参数10

5滑坡特征及稳定性评价10

5.1滑坡的边界条件、形态及规模10

5.2物质组成及结构特征12

5.3破坏方式及主要影响因素13

5.5滑坡稳定性评价14

5.5.1计算公式14

5.5.2计算剖面和参数选取15

5.5.3滑坡稳定状态评价标准15

5.5.4稳定性和滑坡推力计算结果16

6崩塌隐患特征及稳定性评价17

6.1崩塌隐患形态、规模、特征17

6.2稳定性赤平投影分析19

7地质灾害体发展变化趋势、危害性预测和治理的必要性21

7.1发展变化趋势21

7.2危害性预测21

7.3治理的必要性21

8治理措施建议21

9防治工程部位的工程地质、水文地质条件21

10建筑材料21

11结论和建议21

附件1：

面波勘探报告

附件2：

滑坡推力计算书

附件3：

委托书

图表部分

序号

图表名称

张数

附录№

1

勘探点一览表

1

1

2

工程地质图

1

2

3

工程地质剖面图

3

3-1~3-8

4

土工试验成果报告

1

4

5

易容盐含量分析报告

2

5.1~5.2

1前言

1.1工程概况

陕西汉中市勉县土关铺乡卓笔村崩塌、滑坡隐患点位于勉县土关铺乡卓笔村青山斜坡上，该斜坡体长700m,宽1200m，中间分布有多条冲沟。

该斜坡分布有2处滑坡隐患、9处崩塌隐患。

H1滑坡分布在斜坡的中后部，坡体长156m,宽158m,厚度约5m，主滑方向为110°，体积约12.3×104m3,属中型崩塌堆积物滑坡；H2滑坡分布在斜坡的中后部，坡体长80m,宽80m,厚度约4m，主滑方向为45°，体积约2.56×104m3,属小型堆积层滑坡。

崩塌隐患分布在因修路、修房而形成的人工高陡边坡地段，边坡高度约3～8m，长约995m，节理发育，岩体破碎，局部出现崩塌和掉块。

该滑坡变形首次出现于1981年8月,因连续降雨坡顶出现长100m、宽0.5m的裂缝，5.12地震后坡体出现长10～20m、宽3～5cm的裂缝，2009年强降雨后裂缝加宽，蠕动变形加剧，严重影响110户、505人、房屋400间、田200亩的安全。

该项目经勉县国土资源局申请，由勉县发展计划局批准，对其进行综合治理。

该灾点的勘查工作，是受勉县国土资源局委托（见附件1），由我院于2009年9～10月完成的。

1.2勘查技术要求

根据委托书要求，本次勘查技术要求如下：

1）对地质灾害区进行1:

