劉芳芳

((河北地質(zhì)職工大學(xué),河北 石家莊 050081)

淺談某公路滑坡及治理

劉芳芳

((河北地質(zhì)職工大學(xué),河北 石家莊 050081)

公路滑坡現(xiàn)象對(duì)公路的安全使用造成了極大危害。介紹某公路左側(cè)滑坡的基本特征和地質(zhì)概況,針對(duì)公路滑坡,采用直線滑動(dòng)計(jì)算方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算,采取土石方清坡、錨桿擋土墻、GAR2型柔性防護(hù)、漿砌片石擋土墻及排水工程等相應(yīng)的工程治理措施,邊坡穩(wěn)定性大大提高。

公路滑坡;穩(wěn)定性;治理措施

華北地區(qū)南段某公路滑坡發(fā)育區(qū)段沿線物質(zhì)成分多樣,地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜,地形切割破碎、山高坡陡,沖溝密布。出露巖石以花崗片麻巖為主,兼有少量碳酸巖、砂頁巖和較大面積的次生黃土,植被稀疏,水土流失嚴(yán)重,易在外動(dòng)力因素誘發(fā)下產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的日益密切,該路線交通量日益增多。在雨季期間,該路線某路段發(fā)生滑坡,導(dǎo)致斷交,嚴(yán)重地影響了沿線居民的日常出行及區(qū)域車輛的正常通行,盡快對(duì)本段滑坡路段進(jìn)行治理,恢復(fù)道路正常通行并保證安全行車迫在眉睫。

1 滑坡概況

1.1 滑坡基本特征

滑坡位于該公路K57+000～K57+150段左側(cè),滑坡為公路開挖施工形成,坡向143°～170°,主坡向155°,坡高10.46～26.04 m,平均坡高20 m,坡度30°～35°,平均坡度32°。沿滑坡方向長度約40 m,滑坡橫向?qū)挾燃s150 m,厚度約2～4 m,滑坡體積約15 000 m3[1]?；瑒?dòng)帶為直線形,平面呈圈谷形,滑坡后壁高15 m,擦痕及磨光面清晰可見,后緣拉張裂縫寬0.5 m,兩側(cè)巖體破碎,兩側(cè)剪切裂縫寬0.3 m?；瑒?dòng)帶主要為云母片巖,與云母角閃片麻巖接觸帶其巖石力學(xué)強(qiáng)度較低,破碎較強(qiáng)烈,完整性差,云母含量較高,遇水軟化,形成一層剪切強(qiáng)度較低的軟弱面?；w為軟弱云母片巖構(gòu)成的碎裂巖體,滑床為云母角閃片麻巖。

1.2 工程地質(zhì)

滑坡場(chǎng)區(qū)地形起伏大,切坡處于山腰部位,人工切坡產(chǎn)生了8 m的臨空面,使水土流失嚴(yán)重,呈現(xiàn)荒坡禿嶺?；聟^(qū)公路邊坡為Ⅱ類巖土質(zhì)邊坡,基巖產(chǎn)狀140°∠32°,與主坡向方向一致,是導(dǎo)致公路邊坡形成順層滑坡的因素之一?；麦w為太古界南營組(Arn)云母片巖,層狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,厚度3～5 m,第四系松散堆積物廣泛分布于坡體上,主要成因?yàn)闅埰路e層等;下伏巖體為太古界南營組(Arn)云母角閃片麻巖,塊狀構(gòu)造,巖體完整?；聢?chǎng)區(qū)區(qū)域地貌屬中、淺褶皺侵蝕、剝蝕低山丘陵區(qū),海拔443.7～531.8 m。

1.3 水文地質(zhì)

該區(qū)地下水主要為基巖裂隙水,主要受大氣降水補(bǔ)給,并通過蒸發(fā)及沿裂隙向地勢(shì)低處排泄。該地下水分布廣泛,水量豐富?？辈槠陂g正值雨季,裂隙面有水滴滲出。切坡坡腳的填土中有少量上層滯水,但未見明顯地下水位。在暴雨期間,滑動(dòng)帶飽水、強(qiáng)度急劇降低,導(dǎo)致滑體沿下伏巖體發(fā)生滑動(dòng),后緣拉裂,雨水加速滲入坡體,導(dǎo)致滑坡變形加劇,其運(yùn)動(dòng)形式以滑塌為主,直至達(dá)到切坡巖土體自然休止角。

