何 方
(湖南省公路管理局,湖南長(zhǎng)沙 410000)
滑坡是山區(qū)公路一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害,往往對(duì)公路運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重安全隱患。引起滑坡的因素很多,因此滑坡處理技術(shù)也很多,下面介紹瀏大公路k31+380處滑坡穩(wěn)定分析及治理技術(shù)。
瀏大公路k31+380山體滑坡,地處瀏大公路k31+260~k31+440為路塹式高邊坡,東端北側(cè)東接江西境約1 km,屬丘陵地帶,邊坡依山脊走勢(shì)而生,北高南低,相對(duì)高差約80~120 m,植被稀疏,坡腳40°~50°。原邊坡已設(shè)置了擋墻、截水溝、草皮等簡(jiǎn)易防護(hù),經(jīng)過(guò)2002年和2009年滑坡后,擋墻已出現(xiàn)裂痕,部分地段已坍塌,近期由于地質(zhì)與氣候等因素作用,致使坡體不斷變形,坡體出現(xiàn)明顯的坍塌,位移、滑動(dòng)面大,特別是k31+380處,滑動(dòng)、位移尤為突出,出現(xiàn)極其嚴(yán)重的險(xiǎn)情,對(duì)公路運(yùn)營(yíng)和周邊居民生產(chǎn)生活形成重大安全隱患。
經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘察和物理勘察,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)路勘,k31+380邊坡此處地質(zhì)情況非常復(fù)雜,坡體的斷層多,山體下可能存在采空區(qū)。該處邊坡內(nèi)部巖層由新及老為:
1)第四系全新統(tǒng):
人工雜填土:褐紅色、灰褐色,松散-稍密狀態(tài),以碎石、煤屑為主,含水量在50%左右,厚度0~1.1 m,分布在邊坡表層。
土夾石:褐黃色,稍密-中密狀態(tài),以石英砂巖和頁(yè)巖為主,含水量在70%左右,厚度3.2~8.4 m,系坡積成因。
2)第四系更新統(tǒng):
塊石:灰褐色,稍密-中密狀態(tài),以石英砂巖和頁(yè)巖為主,含水量多大于70%,厚度0.7~5.9 m,系坡積、殘積成因。
3)三疊系上統(tǒng):
頁(yè)巖:全-強(qiáng)風(fēng)化層,灰色、褐灰色,巖石較軟,遇水浸泡表層易軟化,手易折斷,成碎片狀、土樁狀,分布在滑坡東部,厚度0~3.2 m。
石英砂巖:強(qiáng)風(fēng)化巖層,褐黃色、灰白色,砂粒結(jié)構(gòu),中厚層角礫狀結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石堅(jiān)硬,遇水浸泡后呈散狀,場(chǎng)內(nèi)均有分布,厚度0~7.2 m。
煤層:黑色,鱗片狀結(jié)構(gòu),巖石富水性較好,膠結(jié)較弱,巖石較軟,含硅質(zhì)巖角礫,僅分布在滑坡體東部,厚度0~12.5 m。
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,區(qū)域附近無(wú)大的區(qū)域構(gòu)造通過(guò),受其影響而產(chǎn)生的次級(jí)褶皺,在滑坡體附近有所表現(xiàn),巖層產(chǎn)狀變化較大,總體走向120°~150°,傾角21°~35°。軟質(zhì)巖層有明顯擠壓擦痕,無(wú)較大的斷裂構(gòu)造。
邊坡水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單,地下水主要為第四系覆蓋層中孔隙水和基巖裂隙水,邊坡北部以石英砂巖為主,含水性弱,地下水位埋深較大,多在9.8 m以上,東南部下伏煤層,富水性較好,地下水位埋深較淺,多在2.3~4.8 m之間,且附近多處泉水出露,出露泉水最大流量為10 L/s。
區(qū)段以大氣補(bǔ)水為主,地下水隨季節(jié)變化不均,水交替迅速,直接排泄于溪溝,由于煤系地層的強(qiáng)富水性,對(duì)邊坡的穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
k31+380地質(zhì)非常復(fù)雜,坡體斷層面多,強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生滑坡。煤系地層主要分布在邊坡東南地勢(shì)較低地段,強(qiáng)度低,富水性好,周邊可見(jiàn)人工采挖的痕跡,在覆蓋層的自重和地下水的侵蝕等多重作用下,沿巖石界面和侵蝕產(chǎn)生滑動(dòng),其附近可見(jiàn)泉水露頭和邊坡坍塌現(xiàn)象。由于軟弱夾層和巖石分界面等綜合作用,本區(qū)域存在深層(第三系)主控滑動(dòng)面,另外第四系內(nèi)部,及第三系與第四系分界面存在淺層滑動(dòng)。受不均勻風(fēng)化的影響,邊坡北部險(xiǎn)峻山崖經(jīng)常有崩塌落石,最大直徑達(dá)5 m,滾動(dòng)距離可延綿幾公里,落石巨大的沖量能破壞邊坡的穩(wěn)定。
滑坡剩余下滑力采用傳遞系數(shù)法,把整個(gè)邊坡分成四段,見(jiàn)圖1。
