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        淺析某邊坡大型崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理工程方案設(shè)計(jì)

        2021-11-29 23:36:36吳育新
        世界有色金屬 2021年13期
        關(guān)鍵詞:錨桿

        吳育新

        (廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊(duì),廣東 清遠(yuǎn) 511520)

        1 概述

        (1)工程概況。該邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害最早發(fā)生于2013年,崩塌體主要由覆蓋土層、強(qiáng)風(fēng)化巖塊及樹木組成,堆積于坡面及坡腳,損毀部分坡腳樓房墻體,現(xiàn)已修復(fù)。2018年,坡體上部再次發(fā)生小型崩塌,崩塌體堆于坡面,目前坡體髙陡,局部發(fā)生剝、墜落現(xiàn)象,仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該邊坡屬于在冊(cè)威脅100人以上的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn),該邊坡所在區(qū)域?qū)儆谇鹆晟絽^(qū),屬地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū),在人為作用及特殊天氣如暴雨條件下易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,邊坡威脅對(duì)象為坡下村民的安全。

        (2)目的任務(wù)。在充分掌握邊坡變形形成條件、活動(dòng)規(guī)律、危害特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,利用科學(xué)的方法和手段,因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo),實(shí)事求是、經(jīng)濟(jì)、合理、有效地布設(shè)防治工程。按“因地制宜,量力而行”的原則,將隱患點(diǎn)實(shí)施一次治理,徹底消除地質(zhì)災(zāi)害隱患,采用工程治理輔以安全監(jiān)測(cè),確保治理邊坡范圍50年內(nèi)穩(wěn)定和安全,消除安全隱患,保障坡腳人民日常生活的安全。①防治并舉,消除隱患。邊坡的崩塌受多種因素的影響,主要包括邊坡的物質(zhì)組成(地層巖性)、地質(zhì)構(gòu)造與地震、地形條件、降水、人類工程活動(dòng)等。針對(duì)邊坡的特點(diǎn),在邊坡坡腳位置的建筑活動(dòng)必須嚴(yán)格規(guī)劃,科學(xué)控制,抑制不利因素的發(fā)展,同時(shí)發(fā)展有利因素,達(dá)到以防為主,防治并舉的原則,從而消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。②設(shè)計(jì)合理、安全可靠[1-3]。地質(zhì)災(zāi)害治理工程應(yīng)以保護(hù)環(huán)境、美化環(huán)境為原則,精心布置,合理設(shè)計(jì),力求工程技術(shù)措施可行,工程措施布置應(yīng)與當(dāng)?shù)貙?shí)際地形緊密結(jié)合。另一方面,治理工程必須安全可靠,徹底消除災(zāi)害隱患。

        2 地質(zhì)環(huán)境條件

        (1)地形地貌。該區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)縣,區(qū)內(nèi)東、西部和中南部三面環(huán)山,群山環(huán)抱,山嶺廣布,山脈走向呈東西向和北東向,海拔900m以上山峰有10余座,崇山峻嶺,巍峨壯觀,屬中低山~丘陵地貌。隱患點(diǎn)所處次級(jí)地貌為殘丘地貌,山丘低矮,形狀渾圓,山頂標(biāo)高約85m,坡腳平坦地帶標(biāo)高約32m,相對(duì)高差為53m,山體植被發(fā)育,種植有松樹、桉樹。

        (2)氣象水文。①氣象。治理區(qū)雨水資源豐富,時(shí)有大雨、暴雨發(fā)生。年降水量在1510.1mm,平均2202.1mm,年平均降水日為143~213d。降雨量隨季節(jié)變化大,雨季較長(zhǎng)4~10月,降雨多集中在夏秋兩季,6~7月平均降雨最多,達(dá)713.34mm,占年降雨總量34.9%,夏秋兩季降雨可達(dá)1648.62mm,占年降雨重量的80.63%。日最大降雨多出現(xiàn)在4~7月之間,日最大降雨量為640.6mm,一小時(shí)最大降雨量110mm,最長(zhǎng)連續(xù)降雨天數(shù)31天,最長(zhǎng)連續(xù)總降雨量685.0mm,這一時(shí)間段是地質(zhì)災(zāi)害的主要發(fā)生季節(jié)。10月~次年2月為旱季,雨量較少,12月份最小。②水文。治理區(qū)屬珠江流域,河床較陡,平均坡降達(dá)4.82‰。據(jù)治理區(qū)測(cè)量年徑流量,年平均產(chǎn)水總量17.8×108m3,豐水年為23.87×108m3,枯水年為11.89×108m3。水量受大氣降雨量影響大,年際變幅大,年內(nèi)分配不均勻,一般夏、秋季節(jié)降雨量多,河流水量充沛,遇暴雨溢滿兩岸,局部危害大量農(nóng)田和水利設(shè)施。冬春季節(jié)降雨少,河流量銳減,少量溪流出現(xiàn)斷流[4-7]。

