孫建華
(四川仁沐高速公路有限責(zé)任公司,四川 成都 610047)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)廣袤的山區(qū)成了高速公路建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng),而山區(qū)中各種逆坡向、順坡向?qū)訝顜r體分布廣泛,尤其是順坡向?qū)訝顜r體的穩(wěn)定性較差,對(duì)高速公路施工與營(yíng)運(yùn)安全產(chǎn)生非常不利的影響。因此,加強(qiáng)順層邊坡滑坡分析與處治方法研究,具有重要的意義。
山區(qū)公路施工邊坡,尤其是高邊坡,如果存在抗剪強(qiáng)度低的軟弱結(jié)構(gòu)面,在施工擾動(dòng)的情況下,極易導(dǎo)致大量順層滑坡的產(chǎn)生。當(dāng)邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí),可能會(huì)沿著軟弱結(jié)構(gòu)面持續(xù)滑動(dòng),最終造成邊坡失穩(wěn)、水土流失、工期延誤,甚至威脅到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。一旦順層巖質(zhì)邊坡失穩(wěn),就需要花費(fèi)大量資金進(jìn)行滑坡處治,嚴(yán)重影響項(xiàng)目推進(jìn)。
導(dǎo)致順層滑坡的內(nèi)因有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、力學(xué)地質(zhì)參數(shù)等;外因有降雨、風(fēng)化、地震以及人類活動(dòng)等[1]。因此,在山區(qū)公路建設(shè)時(shí),必須重視巖質(zhì)邊坡的順層穩(wěn)定性問(wèn)題,針對(duì)順層邊坡滑坡采取有效的處治措施,保證公路圓滿完工且后期安全可靠營(yíng)運(yùn)。
本文以G4216仁沐新高速公路K78+380—K78+715順層邊坡滑坡為例展開(kāi)分析。
四川仁沐新高速公路項(xiàng)目K78+380—K78+715段左側(cè)邊坡初步設(shè)計(jì)為高邊坡,最大邊坡開(kāi)挖高度約31.5 m,采用壓力注漿錨桿框架梁防護(hù)。初勘對(duì)與之相鄰的K78+500—K78+800段右側(cè)的高邊坡(最大高度約為43.7 m)按工點(diǎn)進(jìn)行勘察,其結(jié)論為:基巖為逆向坡,對(duì)開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性有利,邊坡整體穩(wěn)定。左側(cè)路塹邊坡巖層傾向坡外,雖為順層,但傾角僅為8°,邊坡整體穩(wěn)定。
施工圖詳勘階段,K78+380—K78+715段共布設(shè)3個(gè)鉆孔及2個(gè)坑探,施工圖階段地勘資料對(duì)該段順層邊坡的描述為:以高邊坡形式通過(guò)該段斜坡,最大開(kāi)挖高度約37.5 m,邊坡開(kāi)挖主要在侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖中進(jìn)行,屬基巖邊坡。該邊坡巖層產(chǎn)狀為320°∠10°,路線開(kāi)挖處邊坡坡面傾向?yàn)?52°,路線開(kāi)挖邊坡為順向坡,傾角小于坡角,屬于相對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu);另外,巖體中存在兩組剪節(jié)理及一組層理,這些節(jié)理及層理的切割會(huì)在巖體中形成各種不同組合體。邊坡現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài),但節(jié)理裂隙的切割造成巖體破碎,使邊坡開(kāi)挖過(guò)程中局部可能產(chǎn)生不穩(wěn)定楔形體,建議進(jìn)行系統(tǒng)加固處理措施。
施工圖K78+365—K78+571段左側(cè)為高邊坡,路段長(zhǎng)206 m,施工圖設(shè)計(jì)該段邊坡最大開(kāi)挖高度約為37.5 m,采用“1:0.75邊坡+兩級(jí)框架錨桿+植草”的形式進(jìn)行防護(hù)。
本路段左側(cè)邊坡在施工過(guò)程中不同部位發(fā)生過(guò)6次順層滑移破壞。期間項(xiàng)目業(yè)主多次組織設(shè)計(jì)單位、地質(zhì)專業(yè)相關(guān)專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘,共同分析滑坡發(fā)生原因,研究確定處治方案。
