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        淺談黃土滑坡的處治

        2015-01-14 02:24:34
        山西交通科技 2015年6期
        關(guān)鍵詞:坡頂抗滑樁坡體

        王 偉

        (山西省交通科學(xué)研究院,山西 太原 030006)

        滑坡是在一定的地形、地質(zhì)條件下的邊坡,由于斜坡大量土體和巖體在重力作用下,破壞了原有的力學(xué)平衡條件,使邊坡上的不穩(wěn)定體在自重或其他荷載的共同作用下,沿著一定的相對軟弱面(帶)作整體地緩慢地、間歇性地有時甚至是突發(fā)性地向下滑動的不良地質(zhì)現(xiàn)象?;率巧絽^(qū)公路的主要病害之一,尤其在地形復(fù)雜的黃土高原,會經(jīng)常遇到。因此研究黃土滑坡問題具有重要意義。

        1 滑坡的基本特征

        本文以某高速公路挖方邊坡出現(xiàn)的滑坡為實例。滑坡路段里程為CK0+300—CK0+420,坡體的變形主要表現(xiàn)坡體向下、向外產(chǎn)生滑動,后緣及坡體產(chǎn)生裂縫。滑坡后緣位于黃土塬頂部,裂縫為圈椅狀;線路以挖方形式通過滑坡前緣,二、三級邊坡出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象(見圖1);一級邊坡剪出路面,破壞護(hù)面墻,土體堆積于路面之上;原路面出現(xiàn)底鼓(見圖2)。

        圖1 路基邊坡鼓脹

        圖2 路面出現(xiàn)底鼓

        滑動區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為簡單,上部為全新系上更新統(tǒng)粉土、粉質(zhì)黏土和卵石土,下伏灰白色全風(fēng)化泥巖和粉砂巖互層?;禄瑒臃较驗?7°,主軸長100 m,橫寬約120 m,滑體厚度約15.0 m,滑坡體方量為18.0萬m3,屬于覆蓋層沿基巖面失穩(wěn)的中厚層滑坡。

        2 滑坡的工程地質(zhì)條件

        2.1 地形地貌

        滑坡路段位于山西省臨汾地區(qū),區(qū)地貌單元屬黃土覆蓋低山丘陵區(qū),線路以挖方形式通過滑坡前緣。

        2.2 地質(zhì)概況

        根據(jù)地質(zhì)鉆探,滑坡區(qū)地層由石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)、第四系中更新統(tǒng)沖洪積(Q2al+pl)卵石土、上更新統(tǒng)風(fēng)積(Q3eol)粉土組成。下面依次介紹地層揭露自下而上的地層巖性特征。

        2.2.1 石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)

        主要巖性:底部為灰白色中厚層狀中粒石英砂巖,泥質(zhì)膠結(jié),節(jié)理裂隙發(fā)育,鐵質(zhì)充填,強(qiáng)風(fēng)化;其上為淺灰、灰白色薄、中厚層狀細(xì)粒砂巖,灰、灰黑色頁巖及薄煤層。中部以3層淺灰色中-厚層狀含燧石結(jié)核石灰?guī)r為主,中夾灰色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖,灰、灰黑色頁巖及薄煤層組成。上部為淺灰色含鋁泥巖、灰色頁巖夾薄煤層及一層灰褐色中厚層狀灰?guī)r。泥巖、煤層在露頭處易風(fēng)化成碎粒狀。本組地層在地貌形態(tài)上表現(xiàn)為中緩坡。

        2.2.2 第四系(Q)

        卵石土主要成分為砂巖、頁巖、灰?guī)r、白云巖等,磨圓度好,具有分選性;粉土分布穩(wěn)定,覆蓋卵石之上,呈淺黃色,土質(zhì)較均勻。

        2.3 地震

        滑坡路段地處臨汾斷陷盆地北端,新構(gòu)造運(yùn)動較活躍,沿汾河河谷分布的嵌入型Ⅲ級階地是新構(gòu)造運(yùn)動的表現(xiàn)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2010),滑坡區(qū)地震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度值為0.20g。

        2.4 水文地質(zhì)

        鉆探資料顯示滑坡體內(nèi)22.0 m內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水?;率艽髿饨邓绊戄^大,因此具有明顯的階段性。