1000地形图测绘，为下一步设计、整治施工提供基础测量资料；

2）搜集区内区域地质、水文气象、灾害等相关资料，综合分析灾害形成的地质条件；

3）查明灾害区的地形、地貌、岩土体及地层结构，提供岩土体物理力学性能指标；

4）查明灾害体的规模、类型及空间结构及主要影响因素；

5）提出合理的治理方案及提供治理所需的地质参数；

6）对滑坡稳定性进行分析评价，提出合理的治理措施和建议。

1.3勘察工作执行的主要技术标准

1）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

2）《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006）；

3）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）；

4）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）；

5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

6）《地质灾害防治条例》（2003年国务院394号令）等。

报告书中引用上述标准时均以其编号简称。

1.4勘察方法及完成工作量

本次勘察在充分收集和研究已有地质资料的基础上，采用工程地质测绘、调查、井探、物探与室内土工试验相结合的方法进行。

根据现场情况，共布置8条勘探线，23个勘探点。

1.4.1测量

为提供地形和断面资料，在滑坡体及其影响范围进行了1：

1000地形测量和断面测量。

共完成测量面积0.60km2,断面测量1.25km。

1.4.2工程地质测绘

采用仪器法和半仪器法，测绘精度按1：

1000控制。

1.4.3井探

采用人工垂直挖掘，采取土试样，土试样质量等级为Ⅰ级和II级。

1.4.5面波地震勘探

本次物探工作中，使用的仪器设备如下：

GeoPenSE2404D型瞬时浮点高分辨率综合数字地震仪1套。

勘探采用对岩土分层较理想的面波地震勘探方法（见照片3）。

根据现场条件及技术要求，面波地震勘探道距1.0m，24通道标准仪器接收。

震源采用24磅锤击震源。

通过现场试验，仪器的记录长度设置为1024～2048样点，采样间隔0.5～0.2ms。

野外采集的面波地震勘探资料，经过数据格式转换、数据解编、数据编辑、开时窗拾取面波数据、FK分析、拾取面波特征曲线、谱散曲线计算、分层计算、正演拟合计算，得到各面波点的频散曲线图。

1.4.6室内土工试验

除进行了土的常规项目试验外，还进行直剪（固结快剪）试验、饱和剪试验、自由膨胀率等特殊项目试验。

试验仪器为DJY-4直剪仪等。

完成的勘察工作量汇总于表1.4。

勘察工作量汇总表1.4

序号

工作内容

单位

数量

1

地形测量（1：

1000）

km2

0.60

2

断面测量（1：

500）

km

1.25

3

工程地质测绘

km2

0.6

4

井探

m/个

38.6/23

5

面波勘探

点

16

6

取土和试验

件

9

7

收集和研究已有地质资料

陕西省区域地质志

套

1

陕西省地质矿产志

1

陕西汉中市勉县地质灾害调查与区划报告

1

2自然条件

2.1地理位置和地形地貌

勉县位于陕西省西南部，属汉中市管辖，北居秦岭南坡，南依巴山北麓，地处汉中盆地西端。

西邻宁强县、略阳县，北抵凤县、留坝县及甘肃省，东接汉台区，南与南郑县接壤。

地理位置：

东经106°21′～106°57′，北纬32°53′～33°38′。

灾害点位于勉县土关铺卓笔村，中心地理坐标东径106o31，48〃，北纬33o05，41〃。

距勉县县城约25公里，有通村公路通过，交通便利。

图1场地位置图

灾害点位于勉县土关铺卓笔村青山斜坡上，地貌单元位于滑坡位于汉江南岸中山区。

整体地形为斜坡地貌（照片1），斜坡体长700m,宽1200m、高差约220m，呈梯田式，坡度约20o，局部平整土地形成高2.0～3.0m的陡坎。

斜坡后为陡崖，高约110m，植被发育，同时因修建通村公路在北侧形成高4.0～8.0m的人工高陡边坡。

斜坡分布5条沟谷，为天然泄洪沟谷，切割深度约4.0～8.0m，受其影响，局部地形坡度约50o。

滑坡位于斜坡后部，微地貌具后陡中缓前陡的特点，崩塌隐患主要分布通村公路边的高陡人工边坡地段。

照片1地形地貌

2.2气象和水文

勉县气候属北亚热带大陆季风气候，据县气象站多年资料统计，年均气温14．2℃，最冷月（元月）平均气温2．2℃，最热月（七月）平均气温25．2℃，年极端最高气温为38．0℃，年级端最低气温-10．2℃。

