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        淺談地質災害穩(wěn)定性分析及治理工程研究

        2021-01-04 03:20:56成,張苑,張
        中國金屬通報 2020年21期
        關鍵詞:錨桿

        李 成,張 苑,張 瑾

        (湖北省地質局水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020)

        鐘祥市城關位于漢江左岸一級階地上,隸屬郢中鎮(zhèn),面積89.14km2, 地貌單元為構造剝蝕準平原及河流侵蝕堆積的壟崗殘丘類地貌形態(tài)特征;隨著當?shù)厣鐣?jīng)濟和旅游業(yè)的快速發(fā)展,城市建設工程切坡等人類工程活動不斷增強擴大,對地質環(huán)境造成了較大的影響,地質災害明顯增多,據(jù)有關資料統(tǒng)計的地質災害就有47 處,目前城區(qū)納入群測群防的地質災害還有29 處,占全市地質災害總數(shù)的32.58%。究其原因,與該區(qū)人類工程活動強烈有關。本專題就鐘祥市城區(qū)不穩(wěn)定斜坡地質災害的穩(wěn)定性分析及防治措施進行研究探討,以供其他類似地區(qū)借鑒,服務于全社會,具有現(xiàn)實的指導性和社會意義[1-3]。

        1 影響地質災害產(chǎn)生的重要因素

        在建筑工程領域中,其建筑現(xiàn)場的地質地形環(huán)境和水文環(huán)境都會或多或少地影響地質災害的產(chǎn)生,也會影響邊坡的穩(wěn)定性。在這些因素的影響下,地質災害的出現(xiàn)頻率高,破壞力和危害性大。因此,在建筑工程的建設過程中,要查明建筑工程區(qū)地質環(huán)境條件背景,并研判突發(fā)地質災害的可能性,做好防災預案工作。此次以湖北省荊門市鐘祥市的地質災害發(fā)育特征為例,其災害分布圖和影響因素如下:

        不同類型的地質災害具有不同的地形地貌條件,相對高差、地形坡度的差異導致不同規(guī)模類型地質災害的發(fā)生。高陡的懸崖峭壁易產(chǎn)生崩塌,陡坡中的凸形坡及順向坡易產(chǎn)生滑坡。

        1.1 地形地貌

        在地貌上總體上可劃分為3 類,分別為構造侵蝕剝蝕低山地貌、構造侵蝕剝蝕丘陵垅崗地貌及沖積平原。從地質災害點在地貌分區(qū)上的分布特征上可以看出,地質災害在構造剝蝕丘陵垅崗地貌區(qū)最為發(fā)育,共計61 處,占地災點總數(shù)的68.54%,其次為構造侵蝕剝蝕低山地貌區(qū),發(fā)育地災點總數(shù)28 處,占地災點總數(shù)的31.46%。

        在鐘祥市境內,地質災害相對集中分布于工作區(qū)西部胡集鎮(zhèn)一帶,該區(qū)為荊山南東支脈,地貌上處于構造侵蝕剝蝕低山地形區(qū),斜坡具較大能量差異,且該地段處于揚子準地臺北緣中段, 鐘祥- 胡家集構造帶地貌山高坡陡,具備發(fā)生地質災害的條件有利;該區(qū)域為磷礦富集帶,屬地下采礦等人類工程活動強烈區(qū)域,采空地面塌陷及巖溶地面塌陷類地質災害發(fā)育。

        1.2 地形坡度

        地質災害的形成與地形坡度息息相關,通常情況下,斜坡變形要具備良好的臨空條件,特別是崩塌、滑坡災害更是基于斜坡環(huán)境的變形,不同坡度形成地質災害的類型也不盡相同。根據(jù)鐘祥市地質災害點所在坡體的坡度進行統(tǒng)計,見表1,表明一般大于60°以上的陡坡地帶多形成崩塌,而10°~40°之間坡度通常是滑坡多發(fā)坡度。

        1.3 地層巖性

        地層巖性是崩滑流災害形成的物質基礎,地質災害活動與巖土類型、性質及結構具有特別密切關系。軟弱地層,在構造作用以及其它外力作用影響下,都容易形成土狀或泥狀的軟弱夾層,成為潛在的滑動面或滑動帶,具備產(chǎn)生滑動的基本條件,同時,在軟弱地層中,由于抗風化能力弱,易形成大量的松散物質。相反,硬質巖類,巖體抗風化能力強,不易形成潛在滑移面和松散物質。巖性不同,其地質災害的發(fā)育程度及類型也不同。