1.4 成因分析

經(jīng)分析,主要是由于大強(qiáng)度降雨造成破碎帶富水,引起上部破碎巖體沿下伏巖體發(fā)生滑動(dòng)。首先,由于云母片巖底部巖體破碎,云母含量高,親水性強(qiáng)?；瑒?dòng)帶為云母片巖與云母角閃片麻巖接觸帶,遇水易軟化、風(fēng)化、崩解。巖體界面(滑面)整體向路基傾斜,傾角25°～35°。當(dāng)大氣降雨形成地表水入滲至該面后,由高向低徑流、運(yùn)移,巖體軟弱分界面易于形成潛在滑面。軟弱破碎遇水易軟化的云母片巖構(gòu)成的順向坡是變形邊坡的物質(zhì)基礎(chǔ),人工切坡是誘發(fā)邊坡變形破壞的主要外部動(dòng)力條件。切掉了坡腳相對(duì)完整巖體的阻滑段,使原本基本穩(wěn)定的邊坡趨于不穩(wěn)定狀態(tài),為邊坡變形提供了滑移臨空條件。由于上部軟弱破碎云母片巖與下部相對(duì)完整較堅(jiān)硬云母角閃片麻巖工程與水文地質(zhì)特性存在明顯差異,其接觸界面為潛在滑動(dòng)帶的形成提供了有利條件,大強(qiáng)度降雨滲入坡體向坡腳徑流、運(yùn)移,潺流不斷的地下水作用是邊坡變形破壞的關(guān)鍵內(nèi)因。由于該公路修建切坡,使上部巖體產(chǎn)生了大量裂隙,形成較為高陡的臨空面,同時(shí)傾角大約30°的巖層傾向路基,且未加支擋防護(hù),坡頂未設(shè)置截導(dǎo)水工程防護(hù),導(dǎo)致7月暴雨期間大強(qiáng)度降雨入滲至云母片巖與云母角閃片麻巖接觸帶富集徑流、運(yùn)移,致使軟弱破碎云母片巖與巖性接觸滑動(dòng)帶飽水,受地下水浸泡,力學(xué)強(qiáng)度急劇降低,在降雨入滲地下水壓力與飽水巖土體重力作用下,導(dǎo)致潛在滑動(dòng)帶逐漸貫通,最終產(chǎn)生順層滑移變形破壞?中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司,某公路路塹邊坡災(zāi)害治理說明書,2012。。

2 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 計(jì)算參數(shù)取值

在地質(zhì)參數(shù)建議值的基礎(chǔ)上,考慮永久性邊坡抗剪強(qiáng)度的時(shí)間效應(yīng)(《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(DB50/5018—2001)),確定滑坡體設(shè)計(jì)參數(shù)取值如表1。

表1 滑坡體穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)取值一覽表

2.2 穩(wěn)定性計(jì)算

由于是單個(gè)滑動(dòng)面,采用了直線滑動(dòng)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)滑坡情況,選取K57+075橫斷面作為計(jì)算斷面,建立模型如圖1。

其中左側(cè)邊坡上部為厚度約2～4 m的云母片巖,是滑坡體的主要構(gòu)成巖體,下伏為云母角閃片麻巖,較為堅(jiān)硬完整,是滑坡床。從滑坡后緣到前緣長約40 m,滑坡寬度約150 m。

圖1 滑坡穩(wěn)定性模型Fig.1 Model of landslide stability

根據(jù)實(shí)際情況可以確定,滑坡為直線型滑坡,滑動(dòng)面為巖層間軟弱泥質(zhì)夾層。

(1) 計(jì)算參數(shù)的確定。由于上部滑體為云母片巖,在雨水充分浸泡情況下吸水飽和,強(qiáng)度降低很快,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)飽水后的云母片巖層間粘聚力C值取20 kPa,φ=10.2°,根據(jù)試驗(yàn)資料,容重為27 kN/m3。