气候特点为春暖干燥，夏热多雨，积凉湿润，冬冷少雪。

该县雨量充沛，时空分布不均。

受地理因素影响，降水差异性大，平均年降水量变动在529．0～1685.5mm，其中：

600～700mm的占29．2％；700～800mm的占20．8％：

800～900mm的占25．0％；1000～1100mm的占16．7％；低于600mm和高于1l00mm的占8．3％。

最大日降水强度145.8mm（1998年7月5日），最大月降水强度376.2mm（1998年7月5日），最大年降水强度1685.5mm（1969年）。

斜坡上分布有多条冲沟，沟底部分段可见基岩出露，该沟干旱水量很小甚至无水，洪水期水量较大，经调查访问水量最大时，水深约1.5m。

根据资料，暴雨强度重现期20年时取30mm/h，暴雨强度重现期50年时取35mm/h。

2.3植被

主要为人工植被，即农作物和树林。

农作物有水稻、蔬菜、小麦和油菜，树木主要为松树和白杨等。

3区域地质条件

3.1区域地质构造

该区位于阳平关～勉县大断裂以南，该区域构造运动和岩浆活动不太强烈。

褶皱构造从南向北由一系列大致平行的背向斜组成，南部宽缓，北部紧密。

断裂构造多顺岩层走向发育，主要呈NEE向，次为NE及NNW向等，性质多为高角度逆冲断层，而且由南向北具逐渐加剧和增多趋势，其中具有划分构造单元的大断裂为北界阳平关～勉县逆冲断裂构造，呈NEE向沿汉江延至武侯没入盆地，破碎带宽百余米，断面北倾，倾角较陡，具有形成早且多期活动特点。

盆地则是在构造断陷和汉江河谷发展基础上，逐步形成的一个山间盆地。

该灾害点后部陡崖和山前斜坡交界处分布有一条逆断层，断层产状90o∠80o，滑坡和崩塌分布在断层上盘，受其影响，上盘岩层较破碎，同时致使地形陡峭，为滑坡和崩塌创造了条件。

3.2新构造运动与地震

1）新构造运动

从第四纪开始，以大幅度的差异运动为主，盆地下陷，两侧升高，盆地中已成为湖泊、河流及小丘相间出现的古地貌。

由于差异升降运动加剧，形成了砂砾泥层交错的一套洪积、湖积物质。

后期受区域应力的作用。

盆地缓慢上升和下降，形成多级阶地，此后盆地仍有升降，但主要以上升为主。

到目前这种运动尚在继续。

如勉县～洋县断裂，经国家地震局测量队设点监测发现以0.01～0.06mm/a的速度发生位移，这些活动断层，使这些破碎带产物疏松易碎，为滑、崩、流的发生奠定了物质基础。

2）地震

从区域大地构造看，勉县内继承性的新构造运动相对活跃，存在发生中、强震的地质构造背景，由此产生的地质灾害不可小视。

此次“5.12”地震和“5.25”等余震对该区的地貌、水系、森林生态、城镇环境等虽未造成重大变化和破坏。

但震中四川汶川离勉县距离较近，地震时勉县震感强烈，地震对该区的地质环境有一定影响，主要表现在两个方面：

图2区域地质图

一是地震引发高陡边坡的局部崩塌，边坡土体在前期已积聚了一定应力，在地震触发下引发了上部土体失稳，形成崩塌，地震对地质环境的另外一个重要影响是地震对各类斜坡的岩土体强度造成一定影响，引起土体松动变形。

区内地质灾害排查时见坡体出现新的裂缝，裂缝发育的规模不等，宽度小至毫米，大至数厘米，长度几十厘米至几十米，地震改变了坡体原有的应力分布状态，产生了岩土体新的结构面，构成了坡体不稳定的新要素，甚至诱发了滑坡。

5.12地震，改变了墓上村滑坡原有的应力分布状态，产生了岩土体新的结构面，构成了坡体不稳定的新要素，地震致使坡体岩土体强度降低，引起土体松动变形产生裂缝，裂缝为雨水下渗提供了通道，在降雨期间滑坡前缘局部滑塌，滑坡整体变形，裂缝不断扩大。