        3 滑坡處治方案

        3.1 滑坡失穩(wěn)分析

        a)路線所在區(qū)域存在全風(fēng)化泥巖具有隔水性質(zhì),遇水易滑。大氣降水滲透上部覆蓋層弱化泥巖層強(qiáng)度是滑坡失穩(wěn)破壞的重要原因。

        b)從地形上來看,滑坡下伏易滑泥巖有較大外傾角,路線邊坡以挖方形式通過滑坡前緣,使滑坡體臨空,這為路基滑坡移動提供了空間條件。

        c)坡面施工時,坡體出現(xiàn)滑塌,可見滑坡處于極限平衡狀態(tài)。滑坡失穩(wěn)產(chǎn)生的裂縫和失穩(wěn)后的坡體松散物使滑動面對于大氣降雨變得更加敏感,可以預(yù)見未來降雨天氣將極大影響滑坡穩(wěn)定。

        3.2 滑坡處治設(shè)計

        滑坡處治設(shè)計時一般考慮采用卸載和支擋等綜合措施進(jìn)行處治。由于該高速即將通車,工期很短,同時考慮以下兩個因素進(jìn)行處治設(shè)計。

        a)由于征地困難,大開挖卸載致使征地范圍較大,對工程處治進(jìn)度有影響。

        b)考慮施工單位已在坡腳位置修筑了部分擋土墻,為保證工程連續(xù)性和節(jié)約處治成本,經(jīng)綜合考慮,保留原抗滑擋土墻,在二級平臺設(shè)置抗滑樁,并對二級及以上邊坡進(jìn)行適當(dāng)卸載。根據(jù)抗滑效果和卸載坡體范圍擬定3個方案:

        (a)方案一 抗滑擋土墻+矩形抗滑樁+局部邊坡卸載;

        (b)方案二 抗滑擋土墻+圓形抗滑樁+局部邊坡卸載;

        (c)方案三 抗滑擋土墻+圓形抗滑樁+坡頂卸載。

        根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》,按正常工況和非正常工況(地震力作用)兩種情況考慮,結(jié)合鉆孔資料、區(qū)域經(jīng)驗參數(shù)和反分析綜合考慮,確定滑動面土體平均重度為18 kN/m3,滑坡前部失穩(wěn)滑坡(抗滑樁與擋墻之間部分)滑動面強(qiáng)度參數(shù)取值為c=8 kPa,φ=9°;后部潛在滑動面強(qiáng)度參數(shù)為c=15 kPa,φ=15°。利用局部卸載和坡頂卸載后最不利斷面(見圖3、圖4),計算得出抗滑樁前后土體的下滑推力,結(jié)果見表1、表2。

        圖3 局部卸載后最不利斷面

        圖4 坡頂卸載后最不利斷面

        表1 局部卸載后滑體剩余下滑力

        表2 坡頂卸載后滑坡體剩余下滑力

        根據(jù)剩余下滑推力,采用理正巖土工程系列軟件,抗滑樁單排布設(shè)。經(jīng)計算,在抗滑、彎矩、位移均滿足要求的條件下,得出抗滑樁斷面尺寸、樁長及樁間距,見表3。

        表3 抗滑樁尺寸及布設(shè)結(jié)果

        3.3 方案比選

        通過對3組方案的抗滑效果、征地情況、現(xiàn)場施工條件及經(jīng)濟(jì)合理性的綜合對比(見表4),確定方案一為該滑坡的最終處治方案。

        4 滑坡防治措施

        4.1 修復(fù)及完善排水設(shè)施

        表4 方案對比表

        坡面修整及抗滑樁施工前,應(yīng)設(shè)置臨時及永久截排水設(shè)施,確保排水通暢,防止雨水再次下滲到邊坡土體內(nèi)。擋土墻墻后設(shè)置仰斜排水孔,管上部留有小孔,長度深入到滑動面(隔水層)以后,確保滑坡土體內(nèi)的層間水排出。

        4.2 山體卸載及坡面修整

        對樁頂以上邊坡進(jìn)行卸載修整,卸載的土方堆置在樁前并進(jìn)行壓實,壓實度不小于90%,以確??够瑯妒┕て陂g坡體的穩(wěn)定。

        4.3 落水洞、裂縫充填處理

        為防止雨水再次滲入,對滑坡后緣坡頂落水洞及裂縫采用灰土填塞并壓實,壓實度不小于90%。同時,每隔3 d對填塞處及周邊進(jìn)行排查,對新的裂縫進(jìn)行填塞,對已變形裂縫進(jìn)行補(bǔ)填。

        5 結(jié)論與建議

        a)通過工程地質(zhì)勘察,調(diào)查清楚了滑坡的基本特征、工程地質(zhì)條件及滑坡范圍,為分析滑坡和未來變化趨勢提供了依據(jù)。

        b)滑坡處治設(shè)計時應(yīng)充分考慮地形、地質(zhì)因素,結(jié)合征地和施工條件,同時重視降水影響,做好防滲排水工作。

        c)工程施工中及運(yùn)營期間,建議對滑坡進(jìn)行監(jiān)測工作,確保高速公路運(yùn)營安全。

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