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        公路下邊坡穩(wěn)定性分析及滑坡防治措施

        2018-01-28 08:14:46
        中國公路 2018年7期
        關(guān)鍵詞:臨河喀什滑坡體

        工程概況

        2016年入春以來,新疆伊犁河谷地區(qū)連續(xù)降雨,喀什河流量激增。根據(jù)烏拉斯臺水文站蜂場提供的資料,省道315線里程樁號K81公里蜂場大橋處最大洪峰流量為870m3/s,重現(xiàn)周期約為50年。洪水導(dǎo)致河道內(nèi)水流改道,特別是里程樁號K72+180-K72+510段,道路臨河側(cè)10m~20m的河灘平臺被河水沖蝕,地形產(chǎn)生變化,原設(shè)計已不能滿足新建公路的穩(wěn)定性與安全性,需根據(jù)新地形及河道改移情況進行變更設(shè)計。

        現(xiàn)場情況

        省道315線喬爾瑪至蜂場段公路改建工程里程樁號K72+180-K72+510段左側(cè)臨河,右側(cè)為臺地,路線左側(cè)距離喀什河約有30m~50m的平臺,右側(cè)臺地比老路高約5m。

        原設(shè)計時,K72+240-K72+410段為滑塌路段?,F(xiàn)有省道315線由滑坡體中上部穿過,路線兩側(cè)地表植被生長較好,以草本植物為主,喬木、灌木少,滑坡位于喀什河的北岸,滑坡的前舌位于河流岸坎處,滑坡剪出口在岸坎的坡面上,坡面坡度在20°~25°左右,在其上、下游處,河岸陡直,在岸坎跟部有部分基巖出露,灰黑色,巖性為砂巖、泥巖,巖體破碎且夾有軟弱夾層。

        原設(shè)計在路基臨河一側(cè)(喀什河)以基巖非軟化層為持力層設(shè)置擋土墻,并在路線右側(cè)臺地設(shè)置一道截水溝,阻止出露地表的潛水下滲,防止坡面土體由于含水率的增加而使土體結(jié)構(gòu)破壞,進而增加土體的下滑力。

        該段滑坡在2010年至2015年期間其規(guī)模僅限于K72+240-K72+410段,2016年由于伊犁地區(qū)降雨量偏大,喀什河水位增高,進一步加劇了淘蝕的速度,造成滑蹋范圍進一步擴大,由中心向兩側(cè)擴散,形成目前的規(guī)模。

        工程地質(zhì)

        2016年7月,水毀發(fā)生后,對該處滑坡進行了補充調(diào)查,通過本次勘察,探明滑坡體地層主要有以下四層:

        第一層,填筑土:層厚1.7m,灰色,稍濕,稍密-中密。為老路路基,主要為卵石。

        第二層,圓礫: 層厚1.5m,灰色,稍濕,稍密-中密。母巖為灰?guī)r,凝灰?guī)r,充填物為中粗砂,含個別漂石。

        第三層,卵石: 層厚4.8m,灰色,稍濕,其中5m~6m松散,易???,其余稍密,含黑色腐殖土,母巖為灰?guī)r,凝灰?guī)r,充填物為中粗砂、腐殖土,漂石含量在5%~8%,最大粒徑220mm。

        第四層,砂巖,泥巖:揭示層厚12.0m,灰黑色,全風(fēng)化-強風(fēng)化,巖體破碎,裂隙極發(fā)育,軟弱。夾有煤矸石層,層厚在20cm~50cm,巖層產(chǎn)狀為50°∠70°~80°。

        地面調(diào)溫冷暖兩聯(lián)供系統(tǒng)對傳統(tǒng)兩聯(lián)供系統(tǒng)做了改進,使得地暖不但可以冬季用來采暖,夏季也可以與風(fēng)機盤管協(xié)同工作,并承擔以地暖制冷為主、風(fēng)機盤管制冷為輔。由于制冷工況是以風(fēng)機盤管為輔助,這樣風(fēng)機盤管配置可以很小而且只需要低速運行即可。這樣改進后,不但解決了冬季采暖的舒適度問題,同時也解決了夏季空調(diào)噪音、吹風(fēng)感、溫差波動大的問題,讓使用者徹底告別空調(diào)病。

        K72+180-K72+510段河道岸坎處地基土0cm~10m范圍內(nèi)分二層,第一層為碎石、漂石土,層厚1.0m~1.8m,受水流沖蝕,在部分段落該層消失,灰色,稍密,地基承載力基本容許值fao=500kPa,土石工程分級Ⅲ;第二層為砂巖,灰黑色,夾有煤層,多呈強風(fēng)化狀,地基承載力基本容許值fao=500kPa~650kPa,土石工程分級Ⅴ。

        滑坡成因分析

        地形原因:喀什河在此處發(fā)育有多級階地,其中滑坡位于階地最前端的河流一級階地,為泉水溢出帶。同時,喀什河流在該處前緣形成一個凹岸彎道,掏蝕岸坡前緣。

        地層影響:滑坡區(qū)域為基座階地,地層主要分兩層,表層以第四系圓礫、卵石層為主,厚度在5.0m~8.0m左右,局部夾有粉質(zhì)黏土、細砂等細粒土,受泉水溢出帶影響,地層總體潮濕,潛水水位在4m左右,該層透水性較好,使得地下水向下滲透,直接浸泡下覆基巖;第二層基巖為泥質(zhì)砂巖、砂巖層夾有煤層、煤矸石,全風(fēng)化-強風(fēng)化,該層為隔水層,潛水浸泡泥質(zhì)砂巖及煤夾層,泥化軟弱塑流,形成滑坡底滑面。

