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        山區(qū)公路堆積體滑坡穩(wěn)定性分析及處治對(duì)策研究

        2021-04-09 01:00:52李云
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2021年8期
        關(guān)鍵詞:堆積體滑面后緣

        李云

        (中鐵長(zhǎng)江交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,重慶401147)

        0 引言

        堆積體是山區(qū)廣泛分布的一類不良地質(zhì)體,是斜坡變形破壞后的產(chǎn)物,是一套成因多樣、組分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)無(wú)序、土石混雜堆積的第四紀(jì)地質(zhì)體[1]。近年來(lái)山區(qū)道路建設(shè)中,常因開(kāi)挖坡腳和不合理的堆載引發(fā)工程滑坡,張俊德對(duì)云陽(yáng)至萬(wàn)州高速公路韓婆埡隧道進(jìn)口段滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)并進(jìn)行了方案比選[2],馮玉濤分析了南川至道真高速公路省界站場(chǎng)大型堆積體滑坡[3]、K13+055~K13+320段堆積體切坡滑坡[4]的失穩(wěn)機(jī)理,總結(jié)了關(guān)鍵的處治技術(shù)。本文以重慶山區(qū)某斜坡堆積體為例,考慮地下水,引入飽水工況,對(duì)該滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,結(jié)合滑坡處治難點(diǎn)提出了處治措施。

        1 工程概況

        2020年雨季,重慶市涪陵區(qū)某省道升級(jí)改造工程K12+450~K12+520段發(fā)生山體滑坡,前緣坡腳擋墻推出位移約1.0m,側(cè)緣剪切錯(cuò)動(dòng)帶痕跡清晰,后緣拉裂下錯(cuò)約0.8m,為一碎塊石土質(zhì)牽引滑坡,主滑方向161o,縱長(zhǎng)約140m,寬約85m?;轮率姑穹?幢(建筑面積200m2)和在建水窖(180m2)被沖毀,在建公路被掩埋長(zhǎng)度90m,并威脅滑坡下方居民6戶19人,亟須對(duì)滑坡進(jìn)行處治設(shè)計(jì)。

        2 滑坡穩(wěn)定性分析

        2.1 地質(zhì)模型建立及分析方法

        2.1.1 滑坡變形特征

        滑坡區(qū)后緣拉裂縫、側(cè)緣剪切裂縫和前緣擋墻推移等變形現(xiàn)象明顯,但滑坡后緣870~940m高程間,地形坡度35~38o,地形較陡,堆積物厚度約6.5m,為一潛在變形區(qū),需確定其是否有變形破壞的趨勢(shì)。根據(jù)布置在潛在變形的GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn),自2020年7月2日后最大位移小于5mm,變形過(guò)程分析曲線沒(méi)有出現(xiàn)累計(jì)遞增和向下沉降的趨勢(shì),可以判定在監(jiān)測(cè)期間內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        2.1.2 滑(帶)面特征

        滑坡變形跡象明顯,滑面目前基本貫通,根據(jù)勘探資料,滑帶土一般位于基巖面與覆蓋層接合處以及土體內(nèi)部?;瑤镔|(zhì)主要為粉質(zhì)黏土,含較多量碎石,呈灰黃色,稍濕,可塑狀態(tài),手捻滑膩感較強(qiáng)。

        2.1.3 剪出口分析

        根據(jù)水池邊坡爆皮開(kāi)裂和擋墻推移等現(xiàn)象,可以很好地確定開(kāi)挖后路面的位置標(biāo)高處的剪出口,確定為淺層滑面。下部居民區(qū)后緣陡緩交界處的地形急變處存在臨空,加之公路需要開(kāi)挖現(xiàn)狀堆積區(qū),造成阻滑段減載,故確定了深層滑面。

        2.1.4 分析方法

        采用《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)(2009年版)推薦的傳遞系數(shù)法[5],計(jì)算軟件為理正巖土計(jì)算6.5PB4版之抗滑樁設(shè)計(jì)滑坡推力模塊,采用加大下滑力的KT方法,不考慮地震荷載。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2015)考慮下部有居民點(diǎn),安全系數(shù)正常工況取1.20,暴雨工況1.10[6]。

        2.1.5 滑面參數(shù)的確定

        根據(jù)取樣試驗(yàn)、參數(shù)反演和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等進(jìn)行綜合取值,本分析的參數(shù)取值如下:

        表1 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值表

        2.1.6 分析工況的擬定

        滑坡呈一“榆樹(shù)葉”狀山坳地形,促使地表水體向溝心匯聚,碎塊石堆積體為水體入滲提供了有利條件,為確定水體作用下最不利工況的支擋下滑力,確保處治可靠性,本分析的3種工況分別是:天然工況,即是無(wú)持續(xù)降雨作用,此時(shí)滑動(dòng)面參數(shù)選擇為天然強(qiáng)度參數(shù),滑體為天然重度;有水工況(降雨工況),即是勘察期測(cè)得的最大水位高度2m,為地下水位線,此時(shí)滑動(dòng)面參數(shù)選擇為飽和強(qiáng)度參數(shù),水位線以上滑體為天然重度;飽水工況,即是假設(shè)水位線持續(xù)上漲(上漲至穩(wěn)定性系數(shù)在1.0附近即可),此時(shí)滑動(dòng)面參數(shù)選擇為飽和強(qiáng)度參數(shù),滑體容重持續(xù)增加,僅少部分滑體為天然重度。

