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        某防洪墻滑移原因淺析

        2018-10-25 09:43:48王志江安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司安徽合肥230000
        安徽建筑 2018年5期
        關(guān)鍵詞:混凝土影響

        王志江 (安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司,安徽 合肥 230000)

        0 工程背景

        某防洪墻施工方工作人員發(fā)現(xiàn)城區(qū)段防洪墻墻后回填土沉降較大,原混凝土施工便道縱向開裂下沉,最大下沉深度在20cm以上(圖1);防洪墻部分頂板伸縮縫道板磚出現(xiàn)明顯錯位偏移(圖2);迎水面護坡現(xiàn)澆混凝土壓頂局部有橫向裂縫(圖3)。為敘述方便,發(fā)現(xiàn)變形時為第1天,以后日期累加天數(shù)。

        應(yīng)急處理方案及應(yīng)急處理過程如下:

        第一次卸載:第4~7天,卸載至高程7.5-8.5m,卸載寬度5m,卸載期間及卸載后,共沉降-2.4mm,共位移-3.00mm。

        第二次卸載:第10~13天,卸載至高程7.5m,卸載寬度10m,卸載后墻體沉降、位移繼續(xù)加大,無收斂趨勢。

        第三次卸載:第13~20天,卸載至高程7.5m,卸載寬度增大到15m,并在護坡坡面開鑿排水孔。但卸載后墻體沉降、位移并未停止,且有增大傾向。截止第24天,該段防洪墻發(fā)生水平最大位移累計29cm,豎向最大沉降量35cm。

        第四次卸荷:第24~30天,卸載至高程5.5-6.5m,墻后開挖集水溝集水溝設(shè)置防滲土工膜,及時排除溝中集水,保持開挖面不集水;墻前邊坡開孔排水;墻前邊坡拋石壓重自坡腳順坡拋填。實施后墻體沉降、位移變化平穩(wěn),第37天出現(xiàn)反向位移情況,第42天后繼續(xù)前向位移,截止第58天,該段防洪墻發(fā)生水平最大位移33cm,豎向最大沉降量38cm,防洪墻位移及沉降變化量呈收斂趨勢。

        圖1

        圖2

        圖3

        2 防洪墻滑移原因淺析

        2.1 研究位置的選取

        根據(jù)現(xiàn)場滑移位置選取位于該滑移段的中間位置進行研究。該位置具有變形量大,受未滑移段影響小的特點。

        2.2 各層土c、φ的值的分布、選取與采用

        2.2.1 對邊坡影響最大的⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值的正態(tài)度分布圖

        由于本工程勘察所取土樣數(shù)量較大,對于參數(shù)的分析、統(tǒng)計最為有利,因此以本次取樣數(shù)據(jù)為樣本繪制⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值的正態(tài)分布圖見圖4、表1。

        2.2.2 各土層c、φ的選取與采用原則

        由正態(tài)分布圖及數(shù)學(xué)地質(zhì)的統(tǒng)計方法可知,μ-σ<標(biāo)準(zhǔn)值,對于強度指標(biāo)采用,μ-σ更為保守。

        2.3 非深層滑動的理由

        2.3.1 各土層c、φ值的選取

        2.3.2 水面的選取及說明

        由于邊坡采用了模袋混凝土,取墻后最高水面=10.50m計算,由于⑤1粉質(zhì)黏土為隔水層,滲透路徑主要為兩個方向,其一是向墻后土體背離防洪墻方向滲透,其二沿防洪墻側(cè)壁、基底、模袋混凝壁滲透。由于第二種滲透對防洪墻邊坡穩(wěn)定有不利影響,故采取第二種滲透方式對邊坡穩(wěn)定性進行驗算。

        ⑤1層粉質(zhì)黏土的c、φ值 表1

        各土層c、φ值表(未滑前) 表2

        2.3.3 計算結(jié)果圖表

        計算采用的剖面圖及成果圖如下:

        圖5

        圖6

        2.3.4 計算結(jié)果說明

        由圖可知由于⑤1粉質(zhì)黏土(采用μ-σ值時)c=45.4kPa,φ=9.8°,按此值計算時該邊坡不會產(chǎn)生發(fā)生在⑤1粉質(zhì)黏土中滑動,即該邊坡不會產(chǎn)生深層滑動。

        2.4 淺層滑動的可能

        2.4.1 滑動面的推測

        以后緣張裂縫、防洪墻踵、土層薄弱位置為圓弧三點繪制圓弧,取得滑弧參數(shù)圓心、半徑(X=17.65,Y=15.45,R=10.34),見圖 7,各土層參數(shù)取值見表 3。

        2.4.3 計算結(jié)果說明

        圖7

        各土層c、φ值表(滑移后) 表3

        2.4.2 計算結(jié)果

        工況 安全系數(shù)K 備注 狀態(tài)1 0.945 考慮水的作用 滑動2 1.034 不考慮水的作用 臨界狀態(tài)

        由于基底土層的長時間被水浸泡發(fā)生軟化(含水量上升,孔隙水壓力上升,有效應(yīng)力降低,表現(xiàn)為c、φ值減小),且在④層(同⑤1層)粉質(zhì)黏土局部2.60~3.00m處分布有相對軟弱夾層,可能產(chǎn)生如圖所示淺層滑動。

        3 非膨脹土引起滑移的理由

        3.1 自由膨脹率與膨脹力的正態(tài)分布圖

        圖8

        3.2 膨脹潛勢的劃分

        由圖可知⑤1粉質(zhì)黏土自由膨脹率主要分布在40%,其平均值42%,具有弱膨脹潛勢。膨脹力主要分布50kPa附近,平均值47.8kPa。

        3.3 定性描述膨脹土造成破壞的機理

        主要為土體中親水性礦物蒙脫石、伊利石等遇水膨脹,失水收縮,收縮時易產(chǎn)生裂隙,膨脹土造成的各類工程事故一般發(fā)生在其失水收縮過程中,而非膨脹過程中。

        含水量不變化時膨脹土性質(zhì)一般保持穩(wěn)定。

        3.4 非膨脹土引起防洪墻滑移的理由

        根據(jù)水位變化,擋墻滑移前后具有弱膨脹性的粉質(zhì)黏土其含水狀態(tài)并未發(fā)生改變,即該層土未經(jīng)歷反復(fù)干濕更替過程,始終保持在潮濕狀態(tài)中,因此該土層強度不會由于其具有膨脹性而降低。

        該地區(qū)大氣影響急劇層深度約1.50m,大氣影響層深度約3.50m?;A(chǔ)埋深應(yīng)超過1.50m;基礎(chǔ)埋深在1.50-3.50m之間應(yīng)采取適當(dāng)防治膨脹的保護措施;基礎(chǔ)埋深大于3.50m時可不考慮膨脹土影響。⑤1粉質(zhì)黏土的埋深已經(jīng)大于3.50m。

        綜上所述膨脹土所具有的膨脹性不是引起擋墻的滑移的原因。

        4 模袋混凝土的不利作用

        4.1 模袋混凝土的隔水作用

        模袋混凝土具有隔水作用,可使土體內(nèi)水的滲透路徑、滲透場及滲透壓力發(fā)生變化,其隔水作用帶來的負面影響對本工程邊坡的穩(wěn)定起不利影響。

        4.2 模袋混凝土對邊坡穩(wěn)定性的影響

        影響水的滲透,水的滲透對邊坡安全系數(shù)K的影響范圍區(qū)間±(0.05-0.2)。

        影響水的滲透,不利于坡后水的排泄,造成水體堰塞,使防洪墻基底及坡后土體長時間泡水發(fā)生軟化。其使土體強度降低的程度視原土體強度、裂隙發(fā)育程度、滲透性、泡水時間等共同影響。本工程其對⑤1粉質(zhì)黏土強度指標(biāo)降低很多,其中c值約降低了73%,φ值降低了約65%,以上依據(jù)計算滑動安全系數(shù)取值計算得出。

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