        (3)地層與巖性。邊坡基巖主要為三疊系紅衛(wèi)坑組砂質(zhì)頁(yè)巖(T3hw)。該坡體巖層風(fēng)化強(qiáng)烈,表層主要為殘坡積粉質(zhì)粘土(Q)。

        (4)巖土分層及特性。邊坡基巖主要為三疊系紅衛(wèi)坑組砂質(zhì)頁(yè)巖(T3hw)。該坡體的巖層風(fēng)化強(qiáng)烈,表層主要為殘坡積粉質(zhì)粘土(Q)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔揭露,治理區(qū)內(nèi)巖土層按地質(zhì)年代和成因類型自上而下可劃分為殘積層(Q4)和強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖(T3hw),各巖土層的分布和特征如下:①殘積層(Q4)。粉質(zhì)粘土:黃褐色、土黃色,可塑,主要成分為粘粒及粉粒,韌性及干強(qiáng)度高,為砂質(zhì)頁(yè)巖風(fēng)化殘積土。②基巖(T3hw)。強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖:土黃色、深灰色、褐黃色,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,主要由砂巖碎塊及粘土組成,局部含碳質(zhì),砂巖主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石,可辨原巖結(jié)構(gòu),巖芯呈短柱狀。

        (5)地震。根據(jù)《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》,治理區(qū)所在區(qū)域的地震基本烈度屬Ⅵ度區(qū),區(qū)域地殼穩(wěn)定。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)(2016版)中4.1.3,通過(guò)土層等效剪切波速計(jì)算和各類建筑場(chǎng)地的覆蓋層厚度(m)表的查詢,綜合判定:場(chǎng)地類別為I1類。據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010,2016年版)第5.1.4條和附錄A.0.17條的,治理區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,地震動(dòng)反映譜特征周期為0.35s。

        (6)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件。根據(jù)地下水賦存條件、含水層水理性質(zhì)和水力特征,治理區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水及基巖裂隙水??紫端畬訛槠職埛e層,基巖裂隙水主要賦存于砂頁(yè)巖裂隙中,為弱承壓裂隙水類型,其透水強(qiáng)度及含水量與基巖的裂隙發(fā)育程度有關(guān),變化幅度較大。治理區(qū)地下水主要靠降雨和地表滯水滲入補(bǔ)給,本區(qū)雨量充沛,可以為地下水的補(bǔ)給提供豐富來(lái)源,地表巖層(石)風(fēng)化強(qiáng)烈,巖層(石)破碎,植被覆蓋率>65%,降雨滲入補(bǔ)給條件和儲(chǔ)水條件好,巖石節(jié)理、裂隙的發(fā)育有利于大氣降雨和地表滯水垂直滲入補(bǔ)給;枯水季節(jié)地表水是地下水主要補(bǔ)給來(lái)源,地下水的補(bǔ)給途徑較多。

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性;對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性。

        3 地質(zhì)災(zāi)害特征

        根據(jù)勘查報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,本次發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地段屬于山體北側(cè),主由于削坡建設(shè)房屋引起,擬治理邊坡可見(jiàn)較多崩塌體堆積于坡面及坡腳,崩塌體主要由覆蓋土層、強(qiáng)風(fēng)化巖塊及樹木組成,未造成人員傷亡。經(jīng)確定,崩塌為小型崩塌,其原因是削坡建房形成的陡立了邊坡,治理區(qū)所處地帶巖土體較松散,砂巖結(jié)構(gòu)較破碎,工程力學(xué)強(qiáng)度較差,而汛期內(nèi)佛岡縣的雨水較多,在暴雨及連續(xù)降雨作用下,導(dǎo)致巖土體因浸水濕潤(rùn)而自重增加,強(qiáng)度降低,導(dǎo)致崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,綜上所述,削坡建房是主導(dǎo)因素,巖土體特征是內(nèi)在因素,強(qiáng)降雨為誘發(fā)因素。

        發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地段在區(qū)域上屬于丘陵山區(qū),均為人工邊坡小型崩塌,僅造成少量經(jīng)濟(jì)損失,所幸未造成人員傷亡,災(zāi)情為小型;目前該邊坡局部坡面裸露,坡頂局部土體臨空,有再次發(fā)生崩塌/滑坡的可能,邊坡威脅對(duì)象坡腳居民及房屋,受威脅坡腳居民人數(shù)約113人,潛在經(jīng)濟(jì)損失300萬(wàn)元,按照地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分險(xiǎn)情為大型,發(fā)育程度強(qiáng)。

        4 防治工程等級(jí)

        治理邊坡地段崩塌地質(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)有商鋪、居民樓及酒店,地質(zhì)災(zāi)害潛在經(jīng)濟(jì)損失為300萬(wàn)元,威脅人數(shù)為113人,根據(jù)《崩塌防治工程勘查規(guī)范(試行)》(TCAGHP011-2018)中6.3崩塌防治工程等級(jí)劃分,本次崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