圖1 傳遞系數(shù)法計(jì)算剩余下滑力
計(jì)算滑坡推力時(shí)應(yīng)考慮的荷載:滑體重力、滑坡體上建筑物產(chǎn)生的附加荷載、地下水產(chǎn)生的荷載(包括靜水壓力和動(dòng)水壓力)、動(dòng)荷載(如汽車(chē)荷載)等永久荷載,以及地震水平作用力、作用在滑體上的施工臨時(shí)荷載。
根據(jù)《公路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》以及巖土室內(nèi)試驗(yàn)資料、極限平衡反算值、工程地質(zhì)類(lèi)比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合原位測(cè)試數(shù)據(jù),確定主要的巖土力學(xué)指標(biāo)如表1。
表1 主要的巖土力學(xué)指標(biāo)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滑坡區(qū)地形、地質(zhì)資料及目前邊坡的穩(wěn)定情況,選取k31+380作為典型的橫斷面計(jì)算,滑坡的安全系數(shù)為0.896,根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30-2004)規(guī)定:滑坡體計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)Fs小于1.15,與當(dāng)前滑坡體的狀態(tài)比較吻合,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)抗滑安全系數(shù)設(shè)定為1.1時(shí),經(jīng)計(jì)算得出設(shè)計(jì)支擋結(jié)構(gòu)所承受的推力為774 kN/m。
治理工程的設(shè)計(jì)在貫徹安全、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)原則,保證安全和正常使用的前提下,尋求方便施工、對(duì)環(huán)境影響小、最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。
滑坡治理方案為先削坡,減小下滑力,再以“抗滑樁+格構(gòu)錨桿+截排水+裂縫封填+人字形骨架護(hù)坡+樹(shù)根樁加固坡腳+修復(fù)已建擋墻”治理(見(jiàn)圖2),削方時(shí),應(yīng)從上往下分層分段開(kāi)挖。削坡后,設(shè)置兩級(jí)平臺(tái)寬5.0 m,下部為格構(gòu)錨桿支護(hù),上部為人字形骨架護(hù)坡支護(hù),一級(jí)平臺(tái)設(shè)置抗滑樁,并設(shè)置樹(shù)根樁穩(wěn)固坡腳后,再對(duì)下部擋墻進(jìn)行修復(fù)。
抗滑樁為矩形截面,采用人工挖孔樁,尺寸1.6 m ×2.0 m,樁心距 4.0 m,樁長(zhǎng)L=20.0 m。
錨桿采用Ф28的螺紋鋼,長(zhǎng)度為15 m,骨架為C25鋼筋混凝土。
截水溝分為 A型和 B型,A型水溝尺寸600 mm×450 mm,布設(shè)于滑坡體內(nèi),B型水溝尺寸600 mm×600 mm,布設(shè)于滑坡體周界以外?;麦w深層排水采取用軟式透水管將地下水引排出滑坡體。
采用人字形骨架植草進(jìn)行護(hù)坡和加固,滑坡體坡面采用人字形片石骨架護(hù)坡,縱橫間距為2.5 m×3.5 m,M7.5 砂漿漿砌片石砌筑,網(wǎng)格骨架間鋪設(shè)草皮或種植灌木等綠化護(hù)坡,以防雨水沖刷,保證坡體表層土體的穩(wěn)定,消除其對(duì)道路與居民安置區(qū)的威脅。
對(duì)坡體裂縫進(jìn)行封閉。擋墻變形破壞嚴(yán)重處,應(yīng)拆除重建,其余部分擋墻輕微變形裂縫采用1∶1純水泥漿灌漿嵌補(bǔ)加固,對(duì)路面破損較嚴(yán)重處進(jìn)行修復(fù)。
圖2 滑坡處理方案圖
雖然滑坡體地質(zhì)條件比較復(fù)雜,按上述施工方法施工現(xiàn)已安全治理結(jié)束。經(jīng)過(guò)一個(gè)雨季的考驗(yàn),通過(guò)對(duì)抗滑樁固定和滑坡體深部位移監(jiān)測(cè),沒(méi)有明顯位移突變,治理措施有效地抑制滑坡體變形失穩(wěn),達(dá)到預(yù)期的效果。
[1]JTG D30—2004,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]JTJ 064-98,公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].
[3]馬惠民,王恭先,周德培.山區(qū)調(diào)高速公路高邊坡病害防治實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2006.
[4]瀏大公路k31+260~k31+440段路基邊坡工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告及滑坡處治設(shè)計(jì)[Z].2010.