2.2.1 滑塌體周界、形態(tài)及規(guī)模
根據(jù)滑塌現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及地質(zhì)鉆孔資料顯示,該段高邊坡在不同時(shí)間不同位置發(fā)生多次滑塌,主要為砂巖層沿下伏泥化夾層發(fā)生的傾向路基順層滑移。結(jié)合工程地質(zhì)勘查報(bào)告資料顯示,該段高邊坡不同部位巖層產(chǎn)狀變化較大,歷次滑塌體產(chǎn)狀均不相同,均為邊坡局部滑塌,并且滑塌規(guī)模較小。
綜上所述,該段高邊坡發(fā)生的滑塌無(wú)明顯的滑坡周界,主要為局部砂巖體沿泥巖層層理面發(fā)生的順層滑動(dòng)。該段滑塌影響路基縱向長(zhǎng)335 m,豎向高53 m,沿路基中線橫向左偏140 m范圍以內(nèi)均為潛在的順層滑移范圍。
2.2.2 滑坡體結(jié)構(gòu)及土體特征
該處邊坡滑塌體物質(zhì)以全、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及泥巖為主。
全風(fēng)化砂巖:灰黃色,結(jié)構(gòu)構(gòu)造模糊不清,原巖風(fēng)化為砂土狀,干鉆易進(jìn)尺。
強(qiáng)風(fēng)化砂巖:灰黃色,細(xì)粒結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,泥質(zhì)膠結(jié),節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈短柱狀,柱長(zhǎng)10~40 cm,巖質(zhì)較軟,錘擊易斷,巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)=70。
中風(fēng)化泥巖:紅褐色,泥質(zhì)膠結(jié),層狀構(gòu)造,砂質(zhì)感較強(qiáng),局部夾砂巖薄層,層厚2~5 cm,節(jié)理裂隙很發(fā)育,巖芯呈短柱狀、碎塊狀,柱長(zhǎng)5~30 cm,巖質(zhì)軟,手掰易斷,RQD=40。
2.2.3 滑塌體成因機(jī)制分析
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及補(bǔ)充地勘資料,分析認(rèn)為造成K78+380—K78+715段高邊坡局部滑塌主要有以下4個(gè)原因。
(1)該地區(qū)(四川犍為)強(qiáng)降雨天氣較多,受降雨沖刷及浸泡影響,該段高邊坡表層巖體自重增大,加之砂泥巖互層中的薄層泥巖遇水變軟形成泥化夾層,抗剪強(qiáng)度極差,產(chǎn)生沿巖層層理面的順層滑動(dòng)。
(2)該段左側(cè)邊坡為順向坡,巖層傾角上緩下陡,上部為9°~10°,下部為24°~38°,且地形起伏較大,地層產(chǎn)狀多變,巖層傾角小于坡角,屬于相對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),易產(chǎn)生順層滑動(dòng)。
(3)該段巖層節(jié)理裂隙發(fā)育,存在近乎垂直的兩組剪節(jié)理及一組傾向于路基的層理面,節(jié)理與層理的切割會(huì)在巖體中形成各種不同的組合體,節(jié)理裂隙的切割造成巖體破碎,使邊坡開(kāi)挖過(guò)程中易產(chǎn)生滑塌破壞。
(4)邊坡在開(kāi)挖之后產(chǎn)生陡峭臨空面,在尚未防護(hù)的情況下,臨空面上方巖土體沿泥巖層理面發(fā)生局部滑塌,影響邊坡穩(wěn)定性。
該處滑坡處治原則為盡量少清方,坡面刷坡不出現(xiàn)新的切層,具體處治機(jī)理與方案如下。
切層出現(xiàn)順層滑坡是因?yàn)殚_(kāi)挖邊坡實(shí)際地層巖層傾角小于坡角,屬于相對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),產(chǎn)生順層滑動(dòng)。
砂巖層順泥巖的結(jié)合面滑動(dòng)是因?yàn)檫吰碌刭|(zhì)條件為砂泥巖互層,在持續(xù)強(qiáng)降雨下,砂巖層下形成軟弱的泥化夾層,砂巖體沿層理面在自重作用下順層下滑形成滑塌[2]。
在此破壞機(jī)理下,為阻止砂巖層的滑動(dòng),設(shè)計(jì)采用兩排抗滑樁坡腳抗滑短樁+1:2坡面清方+錨桿框架植草防護(hù),以阻止坡面兩層砂巖體滑動(dòng)。
推薦方案為“兩排抗滑樁+少清方+坡面錨桿防護(hù)”方案,抗滑樁位置均位于第一級(jí)和第四級(jí)平臺(tái);比選方案為“兩排抗滑樁+1:2全清方+坡面錨桿防護(hù)”方案。