        該區(qū)基巖正常產(chǎn)狀為50°∠70°~80°,而遇水后軟化產(chǎn)生滑動的巖體產(chǎn)狀為30°∠20°~40°,可以看出巖體發(fā)生了明顯的繞曲變形。

        水的影響:首先,該處滑坡前緣為喀什河,受喀什河水流影響較大。河道在該處形成凹岸,直接掏蝕坡體前緣,造成較大的臨空,尤其是雨季或洪水季節(jié)后,河水水位增加,沖蝕能力加強。

        其次,是降水補充地下水形成泉水的影響,本區(qū)自然降水較豐富,且山區(qū)融雪水較多,使得地下水豐富,每一級階地前緣腳部都是泉水溢出帶,該滑坡后緣為二級階地前緣的泉水溢出帶,滑坡前緣為一級階地泉水的溢出帶,泉水水量較大。

        現(xiàn)有老路右側(cè)地勢稍低洼,沒有相應(yīng)的排水通道,路基起到了阻水的作用,造成地表水在路基右側(cè)匯集,通過下滲作用,增加土體自重并浸泡泥質(zhì)砂巖及煤夾層等軟巖層,形成滑動面。

        綜合上述因素:根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、鉆探,以及以往挖探、物探成果綜合分析,臨河一側(cè)土體及風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、砂巖的抗沖刷能力較差,受河水的掏蝕作用較明顯。在河水的掏蝕作用下,臨空面逐漸增大;同時本區(qū)自然降水量較大,由于降水下滲,一方面,導(dǎo)致土體自重增加,另一方面,下滲水流浸泡軟化下覆泥巖及煤層,形成軟弱滑動面。在前緣失去支撐、底滑面形成及水的作用下,導(dǎo)致了該區(qū)域土體的失穩(wěn),產(chǎn)生滑動變形,土體經(jīng)過滑動,原有沉積結(jié)構(gòu)遭到破壞,這就是滑坡體卵石層呈松散狀態(tài)的原因。

        此外,該滑坡在2004年產(chǎn)生的整體錯動,是發(fā)生在路基施工剛剛完工后的一次較大的降水之后,可以看出施工擾動影響也比較大。

        穩(wěn)定性計算

        該滑坡臨河處邊坡坡率目前多在1:1~1:1.3,土體以松散的卵石為主,通過計算,邊坡臨河處,第5塊滑體剩余下滑力為288.114(kN),處于不平衡狀態(tài)。其中,第3塊滑體剩余下滑力為391.724(kN),為滑坡體最不穩(wěn)定土層。

        通過穩(wěn)定性計算,路線左側(cè)邊坡最危險滑動面的穩(wěn)定系數(shù)為0.609,最危險滑動面為臨河處的一級邊坡頂部,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。與剩余下滑力計算結(jié)果相符。

        變更設(shè)計方案

        為防止滑塌路段進一步擴散,危及行車安全,針對本段滑蹋路段,經(jīng)研究在河岸設(shè)置抗滑擋墻方案,具體情況如下:

        K72+180-K72+510段為防止河水沖蝕滑坡體前緣,在喀什河岸坎、滑坡體前緣設(shè)置了浸水抗滑擋墻,用于防洪抗滑。鑒于喀什河目前洪水較大,且本路段位于頂沖路段,為保證路基的安全、方便施工,擋墻采用C30現(xiàn)澆混凝土澆筑。

        采用K72+280處河床形態(tài)斷面計算,設(shè)計水位為1660.39,一般沖刷深度2.88m,結(jié)合該路段地質(zhì)、水文條件綜合考慮,基礎(chǔ)埋深采用4m,為防止土體從墻頂滑出,擋土墻需高出地面以上4m。

        經(jīng)分析,選取K72+420橫斷面作為擋土墻計算典型斷面。擋土墻根據(jù)滑坡體剩余下滑力和庫倫土壓力兩者之中的大值設(shè)計。

        K72+260-K72+460段,土體滑蹋后原來較為穩(wěn)定的土層因滑動而變得松散,松散層在地面以下5m~6m和卵礫石層與基巖的接觸面(地面以下約8m)。

        為保證新建路基的穩(wěn)定性,對滑塌段路基范圍內(nèi)的地基土進行強夯處理。

        K72+180-K72+400段為二級階地前緣的泉水溢出帶,受自然降雨的影響,泉水水量增大。故保留此路段原設(shè)計中設(shè)置的邊溝、排水溝,并在邊溝、排水溝底部設(shè)置盲溝用于攔截地下水。

        結(jié)語

        對該段路基下邊坡滑塌工程進行穩(wěn)定性分析及防治措施后得出:公路路基下邊坡失穩(wěn)大多由于地下水或地表水侵蝕造成土體強度降低、孔隙水壓力增大,以及地表水的沖刷作用,運營中的公路應(yīng)多加強路基排水系統(tǒng)的養(yǎng)護。該處滑坡體采用固腳強腰,綜合處置的設(shè)計思路,滑動面采用抗滑擋墻支擋并做好相關(guān)排水工程的防治措施是可行的。

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