3.3地层岩性

灾害点位于位于阳平关～勉县大断裂以南，该区出露地层主要为第四系坡积、崩积和坡残积堆积物、下覆基岩为寒武系板岩和震旦系灯影组白云岩。

3.4地下水

区域内地下水类型为松散岩类孔隙水。

松散岩类孔隙水赋存在第四系全新统粉质粘土中，主要接受大气降水的补给，地下水接受补给后，沿坡向径流，向低洼地段排泄。

第四系松散松散岩类孔隙水的化学类型比较简单，为SO4－Ca－Mg型，矿化度0.20～0.35g/l，水中无侵蚀性二氧化碳，地下水对混凝土结构不具腐蚀性。

地下水主要接受大气降水补给，其补给条件与强度受多种自然因素控制。

地下水补给、径流与排泄条件总的特征：

山地及山坡地带为地下水的补给径流区，河谷及低洼地带则为地下水、地表水排泄区。

由分水岭向河谷、盆地，地下水位由深变浅，富水性增强。

地下水主要接受大气降水补给，其补给条件与强度受多种自然因素严格控制

4灾害区工程地质条件

4.1地层

根据收集已有资料和勘查结果可知，场地内地层主要为坡积（Q4dl）粉质粘土（含碎石）、坡崩积（Q4dl+col）块石、坡残积（（Q4dl+el）碎石、寒武系（∈）板岩、震旦系灯影组（Zdn）白云岩组成，根据现场勘查结果分述如下：

①层粉质粘土（Q4dl）：

黄褐色，含10%~30%的板岩碎片，该层厚度约1.0~2.0m。

土体结构松散，主要分布于H2地段。

照片2崩坡积石层

②层块石（Q4col+dl））：

黄褐色，主要由白云岩岩块组成，一般直径20-400mm，含多量的碎石和10%~20%的粉质粘土（照片2），局部地段为碎石含粉质粘土，该层厚度约2.0~5.4m。

该层主要出露于H1滑坡地段。

③层碎石（Q4dl+el）：

黄褐色，主要由板岩碎块组成，一般直径20-80mm，含30%~40%的粉质粘土（照片2），该层厚度约0.5~6.00m。

该层覆盖于板岩之上，山体斜坡地段较薄，靠沟谷地段较厚。

④层板岩（∈）：

褐黄色，薄层构造，节理裂隙发育，岩体较破碎，岩层产状

280°∠68°。

发育两组节理，产状分别为110°∠30°、60°∠70°，节理间距30cm，宽度3～8mm，泥质充填，受节理及风化卸荷裂隙的影响，岩体较破碎。

⑤层白云岩（Zdn）：

灰色，厚层构造，岩体较完整，主要分布于后部陡崖地段。

埋藏条件及层位组合关系详见附录No3.1～No3.8。

4.2水文地质条件

通过分析研究已有地质资料结合勘查结果认为：

滑坡地下水类型为赋存于滑体中的孔隙水，滑坡土体松散，受大气降雨和生活用水的补给，但该区地形坡度大，有利于径流，故碎石土富水性差。

勘查期间，未见地下水。

4.3水土对建筑材料的腐蚀性

据《GB50021-2001》规范划分，场地环境类别为Ⅲ类。

据土易溶盐含量分析报告（附录№6.1～№6.2），按《GB50021-2001》规范判定，场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

4.4场地地震动参数

根据《GB18306-2001》规范及第1号修改单，本地区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s，对应的地震基本烈度VII度。

5滑坡特征及稳定性评价

5.1滑坡的边界条件、形态及规模

H1（照片3）滑坡，分布在斜坡的中后部，后缘以陡崖为界，后缘高程约708m，滑坡前缘以沟谷为界，前缘高程约624m，滑坡左右边界以基岩为界。

坡体长156m,宽158m,厚度约5m，主滑方向为110°，体积约12.3×104m3,属中型崩塌堆积物滑坡。

H2（照片4）滑坡后缘以陡坎为界，后缘高程约678m，滑坡前缘沟谷为界，前缘高程约654m，滑坡左侧、右侧以明显陡坎为界。

滑坡长约80m，宽约80m，滑体厚度1.2～4.6m，体积约2.56×104m3,属小型堆积层滑坡，主滑方向约45°。

该坡体变形首次出现于1981年9月雨季,H1坡体后缘出现一条长100m，宽1m的裂缝，坡体中后部出现多条长约10～20m、宽3～10㎝的裂缝。

5.12地震后坡体出现长10～20m、宽3～5cm的裂缝，2009年强降雨后裂缝加宽，蠕动变形加剧，局部滑塌形成坡面泥流（照片5～12），严重影响110户、505人、房屋400间、田100亩的安全。