        根據(jù)調查資料,區(qū)內地質災害主要發(fā)育在低丘垅崗區(qū)的第四系更新統(tǒng)松散土體中,共45 處,占總數(shù)的48.61%,點密度最高的為震旦系變質巖,點密度0.34 處/km2。

        1.4 大氣降雨

        在滑坡發(fā)育規(guī)律一節(jié)中,已就滑坡發(fā)育的群發(fā)性、周期性和季節(jié)性等特征進行了論述,在此不再贅述。而這些特征,無一不與降雨存在緊密聯(lián)系,汛期短時暴雨或持續(xù)強降雨是區(qū)內重要的地質災害誘發(fā)因素之一。

        表1 地形坡度與地質災害關系統(tǒng)計表 單位:處

        通過對調查區(qū)多年降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和有時間記錄的71 處地質災害進行比較分析(圖1)可知,二者關系十分密切。地質災害發(fā)生時間主要集中在雨季,即每年5 月~8 月是地質災害的頻發(fā)高峰期。這些時間段也是區(qū)內降雨主要時段,集中了區(qū)內降雨量60.68%,共發(fā)生滑坡等地質災害60 處,占有時間記錄地質災害的84.50% ;而其它月份降雨量占39.32%,發(fā)育地質災害11 處,占有時間記錄地質災害的15.49%。由此可見,地質災害在月份上分布不均,且多分布于汛期5-8 月份,地質災害的時間分布規(guī)律受降雨周期及降雨量影響明顯。

        圖1 鐘祥市地質災害點發(fā)生時間與降雨量關系直方圖

        2 典型不穩(wěn)定斜坡變形破壞機制及穩(wěn)定性分析

        農(nóng)機學校地處鐘祥市郢中鎮(zhèn)的,這一地區(qū)的不穩(wěn)定斜坡由BP5 及獨立的BP5-1 兩部分組成,BP5 不穩(wěn)定斜坡分為北段、東段A、東段B、東段C、東段D 共5 段。從農(nóng)機學校西北側的食堂起至東南的子胥臺街公路,全長528m,坡長8m ~30m,標高46.5m ~65.5m,相對高差10m ~19m。BP5-1 不穩(wěn)定斜坡位于農(nóng)機學校以南,方城坡東巷以東,南北寬約130m,相對高差12m。

        2.1 主要治理工程措施

        農(nóng)機學校不穩(wěn)定斜坡防治工程總體設計。根據(jù)農(nóng)機學校不穩(wěn)定邊坡的穩(wěn)定性分析結果和變形跡象,該邊坡在暴雨等因素的影響下大多處于不穩(wěn)定狀態(tài),極易發(fā)生失穩(wěn)。

        2.2 防治工程分項設計

        (1)工程布置。bp5 農(nóng)機學校北側不穩(wěn)定斜坡為坡腳強風化軟巖裸露段,坡長8m ~10m,寬136m,下坡段地表風化碎屑應清理整形。坡度控制在65°~85°之間。錨桿長度3M,5m,縱橫間距2m,梅花形布置。截排水溝應平行于坡腳布置。坡腳種植爬藤,間距0.3m ~0.5m,坡上部為土質邊坡,坡長15m,寬70m,首先對邊坡進行整形,將坡度控制在40°左右,并進行格構錨固。錨桿長5m、7m,呈正方形布置,間距2.5m,網(wǎng)架結構噴CBS 植被混凝土。

        bp5 農(nóng)機學校東側不穩(wěn)定斜坡為土質邊坡。a 段邊坡長20m,坡度約30°,寬度約56m。本標段擬拆除防護功能較差的變形磚墻。自由段設A 型擋土墻,與外側平行設置截排水溝。坡腳種植爬藤,間距0.3m ~0.5m,C 段邊坡12M,坡度約26°,寬度73m,擬用于防護功能較差的2 級,拆除變形磚墻和干砌塊墻,在原臨空面設置一級A 型擋土墻。坡頂是密集的居民區(qū)。生活污水長期排放使坡面長期浸泡,坡腳有滲水現(xiàn)象。邊坡表面采用噴射混凝土硬化,以減少地表水入滲對邊坡的不利影響。在坡腳外側平行設置截排水溝,坡腳綠化處種植爬藤,間距0.3m ~0.5m ;D 段坡長6m ~8m,坡度約40°,坡寬49m,建議先拆除既有變形磚墻,在無防護地段設置A 型擋土墻,外側設置截排水溝,坡腳種植攀緣植物,間距0.3m ~0.5m。