        2.2 穩(wěn)定性分析結(jié)果

        根據(jù)破壞模型和滑動(dòng)面參數(shù),斜坡堆積體開(kāi)挖2.0m形成原地方道路時(shí),在天然和降雨工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),在飽水工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),見(jiàn)表2,與地方道路建設(shè)完成后斜坡堆積體當(dāng)時(shí)穩(wěn)定性、符合性較好。

        表2 堆積體開(kāi)挖2m時(shí)穩(wěn)定性分析成果表

        斜坡堆積體開(kāi)挖5.5m,邊坡頂部開(kāi)4m,形成路面和水窖平場(chǎng)狀態(tài)時(shí),淺層滑面處于欠穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài),深層滑面處于基本穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài),見(jiàn)表3,與滑坡發(fā)生、推移擋墻等現(xiàn)象符合性較好。

        表3 堆積體發(fā)生滑坡時(shí)穩(wěn)定性分析成果表

        以上分析說(shuō)明,計(jì)算參數(shù)與斜坡堆積體及工程滑坡各階段穩(wěn)定性狀態(tài)符合較好,可以用于設(shè)計(jì)支擋工程的穩(wěn)定性分析計(jì)算。

        水對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大,飽水工況較天然工況下穩(wěn)定性系數(shù)下降約13.9~22.3%;在雨季長(zhǎng)期降雨和短時(shí)極端降雨的條件下,下部居民區(qū)后緣陡緩交界處的地形急變處的深層剪出口將處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需要進(jìn)行深層支擋處治。

        3 處治對(duì)策研究

        根據(jù)該滑坡水環(huán)境復(fù)雜、清方條件較差、支擋位置選擇困難、施工安全問(wèn)題突出、處治工程可靠性要求高等難點(diǎn),擬定了“治水+坡腳支擋”的處治對(duì)策,秉承一次性徹底處治、少擾動(dòng)坡體、方便施工等原則,確定了前緣強(qiáng)支擋+集水引流+支撐滲溝+坡面防護(hù)+綜合截排水的方案。

        公路邊坡左側(cè)設(shè)置14根抗滑樁,抗滑樁采用圓形截面,截面直徑為3m。起到側(cè)向約束、鎖固地基及填筑坡體的作用,抗滑樁頂部設(shè)置2根長(zhǎng)35m的設(shè)計(jì)錨固力400kN錨索。樁前設(shè)0.8m厚C20片石混凝土護(hù)面墻,護(hù)面墻頂樁后平臺(tái)采用20cm厚C20混凝土硬化。

        樁后部堆積土體按坡比1∶1.5,坡高8m一級(jí)對(duì)坡面進(jìn)行修整,第一二三級(jí)邊坡采用支撐滲溝+拱形骨架進(jìn)行防護(hù),第四五級(jí)邊坡采用掛土工格室植草防護(hù),在樁前護(hù)面墻和樁后一二級(jí)邊坡間距3m設(shè)仰斜式排孔,通過(guò)坡面防護(hù)和地形排水穩(wěn)定樁后斜坡堆積體。

        對(duì)凹地匯水采用在滑坡后緣外低處開(kāi)挖小型水井,匯聚地表和地下水體,通過(guò)水管穿越涵洞引流至公路外側(cè),并修建水池,即歸并匯水又利用于當(dāng)?shù)卮迕??;聟^(qū)域匯水,采用環(huán)線截水溝、平臺(tái)截水溝和急流槽,引至邊溝中,通過(guò)涵洞排至公路外側(cè)。

        4 結(jié)論

        其一,“榆樹(shù)葉”狀山坳地形以及碎塊石土+粉質(zhì)黏土+強(qiáng)風(fēng)化砂巖的地層結(jié)構(gòu)為該工程滑坡的發(fā)展演化提供了條件,地下水長(zhǎng)期侵蝕促進(jìn)滑帶土的形成,雨季水體匯聚下滲飽和滑帶土體,降低了滑動(dòng)面強(qiáng)度參數(shù),坡腳公路邊坡的多階段開(kāi)挖是該滑坡的誘發(fā)因素。

        其二,水對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大,飽水工況較天然工況下穩(wěn)定性系數(shù)下降約13.9%~22.3%;在雨季長(zhǎng)期降雨和短時(shí)極端降雨的條件下,下部居民區(qū)后緣陡緩交界處的地形急變處的深層剪出口將處于欠穩(wěn)定狀態(tài),需要進(jìn)行深層支擋處治。

        其三,該工程滑坡處治方案擬定的難點(diǎn)是:水環(huán)境復(fù)雜、清方條件較差、支擋位置選擇困難、施工安全問(wèn)題突出、處治工程可靠性要求高。結(jié)合處治難點(diǎn),確定了前緣強(qiáng)支擋+集水引流+支撐滲溝+坡面防護(hù)+綜合截排水的方案。

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