韋旋馨
摘要:文章以某在建公路碎屑巖邊坡發(fā)生滑坡為例,通過查明滑坡區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,分析滑坡成因,提出有效的處治措施方案,為碎屑巖地質(zhì)條件下滑坡防護設(shè)計提供借鑒。
關(guān)鍵詞:碎屑巖;公路;滑坡;處治方案
中圖分類號:U418.55文獻標識碼:A DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.007
文章編號:1673-4874(2019)09-0022-03
0引言
廣西西部,特別是百色市片區(qū)地層主要由碎屑巖組成。隨著公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展,工程建設(shè)中必將遇到諸多碎屑巖高邊坡,而此類高邊坡在施工開挖過程中,會或多或少地出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象,針對此類滑坡治理措施的分析總結(jié),對有效控制工程投資、加快施工進度有重要意義.
本文以某在建公路碎屑巖邊坡發(fā)生滑坡為例,分析其處治措施,對公路碎屑巖邊坡設(shè)計施工有一定的借鑒意義.
1 滑坡區(qū)工程水文地質(zhì)條件
1.1工程地質(zhì)
滑坡區(qū)屬丘陵地貌,地面高程520-651m,原始地形坡度約為22°-30°,地表為第四系殘積地層覆蓋,局部地段見基巖出露,地表植被較發(fā)育,主要種植灌木。根據(jù)勘察成果,滑坡區(qū)從地面依次向下主要地層及特征如下:
粉質(zhì)黏土(Q):黃棕色,硬塑,韌性及干強度中等,搖震無反應(yīng),層厚3-5m。土、石工程分級屬Ⅱ級普通工類。
強風(fēng)化砂巖(T):灰黃、灰色,砂狀結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造一中厚層狀,巖體裂隙發(fā)育,泥鈣質(zhì)膠結(jié),巖質(zhì)較軟,破碎,巖芯呈碎塊狀,塊徑2-6cm,個別短柱狀.層厚14.5-30m。據(jù)巖石試驗檢測報告,巖石的單軸飽和抗壓強度平均值為11.7MPa,屬軟巖。土、石工程分級屬Ⅳ級軟石。
中風(fēng)化砂巖(T):灰色、深灰色,砂狀結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造一中厚層狀,泥鈣質(zhì)膠結(jié),層理以傾向70°、傾角37°為主,部分層理為傾向277°、傾角74°,裂隙較發(fā)育-發(fā)育,據(jù)巖石試驗檢測報告,巖石的單軸飽和抗壓強度平均值為40.1MPa,按巖石堅硬程度劃分屬較堅硬巖。土、石工程分級屬V級次堅石。
1.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地震
滑坡區(qū)共見有兩條構(gòu)造破碎帶F1和F2。其中F1:走向64°左右,傾向和傾角不明,寬度約10m,兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化大,溝谷地形;F2:地表出露,鉆孔ZK3揭露,走向42°左右,近直立,寬度變化較大,介于1-12m,帶內(nèi)巖石風(fēng)化較強,巖芯呈石夾土狀,兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化大。
根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭露的情況及區(qū)域地質(zhì)資料,滑坡區(qū)上部多為第四系坡積層,下伏三疊系中統(tǒng)砂巖,巖石風(fēng)化裂隙主要有兩組較發(fā)育,產(chǎn)狀分別為138°∠31°,5-7條/m,240°∠72°,3-6條/m;裂隙面多有鐵質(zhì)渲染及泥質(zhì)充填,部分無充填。巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育,平直光滑,局部有泥質(zhì)充填,結(jié)合程度差,巖體呈碎裂狀結(jié)構(gòu),完整程度屬于較破碎。
滑坡走向310°,坡腳位置巖體層理產(chǎn)狀70°-110°∠22°-66°,滑坡段產(chǎn)狀70°∠37°,和邊坡坡向夾角為30°,視傾角為33.1°,為順層坡,屬于不利組合。坡頂滑床位置巖層產(chǎn)狀80°/66°,視傾角為59.8°。
依據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015),滑坡區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度,設(shè)計地震分組為第一組,基本地震動加速度峰值為0.10g,設(shè)計加速度反應(yīng)譜特征周期為0.35S。場地處邊坡處,地形較陡,對建筑抗震屬不利地段.
1.3氣象及水文地質(zhì)
滑坡區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候。雨量充沛,光照充足,年均降雨量為1650mm,集中在5-10月份,年均蒸發(fā)量為1406.9mm。
地表水:經(jīng)地質(zhì)調(diào)查,場地附近的地表水主要為滑坡兩側(cè)溝谷中的小溪水,雨季大氣降水匯集于溝谷中,向低洼處排泄逕流,降水是其主要補給來源,旱季水量較小.