滑床為云母角閃片麻巖,較為堅(jiān)硬完整,取層間粘聚力C=40 kPa,φ=28°,容重為27 kN/m3。

(2) 計(jì)算公式。由于滑坡體為沿著軟硬巖層交界面軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng),且該結(jié)構(gòu)面較為平滑順直,滑面為平面,故滑坡的計(jì)算采用折線法計(jì)算滑坡安全系數(shù)K,其計(jì)算公式如下:

式中:W為變表體質(zhì)量;C為滑面粘聚力;H為坡高;α為潛在滑面沿滑動(dòng)方向的傾角;φ為滑面摩擦角。

以上參數(shù)H約為5 m(滑坡體下緣到公路面的高差),α=30°,C=20.0 kPa,φ=10.2°,W=40×3×1×27=3 240 kN(每米寬度的滑坡體重度)。

(3) 滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算結(jié)果。由于滑坡體厚度較為均勻,滑面平順,滑體劃為一個(gè)滑塊。

滑坡體下滑力:N=W×sinα=1 620 kN;

抗滑力:F=C×H/sinα+W×cosα×tanφ=704.9 kN。

根據(jù)計(jì)算,K=0.44<1.0,表明滑坡不穩(wěn)定,與現(xiàn)場(chǎng)情況符合,表明參數(shù)取值較為合理。

(4) 下部巖體穩(wěn)定性及推力計(jì)算結(jié)果。參數(shù)H約為15 m(開挖防護(hù)邊坡與滑帶交叉處到公路面的高差),α=30°,C=40 kPa,φ=28°,W=40×5×1×27.0=5 400 kN(每米寬度的滑坡體重度)。

滑坡體下滑力:N=W×sinα=2 700 kN;

抗滑力:F=C×H/sinα+W×cosα×tanφ=3 686.6 kN。

根據(jù)計(jì)算,K=1.37,表明下部巖體較為穩(wěn)定,不會(huì)產(chǎn)生整體失穩(wěn)?？山Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的巖體結(jié)構(gòu)及裂隙分布,在巖體完整性較差的地段加強(qiáng)防護(hù)。

3 治理措施

治理滑坡的一般工程措施主要有以下三個(gè)方面:①消除或削弱使斜坡穩(wěn)定性降低的各種因素;②降低滑坡體的下滑力和提高滑坡體的抗滑力;③保護(hù)附近建筑物的防御措施。在滑坡治理中,單一的工程措施往往不是最佳方案,因而常采用多種工程措施組合起來進(jìn)行綜合治理。根據(jù)該滑坡特征,以及上部滑坡體云母片巖的不穩(wěn)定、下部云母角閃片麻巖體穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果,采用土石方清坡、錨桿擋墻、GAR2型柔性防護(hù)、漿砌石擋土墻及排水工程綜合治理措施?？傮w施工順序?yàn)?先進(jìn)行土石方清坡,修整邊坡坡面,打入錨桿,澆筑混凝土擋墻,然后安裝GAR2型柔性防護(hù)網(wǎng),最后砌筑排水溝。施工分段交叉進(jìn)行,以便于形成多個(gè)工作面,保證工期和施工安全。

3.1 土石方清坡

土石方刷坡前后利用全站儀進(jìn)行詳細(xì)、精確的測(cè)量;挖方邊坡嚴(yán)格按照自上而下順序分級(jí)開挖邊坡,開挖過程中及時(shí)跟蹤記錄開挖揭示的坡面巖體工程地質(zhì)信息,掌握邊坡動(dòng)態(tài),保證施工安全[2]?？偟氖┕ろ樞?修筑施工便道→清除綠化植被、清障→土石方開挖→外運(yùn)。要求在土石方施工時(shí)使用足夠數(shù)量的大功率機(jī)械進(jìn)行連續(xù)施工,臨時(shí)用地和臨時(shí)排水溝等設(shè)施穿插進(jìn)行。