照片3H1全貌（镜向200°）

照片4H2全貌

照片5H1后缘裂缝照片6H2坡面裂缝

照片7H1前部裂缝照片8H1中部裂缝

照片9H1局部滑塌照片10H1局部滑塌

照片11H1中部裂缝照片12坡面泥流

5.2物质组成及结构特征

H1滑体物质主要为碎块石，土体结构松散，厚度约2.0～5.4m。

滑面为不规则的折线形。

滑带位于土岩接触面处的强风化板岩层，该层滑腻感很强，局部碎石成粉末状，可见檫痕（照片13），滑床为强风化板岩。

照片13H1滑带土

H2滑体物质主要为粉质粘土，土体结构松散，厚度约1.0～2.0m。

滑面为不规则的折线形。

滑带位于粉质粘土和碎石土接触面处，滑腻感很强，剪切裂隙发育（照片14-15），滑床为碎石。

H2潜在滑面位于土岩接触面处，滑床为强风化板岩。

照片14H2滑带土照片15H2滑带土中的剪切裂隙

5.3破坏方式及主要影响因素

根据勘查结果：

滑坡主要沿着土岩接触面或土层中的软弱结构面发生滑动，该滑坡为浅层覆盖层滑坡。

综合分析认为，影响滑坡的重要因素有地层、气象、人类活动、地震分别论述如下：

1）地层

H1滑体主要为碎块石，下伏基岩为相对隔水层。

滑体较松散，为水入渗创造了条件，水下渗过程中遇隔水层后遇阻，沿土岩接触面汇集，软化土体，致使土体抗剪强度急剧降低，同时沿土岩接触面径流，形成动水压力。

H2浅层滑体为粉质粘土，剪切裂隙发育，破坏了土体整体结构，为雨水下渗提供了通道，土体遇水软化致使土体抗剪强度急剧降低。

这是产生滑坡的内在因素。

2）气象

灾害区每年7～9月为连阴雨，暴雨频发夏热多雨，受坡体岩土特性影响，大气降水极易产生地下渗流减小土体在滑动面上的有效应力而导致滑坡稳定系数降低，同时会使滑带土软化而导致滑坡。

气象是滑坡的直接诱因。

3）地震

此次“5.12”地震和“5.25”等余震时勉县震感强烈，地震致使土体松动变形，强度降低，同时改变了坡体原有的应力分布状态，产生了岩土体新的结构面，在地震波的冲击作用下诱发了滑坡变形。

4）人类活动

人类活动的影响主要表现为修路开挖坡脚，形成高陡临空面，破坏了土体平衡，为滑坡提供了空间条件。

5.5滑坡稳定性评价

5.5.1计算公式

按《GB50021-2001》、《DZ/T0218-2006》、《GB50330-2002》等规范规定选择公式1～公式3计算本滑坡的稳定系数和滑坡推力。

（公式1）

其中：

式中:

Fs—稳定系数；

wi—第ｉ块段滑体所受的重力（kN/m）；

Ri—作用于第ｉ块段的抗滑力（kN/m）；

Ti—作用于第ｉ块段的滑动分力（kN/m）；

ci—第ｉ块段土的粘聚力（kPa）；

ji—第ｉ块段土的内摩擦角（°）；

Li—第ｉ块段滑动面长度（m）。

滑坡推力计算公式为：

（公式2）

式中:

Ei—第i块剩余下滑力（kN/m）；

Ei-1—第i-1块剩余下滑力（kN/m）；

k—安全系数；其余参数同前。

若所得某条块的滑坡推力为负值时，说明自该条块以上的滑体是稳定的，并考虑其对下一条块的推力为零。

（公式3）

式中：

－最小稳定系数；

－第i条块滑面粘聚力（kPa）；

－第i条块滑面内摩擦角（°）；

－第i条块滑面与水平线夹角（°）；

－第i条块滑面长度（m）；

－第i条块滑面的土体重量（kN）；

－水平地震惯性力（kN）；

－垂直地震惯性力（kN）；

－圆心至水平地震力作用线的垂直距离（m）；

－圆心纵坐标（m）。

计算采用理正软件计算。

5.5.2计算剖面和参数选取

参考《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，沿主滑方向选一条地质剖面作为计算典型剖面进行计算。