地下水:地下水為砂巖裂隙水,賦存于風(fēng)化砂巖的節(jié)理裂隙中,裂隙多為泥質(zhì)充填,連通性較差,賦水條件一般,主要接受大氣降水的補給,以沿裂隙滲透形式或地形切割部位排出地表,山體的斜坡部位受其影響,地下水補給及排泄快,水量貧乏。勘察期間,地下水位埋深為23-30m左右。
2 滑坡成因分析及處治措施
本邊坡屬于正在滑動的新生滑坡,如圖1所示。
2.1原邊坡防護方案及滑塌成因分析
原設(shè)計為4級挖方邊坡,最大高度為43m。邊坡坡率第1級為1:0.75,第2-4級為1:1;第二、三級采用間隔預(yù)應(yīng)力錨索防護,平均長度為22m.28m。施工之前對設(shè)計方案進行復(fù)核后發(fā)現(xiàn),該處為順層邊坡,原方案偏弱,因此在第一、二、三、四級改用滿布預(yù)應(yīng)力錨(桿)索防護,錨索平均長度為30m、28m、22m、17m。
根據(jù)滑坡現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、鉆探勘察、變形監(jiān)測等系列勘察技術(shù)手段,聯(lián)合分析滑坡病害發(fā)生的原因,主要影響因素有:順層碎屑巖巖體破碎、錨索框架梁嵌入深度不足是內(nèi)因;人工開挖形成臨空面及連續(xù)降雨是滑坡發(fā)生的主要外因。
2.1.1內(nèi)因
(1)巖層傾向與坡向夾角為30°-40°,前緣視傾角為33.1°,后緣視傾角為59.8°,為不穩(wěn)定組合。
(2)滑坡區(qū)有構(gòu)造破碎帶分布,帶內(nèi)巖石裂隙發(fā)育、巖體破碎,呈石夾土狀。構(gòu)造破碎帶兩側(cè)巖石受其影響,巖體破碎,裂隙發(fā)育,完整性差,不利于邊坡的穩(wěn)定。
(3)框架梁嵌入深度不足導(dǎo)致底部土體流失,進而預(yù)應(yīng)力損失,發(fā)生漸進式破壞。
以上三點為邊坡變形提供了基礎(chǔ)條件。
2.1.2 外因
(1)路塹邊坡的施工開挖,形成了高、陡的臨空面,破壞了坡腳力學(xué)支撐,降低了坡體的抗滑能力,破壞了邊坡工體的原有平衡狀態(tài),為邊坡變形提供了足夠的空間。
(2)滑坡場區(qū)降雨量大、持續(xù)時間長。①地表水對坡面沖刷嚴重,引起水土流失。②運移入滲邊坡中的地下水,一方面飽和了邊坡原有巖土體,使工體天然自重增加;另一方面使土體間產(chǎn)生軟化,加劇了工體間潛蝕軟化的作用,使其抗剪強度大大降低,對邊坡的整體性造成了很大影響。③地下水水力坡度較大,其循環(huán)交替作用強烈,在坡體中形成一定的動水壓力,也是滑坡產(chǎn)生的不利影響因素之一,如下頁圖2所示.因此,強降雨是變形發(fā)生發(fā)展的直接因素.
2.2滑坡處治措施
2.2.1處治原則
(1)綜合治理,分步實施;監(jiān)控跟蹤,動態(tài)調(diào)整;一次根治,不留后患。
(2)要求是技術(shù)可行、工程可靠、經(jīng)濟合理、有利工期、排水與工程支擋相結(jié)合的綜合整治措施.
(3)根據(jù)滑坡變形特征分析,采取全面規(guī)劃、分部實施的方針,通過動態(tài)設(shè)計及施工監(jiān)測,適時調(diào)整滑坡處治工程措施和施工方案,保證工程施工安全。
2.2.2 處治措施
(1)支擋:在坡腳位置設(shè)置直徑2.5m抗滑樁,樁長25-28m,樁間距4m;樁頂設(shè)置3根6束預(yù)應(yīng)力錨索,錨索長35m,錨固段長10m,錨固力為750kN,張拉力為650kN;懸臂段設(shè)置樁間板,該位置滑面剩余下滑力為1705kN,深層滑面剩余下滑力為1650kN;抗滑樁及擋土板混凝土強度等級為C30,護壁強度等級應(yīng)≥C20。如圖3所示。
(2)抗滑樁樁頂以上修正坡面后按現(xiàn)澆混凝土骨架防護。
2.2.3 排水措施
地表排水:滑坡坡頂開挖線外5m位置設(shè)置截水天溝,根據(jù)實際地形順接;另外在滑坡后緣裂縫外側(cè),根據(jù)實際地形設(shè)置第二道截水溝;所有截水溝與坡體兩側(cè);中溝或坡頂急流槽接順。樁頂設(shè)置上擋式截水溝,各級平臺截水溝需接順。另外對坡頂外側(cè)裂縫用黏工夯填封閉處理。
地下水排水:在第2、3級坡腳做超長斜式泄水孔,泄水孔間距為5m,平均長度為35m。在具體施工過程中,應(yīng)根據(jù)地層條件及坡面出水狀態(tài)等實際情況調(diào)整孔數(shù)、孔位和孔深,以保證泄水孔的正常出水率達50%以上,確保排水的工程效果。
檢修踏步(兼急流槽)間隔約30m,寬50cm。臺階寬40cm,高27m,臺階下設(shè)置28Cm厚鋪砌,臺階兩側(cè)設(shè)置C20混凝土預(yù)制擋塊。
3 結(jié)語
(1)滑坡治理過程中排水尤為重要。施工時應(yīng)根據(jù)仰斜排水孔出水量做好平臺臨時排水系統(tǒng),使得坡體出水能夠及時匯排至邊坡外,不至于在坡腳下方出現(xiàn)大量積水,軟化坡腳土。
(2)鑒于碎屑巖區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性,施工過程中應(yīng)結(jié)合實際開挖揭示地層條件及坡體結(jié)構(gòu),進行必要的調(diào)整與完善設(shè)計方案,即按規(guī)范要求進行“動態(tài)設(shè)計”,從而達到安全可靠和經(jīng)濟合理的目的。