張志超
(中國公路工程咨詢集團有限公司,北京100000)
山區(qū)公路地質、地形環(huán)境復雜,坡陡谷深,災害多樣、頻發(fā)?;率巧絽^(qū)公路的主要地質災害,采用抗滑樁是目前常用的治理措施。本文主要介紹了柬埔寨NR.55 號公路改建工程K140+000~K140+620 段,在雨季強降雨之后,發(fā)生滑坡,采用微型樁群應急搶險、抗滑圓樁綜合治理滑坡的應用實例進行分析。
項目區(qū)域屬熱帶季風氣候,雨季雨量充沛,占全年總降雨量的80%,年平均降雨量約1 517 mm。K139~K144 路段地處豆蔻山脈原始森林區(qū),地形為“兩溝夾一谷”,地勢起伏大,通過普通展線無法滿足要求,該段連續(xù)設置十處回頭曲線,雨季坡面匯水大。
該路段位于崩坡積體上,屬于丘陵地貌。地表水主要以大氣降水、坡面徑流及河流水為主。地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積(Q4dl+el)、崩坡積(Q4dl+col)及侏羅系至白堊系(J3~K1)巖層,各地層特征由新到老分述如下:
1-1 素填土:黃褐色,松散,主要由黏性土組成,約含20%的礫石,TCR(巖芯采取率)96%,層厚0.8 m。
2-1 粉質黏土:黃褐色,軟塑,其中1.0~1.4 m 灰褐色,TCR=92%,層厚1.9 m。
2-2 粉質黏土:黃褐色,可塑,TCR=97%,層厚 1.8 m。
3-1 塊石:黃褐色,由砂巖組成,含少量風化礫石,TCR=86%,層厚 7.6~10.0 m。
4-2 粉質黏土:黃褐色,含10%左右礫石及少量混粒砂,TCR=88%,層厚 1.7~3.8 m。
5-1 塊石:黃褐色,含少量可塑砂質黏性土,TCR=84%,層厚7.2~9.2 m。
7-3 鈣質砂巖:灰色,中風化,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈柱狀,TCR=90%,RQD(巖芯質量指標)=64%,層厚 4.0 m。
8-2 泥質砂巖:灰色,強風化,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈塊狀,TCR=89%,層厚 4.3 m。
8-3 泥質砂巖:灰色,中風化,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈柱狀,TCR=91%,RQD=45%,層厚 2.7 m。
2018 年 6~7 月強降雨后,K140+000~K140+120 段左側路塹墻出現(xiàn)滑移、開裂、水溝邊緣路面隆起;K140+550~K140+620 段路面開裂、路基沉降、橫向位移,道路斷交。
受當?shù)厥┕ぜ夹g、施工機械等因素的制約,大型防護工程短期內無法完成施工,為了道路的保通,應及時采取應急搶險處理措施。
1)K140+000~K140+120 左側路塹墻應急處理方案
該處理方案主要包括以下內容:(1)排水。擋墻泄水孔及擋墻上方邊坡設置仰斜式排水管,深度15~18 m,排除山體裂隙水,降低土體的容重;(2)反壓。K140+000~K140+120 擋墻墻面堆砌塊石,提供反壓和支撐,增加前緣抗力,避免擋墻坍塌。
2)K140+550~K140+620 路面沉陷段落應急處理方案
該處理方案主要包括以下內容:(1)封堵裂縫:采用水泥壓漿封堵裂縫;(2)清理棄方:清理K140+550~K140+620 路基左側全部棄土;(3)微型鋼管樁群:K140+550~K140+620 左側路肩處設置3 排鋼管樁、間距80 cm 呈梅花形布設,長度約25~30 m,鋼管直徑d=48 mm,鉆孔直徑D=90 mm,采用M35水泥漿注漿。
本應急搶險方案實施完成后,K140+000~K140+120、K140+550~K140+620 路基基本穩(wěn)定,路面開裂、滑移的趨勢得到了有效的制止,K140+550~K140+620 道路貫通,保證了居民的出行需求,避免了因道路斷交產生的社會不利影響,達到了工程搶險預期的目的。
對滑坡的成因分析如下:
1)工程施工是滑坡的主要因素:K140+000~K140+120 為挖方路段,最大挖深18.3 m;K140+550~K140+620 為填方路段,最大填高5.66 m;前緣挖方,后緣填方,加之路側的棄土,改變了邊坡原始的應力狀態(tài),破壞了應力平衡,促使邊坡發(fā)生滑動;施工過程中,坡面植被的破壞使坡體表面的土層極易風化,為地表水下滲提供了有利條件。
2)軟弱的巖土層是滑坡形成的地質基礎:根據(jù)鉆探及地質調查的情況表明,該路段主要地層為塊石夾雜砂質黏性土,加上下臥層為坡積粉質黏土層,力學性質差、隔水性能較好,易形成滯水層。
3)強降雨是滑坡形成的誘發(fā)因素:2018 年6 月18~20 日連續(xù)28 h 的強降雨使坡體充分保水,增大表層土體的容重,降低其抗剪強度,同時在地表水下滲的過程中在粉質黏土層形成滯水層,其上層土體在長期浸泡軟化的情況下,力學性質進一步降低,形成軟弱結構面,導致土體在自重作用下,沿軟弱結構面滑動變形破壞,形成滑坡。
通過分析,對滑動面做出如下判定:
1)K140+000~K140+120 段左側路塹墻隆起且該處路面未發(fā)現(xiàn)橫向裂縫,K140+550~K140+620 段路面沉降開裂現(xiàn)象,且兩段中間區(qū)域原地面無明顯剪出裂縫。由此判定,該路段位于同一滑坡體上。
2)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示:K140+550~K140+620 路基最大位移達108.5 cm,最大沉降達84.7 cm;K140+000~K140+120 擋墻最大位移達41.5 cm,最大沉降達15.2 cm(隆起)。通過以上數(shù)據(jù)大致推斷出:擋墻處滑坡深度約0.6 m;后緣滑面角度約52°。根據(jù)鉆探的地質情況表明滑動面位于粉質黏土層,滑坡平均深度約為14 m。
3)滑坡發(fā)生滑動后,K140+047 處擋墻優(yōu)先剪裂,后期破壞也最嚴重,結合實測裂縫位置,確定滑坡的主軸方向。
4)沿滑面主軸方向實測地面線數(shù)據(jù),確定主軸滑面的坡面線。
結合反算的c 值、φ 值和實測的力學參數(shù),計算已知滑面的滑坡剩余下滑力:E=740 kN[1]。
方案一:抗滑樁(圓樁)-全埋式抗滑樁:在滑坡前緣、擋墻背側設置抗滑樁,主滑段雙排梅花布置,3 m 間距,其余段落單排布置,3 m 間距,共50 根,樁身采用C30 現(xiàn)澆混凝土。造價約73 萬美元。
方案二:抗滑樁(方樁)-全埋式抗滑樁:在滑坡前緣、擋墻背側設置單排抗滑樁,尺寸2 m×3 m 方樁,5 根長25 m,間距5 m;10 根長22 m,間距6 m,共15 根,樁身采用C30 現(xiàn)澆混凝土。造價約78.2 萬美元。
方案三:打入式微型樁:混凝土微型方樁,截面尺寸30 cm×30 cm,長10 m,布設4 排,間距1 m,呈梅花形布設。(非根治方案)造價約:34.1 萬美元。
圓樁抗滑樁:斷面尺寸較小,抗剪能力相對偏弱,為沖孔樁,無須人工挖孔,大大降低了施工難度,成孔快,工期短,造價較方樁低;方樁抗滑樁:斷面大,抗剪能力強,需人工挖孔,施工難度大,鎖口護壁工序多,施工進度慢,造價高,施工過程易發(fā)生安全事故;微型混凝土方樁:臨時性處理措施,抗剪能力弱,無法根治滑坡隱患,施工難度大,造價最低。
綜合考慮柬埔寨地區(qū)工人施工技術、施工設備、施工進度以及經濟基礎等因素[2],選擇方案一(圓樁)為滑坡永久治理方案。
柬埔寨地區(qū)雨季持續(xù)時間長,降雨量大,山區(qū)道路易發(fā)生地質災害,道路建設應注意以下幾點:加強前期地質勘察工作,判定易發(fā)生滑坡地段,避繞滑坡是最佳選擇;加強道路的排水工程,特別是地下排水;對于滑坡治理要詳細調查、了解工程地質情況,正確分析滑坡發(fā)生發(fā)展的原因,從實際出發(fā),綜合治理;根據(jù)滑坡特點,因地制宜,結合設計與施工,選擇安全、造價低、易實施方案;減少坡體前緣的開挖,增加抗力,提高其穩(wěn)定性;針對該段擋墻滑坡工程采取抗滑樁和鋼管樁綜合治理措施,達到了應急搶險和永久支護的效果,提高了抗滑性能;加強山區(qū)公路棄方處理,山區(qū)公路建設就近棄方、不當棄方極易誘發(fā)工程病害,并伴生滑坡、泥石流等次生災害。