本滑坡体的成分、结构及性状复杂，均一性差。

因此，在土工试验和野外测试的基础的基础上，进行岩（土）体力学参数的反演计算，同时参照有关规范及相邻场地已有的对滑坡的设计、施工经验综合确定滑带的计算参数。

粉质粘土天然重度18.6kN/m3，饱和重度19.3kN/m3，碎石天然重度20.0kN/m3，饱和重度21.0kN/m3。

滑带的抗剪强度表5.5.2

滑带位置

抗剪强度指标（天然）

抗剪强度指标（饱水）

c（kPa）

φ（0）

c（kPa）

φ（0）

土岩接触面

11

17

10

16

土和碎石接触面

5

5

4

4

5.5.3滑坡稳定状态评价标准

滑坡稳定状态按《DZ/T0218-2006》第12.4.6条判定（见表5.5.3）。

滑坡稳定状态划分表5.5.3

稳定状态

不稳定

欠稳定

基本稳定

稳定

稳定系数

F<1.0

1.00≤F<1.05

1.05≤F<1.15

F≥1.15

5.5.4稳定性和滑坡推力计算结果

勘查期间在滑体内未发现稳定的地下水位，因此不考虑了地下水的渗透力。

选择2条典型剖面，分别根据不同的边界条件以下列3种工况进行计算，即工况Ⅰ－自重、工况Ⅱ－自重＋地震；工况Ⅲ－自重＋暴雨状态。

计算结果列于表5.5.4。

稳定性计算结果表5.5.4

剖面

工况

稳定安全系数

稳定性评价

2-2剖面

（HP1）

Ⅰ

1.078

基本稳定

Ⅱ

1.004

欠稳定

Ⅲ

0.999

不稳定

4-4深层

（HP2）

Ⅰ

1.371

稳定

Ⅱ

1.212

稳定

Ⅲ

1.076

基本稳定

4-4浅层

（HP2）

Ⅰ

1.321

稳定

Ⅱ

1.178

稳定

Ⅲ

1.030

欠稳定

由稳定性计算结果可知：

HP1滑坡在工况Ⅰ条件下处于基本稳定状态，在工况II条件下处于欠稳定状态，在工况Ⅲ条件下处于不稳定状态；HP2深层滑面处于基本稳定--稳定状态，浅层滑面在工况Ⅰ和II条件下处于稳定状态，在工况Ⅲ条件下处于欠稳定状态。

计算结果和现场实际状况基本相符。

对滑坡推力进行了计算，考虑到滑坡发生后的破坏性大小，结合多种规范规定确定计算滑坡推力时工况Ⅰ（自重）安全系数取k=1.15、工况II（自重+暴雨）和工况III（自重+地震）时的安全系数取k=1.05。

计算结果见表5.4.5。

滑坡推力计算表5.4.5

剖面

工况

安全系数

滑坡推力（kN/m）

2-2剖面

（HP1）

Ⅰ

1.15

224.137

Ⅱ

1.05

159.49

Ⅲ

1.05

202.648

4-4剖面

（HP2）

Ⅰ

1.15

/

Ⅱ

1.05

/

Ⅲ

1.05

11.392

6崩塌隐患特征及稳定性评价

6.1崩塌隐患形态、规模、特征

该灾害点分布有9段人工边坡，边坡高度约4～8m，长约995m，节理发育，岩体破碎，局部出现崩塌和掉块，均为小型崩塌隐患。

各崩塌分布位置（见图3）。

各崩塌隐患段具体情况详述如下：

图3崩塌隐患分布位置

B1崩塌隐患段，位于斜坡后部，高程范围为628.0～672.0m，该段长度约270.0m，因修建房屋、公