3.2 錨桿擋土墻

實(shí)施前先修整邊坡坡面、制作安裝邊坡及坡面排水設(shè)施[3]。錨桿孔位用皮尺和鋼卷尺測(cè)定孔位,孔距為2 m;按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清孔,孔深為7 m,孔內(nèi)長度6.5 m,墻體連接部分長度為0.6 m。然后,注漿并插入錨桿,漿液采用水灰比0.45～0.50的純水泥漿,水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥,確保漿液飽滿,在進(jìn)行下一道工序前注漿體養(yǎng)護(hù)7天。最后,進(jìn)行人工坡面開鑿槽模,按圖進(jìn)行鋼筋綁扎,并立模現(xiàn)澆肋柱及墊塊,構(gòu)件拆模后保溫養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天。

3.3 GAR2型柔性防護(hù)

實(shí)施前先對(duì)坡面防護(hù)區(qū)域內(nèi)的浮土及浮石進(jìn)行清除或局部加固,放線測(cè)量確定錨桿孔位,孔間距為3 m,并在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環(huán)套長度的凹坑,一般口徑20 cm,深20 cm,按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清孔,孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)錨桿長度長10 cm,孔徑為45 cm。然后注漿并插入錨桿,漿液采用水灰比0.45～0.50的純水泥漿,水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥,確保漿液飽滿,在進(jìn)行下一道工序前注漿體養(yǎng)護(hù)7天;安裝縱橫向支撐繩,張拉緊后兩端各用2～4個(gè)繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。最后,從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合,縫合繩為Φ8鋼繩,每張鋼繩網(wǎng)均用一根長約22 m的縫合繩與四周支撐繩進(jìn)行縫合并預(yù)張拉,縫合繩兩端各用2個(gè)繩卡與網(wǎng)繩進(jìn)行固定聯(lián)結(jié)。

3.4 漿砌片石擋土墻

擋土墻為漿砌片石砌筑,頂寬1.0 m,底寬1.6 m,擋墻基礎(chǔ)以基巖為宜,入巖深度一般為1.2 m,每10 m設(shè)一道沉降縫。

3.5 排水溝

排水溝斷面尺寸采用60 cm×40 cm,水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥;砂選用粒徑≤3 mm的河砂,確保漿液飽滿;砌體所用的石料選用質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、無風(fēng)化的石塊。

4 結(jié)語

通過對(duì)滑坡體的綜合治理,邊坡體穩(wěn)定性大大提高,能保證變形在暴雨時(shí)達(dá)到相應(yīng)安全系數(shù),有效改善區(qū)域內(nèi)行車條件。同時(shí)降低甚至消除滑坡、泥石流等不良地質(zhì)的安全隱患,有利于公路的運(yùn)營和養(yǎng)護(hù),保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范:GB50021—2001[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2] 姜正暉,麻輝東,張超暉.某山區(qū)公路滑坡治理[J].浙江交通科技,2003(3):8-9.

[3] 冶金部建筑研究總院.土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范:CECS22∶90[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1990.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Discussion on Highway Landslide and its Treatment

LIU Fangfang

(HebeiVocationalCollegeofGeology，Shijiazhuang，Hebei050081)

The phenomenon of highway landslide has caused a great harm for the safety of the highway.The author mainly introduces the basic characteristics and the geological conditions of a left-side highway landslide，and adopts linear sliding calculation method to analyze and calculate the stability，takes the corresponding engineering measures such as earth-rock slope，anchor retaining wall，GAR2 flexibility protection，masonry retaining wall and drainage engineerings to improve the stability of the slope.

highway landslide； stability； treatment measures

2015-12-14;改回日期:2016-03-23

劉芳芳(1980-),女,講師,地質(zhì)工程專業(yè),從事工程地質(zhì)、地質(zhì)礦產(chǎn)方面的教學(xué)工作。E-mail:59221297@qq.com

P642.22; U416.1+63

A

1671-1211(2016)05-0709-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.009

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1433.004.html 數(shù)字出版日期:2016-08-10 14:33