        bp5-1 農(nóng)機學校西南側不穩(wěn)定斜坡為土質邊坡,前緣朝天,已修建部分擋土墻。根據(jù)邊坡地形起伏,邊坡北段長10m,坡度約30°,寬度約36m。先拆除原磚墻,未防護地段沿坡腳設置一級C 型擋土墻,外側平行設置截排水溝。坡腳種植爬藤,間距0.3m ~0.5m,中段上坡長17m,坡度小于25°,寬度40m,沿坡面布置格構錨固,錨桿長度為4m 和6m,方形布置,間距2.5m,噴CBS 植被混凝土格構式結構,南坡變緩,長20m,坡度約22°,寬55m,沿坡腳設置B 級擋土墻,外側平行設置截排水溝,坡腳種植攀援藤蔓,間距0.3m ~0.5m。

        (2)擋土墻設計。擋土墻按漿砌石結構設計。根據(jù)邊坡形狀、穩(wěn)定性和施工條件,擋土墻主要設計為垂直墻背和斜墻。砂漿砌塊石強度等級mu30 以上,砌筑砂漿M10,抹灰厚度2cm。為便于墻后排水,應在墻上設置1 排~2 排錯開的排水孔,水平和垂直間距應控制在2m 左右,最低點排水孔的出水口應高出地面200mm。排水孔采用φ50pvc 管,坡度5%。排水孔入口處應設置200mm 過濾層,最低排水孔進水口下部應設置隔水層。墻體每隔10m 設伸縮縫,縫寬20mm。接縫處設置瀝青杉木板止水。

        (3)掛網(wǎng)噴砼設計。設計采用工程類比法。巖質邊坡錨桿采用Φ25BRB335 鋼筋,長度3m,5m,平均4m??v橫間距2m,梅花形布置,傾角15°,孔徑110mm。錨桿灌漿采用全粘結M30 水泥砂漿。掛網(wǎng)采用φ6 bpb300鋼筋,間距200mm。掛網(wǎng)及下緣垂直預埋Φ25 鋼筋。壓邊鋼筋的長度為1.5 m,壓釘間距為2 m,錨固頭采用系桿12×BPB300 固定。噴射混凝土為C25,厚度為150mm,分兩次噴射制成。噴射混凝土前,應對坡面進行清理和修整。

        (4)鍍鋅鐵絲網(wǎng)和錨釘?shù)匿佋O安裝。電錘垂直于坡面鉆孔,打入地腳螺栓。地腳螺栓采用Φ14 螺紋鋼,瀝青防腐,砂漿錨固。一般情況下,邊坡坡度小于60°,錨桿間距100cm,邊坡坡度60°~75°,錨桿間距80cm ;邊坡坡度>75°,錨桿間距60cm ;錨桿入坡深度根據(jù)邊坡地質條件確定,保證錨桿本身牢固,鋼筋網(wǎng)和CBS 基層局部穩(wěn)定,錨桿長度不小于45cm??咨?5cm,螺栓外露10cm。根據(jù)設計的錨桿規(guī)格、巖石貫入深度和間距,錨桿垂直于坡面布置,然后鋪設14# 鍍鋅鋼絲網(wǎng)(網(wǎng)眼5cm×5cm)。網(wǎng)格從上到下鋪設在網(wǎng)格結構上。鋼筋網(wǎng)的鋪設應張緊。網(wǎng)格從上到下搭接不小于5cm。無需重疊網(wǎng)格的左右兩側,但所有網(wǎng)片之間應用18# 鐵絲綁扎牢固,在錨釘接觸處也一并用18# 鐵絲與錨釘綁扎牢固。網(wǎng)片距坡面保持7cm 的距離,用墊塊支撐[4]。

        (5)地表截排水溝設計。設計依據(jù):地面截排水溝的作用是盡可能截留自然降水形成的坡面水流,并通過人工修建的溝渠快速疏導排水,減少地表徑流的入滲,提高邊坡穩(wěn)定性。設計標準:設計暴雨強度為50mm/b(10 年一遇),降雨歷時1b,截排水溝邊墻超高標準一般采用設計水位以上的安全超高,不小于0.3m。

        3 結語

        綜上所述,對于地質災害的治理工程而言,研究其邊坡的穩(wěn)定性和治理工程的有效性是很有必要的。故此,相關人員在研究過程中,應在了解自然災害形成原因和形成機理的基礎上,著重對邊坡穩(wěn)定性的維護工作展開研究,并通過合理的工程治理措施方式,可大大提高地質災害工程的穩(wěn)定性。

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