        5 設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題及相應(yīng)措施

        根據(jù)邊坡的特征,本治理工程設(shè)計(jì)擬解決如下問(wèn)題:①進(jìn)一步減少坡體荷載;②進(jìn)一步破壞邊坡的滑移條件,阻止滑坡/崩塌的進(jìn)一步發(fā)展;③邊坡巖土體為殘坡積土,遇水易軟化,應(yīng)阻止地表水入滲,疏導(dǎo)地下水排泄。

        針對(duì)上述問(wèn)題,相對(duì)應(yīng)采取的措施是:①坡體進(jìn)行清坡等減壓卸荷措施,特別是對(duì)已發(fā)生崩塌段需進(jìn)行坡面清理。②采用錨桿+格構(gòu)梁作抗滑措施,阻止邊坡的潛在滑動(dòng)危險(xiǎn);③在相應(yīng)位置設(shè)置截排水溝,最大限度將雨水、地表水引出影響邊坡穩(wěn)定的區(qū)域。

        6 方案比選

        治理方案一:根據(jù)勘查結(jié)果,地災(zāi)災(zāi)害類型主要為崩塌,規(guī)模為小型,治理工程設(shè)計(jì)思路主要對(duì)邊坡分級(jí)削坡減載+錨桿格構(gòu)梁+混凝土擋土墻的支護(hù)結(jié)構(gòu),有效地增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性,并在格構(gòu)梁內(nèi)液壓噴播植草綠化,同時(shí)在邊坡上設(shè)置截排水系統(tǒng),有效快速排走雨水,消除隱患。邊坡分四級(jí)削坡,按不大于1:1.0~1:1.20坡率削坡,坡面采用錨桿+格構(gòu)梁+坡腳擋土墻支護(hù),格內(nèi)噴播植草綠化。邊坡施工12~15排錨桿,錨桿長(zhǎng)度均為12~15m,采用φ28鋼筋,水平間距2.8m,豎向間距2.0m,施工角度為15°,成孔孔徑130mm。格構(gòu)梁截面300mm×300mm,格構(gòu)梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25。坡腳通長(zhǎng)混凝土片石擋土墻,在坡頂設(shè)置一道截水溝,坡腳及平臺(tái)均設(shè)置一道排水溝。

        治理方案二:根據(jù)勘查結(jié)果,地質(zhì)災(zāi)害類型主要為崩塌,規(guī)模為小型,治理工程設(shè)計(jì)思路主要對(duì)邊坡在按坡面清理+掛網(wǎng)噴砼+截排水溝的支護(hù)結(jié)構(gòu),有效地增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。治理方案對(duì)邊坡坡頂臨空狀態(tài)的坡殘積層及坡面破碎巖體清理后,對(duì)坡面進(jìn)行鋼筋錨桿+網(wǎng)噴砼的支護(hù)結(jié)構(gòu),有效地增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性,在邊坡上設(shè)置截排水系統(tǒng),在坡腳設(shè)置爬藤類種植槽,復(fù)綠坡面。邊坡分四級(jí)削坡,按不大于1:1.0~1:1.20坡率削坡,錨噴鋼筋錨桿長(zhǎng)度12~15m,間距@2.0m×2.0m,桿體采用φ28鋼筋;網(wǎng)噴砼厚200mm,掛鋼筋網(wǎng),混凝土強(qiáng)度為C25。本方案施工工期約5個(gè)月。

        治理方案一與治理方案二在治理工程造價(jià)上差別不大,二者經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可行、施工難度不大,治理效果、經(jīng)濟(jì)及美觀方面,治理方案一要優(yōu)于治理方案二。因此綜合考慮,治理方案一,即削坡減載后,施工錨桿+格構(gòu)梁+坡腳擋土墻+坡面綠化的治理型式方案是較優(yōu)的,因此,確定方案一為本邊坡治理方案。

        7 工程治理方案

        邊坡按1:1.0~1:1.25分級(jí)削坡減載,設(shè)置三平臺(tái),平臺(tái)寬約2.0m。坡面采用錨桿+格構(gòu)梁支護(hù),施工12~15排錨桿,錨桿長(zhǎng)度為12~15m,采用φ28鋼筋,錨桿水平間距2.8m,豎向間距2.0m,施工角度為15°,成孔孔徑130mm。格構(gòu)梁截面300mm×400mm,格構(gòu)梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30。在坡腳設(shè)置一道高2.5m的C30混凝土片石擋土墻,基底埋深1.0m,出露地坪面約1.50m,坡頂設(shè)置一道截水溝,平臺(tái)及坡腳各設(shè)置一道排水溝。

        8 結(jié)論建議

        設(shè)計(jì)工況計(jì)算采用瑞典條分法,治理后,設(shè)計(jì)工況安全系數(shù)不小于1.15,校核工況采用畢肖普法,校核工況安全系數(shù)不小于1.05。經(jīng)計(jì)算,設(shè)計(jì)工況為1.193,校核工況為1.120,該治理方案安全系數(shù)符合規(guī)范要求。

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