推薦方案較比選方案少清方約8萬(wàn)m3。
處治措施是在現(xiàn)有邊坡的基礎(chǔ)上,盡量少清方,同時(shí)采用兩排錨索抗滑樁板墻+坡腳擋土墻+1:2刷坡+錨桿防護(hù),抗滑樁采用直徑為2 m和2.5 m的圓樁(旋挖施工),樁間距4 m??够瑯恫捎脴堕g橫系梁連接,橫系梁(高度×厚度)為1.5 m×1.2 m。樁間設(shè)置錨桿擋土板,錨桿長(zhǎng)9 m,柱間擋土板厚0.3 m,采用現(xiàn)澆方式與相鄰抗滑樁連接。
3.3.1 各里程段處治要點(diǎn)
(1)K78+380—K78+410段:第一級(jí)坡腳設(shè)置3 m高擋墻,之上邊坡坡率為1:2.0,坡高6 m,平臺(tái)寬6 m,采用錨桿框架植草防護(hù),一級(jí)平臺(tái)設(shè)錨索抗滑樁板墻;第二級(jí)邊坡坡率為1:3、坡高5 m、平臺(tái)寬3 m,坡面采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù),第三級(jí)邊坡坡率為1:2、坡高7m、平臺(tái)寬3 m,坡面采用錨桿框架梁植草防護(hù),第四級(jí)邊坡坡率為1:1.5,緩邊坡到頂,坡面采用植草防護(hù)。
(2)K78+410—K78+480段:第一級(jí)坡腳設(shè)置3 m高擋墻,之上邊坡坡率為1:2,坡高7.5 m,平臺(tái)寬3 m,坡面采用錨桿框架植草防護(hù),一級(jí)平臺(tái)設(shè)錨索抗滑樁板墻;其他第二、第三、第四級(jí)挖方邊坡坡率、高度、平臺(tái)寬度以及防護(hù)措施與K78+380—K78+410段相同。
(3)K78+480—K78+650段:第一級(jí)坡腳設(shè)置3 m高擋墻,之上邊坡坡率為1:2,坡高7.5 m,平臺(tái)寬3 m,坡面采用錨桿框架植草防護(hù),一級(jí)平臺(tái)設(shè)錨索抗滑樁板墻;第二級(jí)挖方邊坡坡率為1:3,坡高5 m,平臺(tái)寬3 m,采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù);第三級(jí)挖方邊坡坡率為1:2,坡高7 m,平臺(tái)寬3 m,采用錨桿框架梁植草防護(hù);第四級(jí)挖方邊坡坡率為1:2,坡高8.5 m,平臺(tái)寬3 m,采用錨桿框架梁植草防護(hù),設(shè)錨索抗滑樁板墻,抗滑樁項(xiàng)平臺(tái)寬22.1 m;采用6.25%橫坡;第五級(jí)挖方邊坡坡率為1:2,坡高4.5 m,平臺(tái)寬3 m,采用錨桿框架梁植草防護(hù);第六級(jí)挖方邊坡坡率為1:1.5,一坡到頂,采用框架錨桿植草防護(hù)。
(4)K78+650—K78+670段:第一級(jí)坡腳設(shè)置3 m高擋墻,之上邊坡坡率為1:2,坡高7.5 m,平臺(tái)寬3 m,采用框架錨桿植草防護(hù),一級(jí)平臺(tái)設(shè)錨索抗滑樁板墻;第二級(jí)邊坡坡率為1:3、坡高5 m、平臺(tái)寬3 m,采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù);第三級(jí)邊坡坡率為1:2、坡高7 m、平臺(tái)寬度3 m,采用錨桿框架梁植草防護(hù);第四級(jí)邊坡坡率為1:2,緩邊坡到頂,采用錨桿框架梁植草防護(hù)。
(5)K78+670—K78+715段:第一級(jí)坡腳處設(shè)置3 m高擋墻,之上邊坡坡率為1:1.5,坡高6 m,平臺(tái)寬2 m,采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù);第二級(jí)挖方邊坡坡率為1:1.5,坡高8 m,采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù),邊坡平臺(tái)寬度2 m;第三級(jí)挖方邊坡坡率為1:1.5,一坡到項(xiàng),采用菱形網(wǎng)格植草防護(hù)。
3.3.2 施工中的臨時(shí)性措施
(1)清方時(shí),從邊坡坡頂處逐級(jí)向下清方,清方過(guò)程中每開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)。清方之前在K78+380附近提前施工便道運(yùn)棄土。清方過(guò)程中嚴(yán)禁從邊坡上向下傾倒土方。
(2)施工過(guò)程中做好防水措施,提前在坡頂施工了塹頂截水溝,將坡頂匯集的雨水引出避免直接沖刷邊坡。施工至平臺(tái)時(shí),修砌平臺(tái)排水溝,將水匯至兩側(cè)截水溝排出。雨天采用防水彩條布遮蓋住坡面,防止雨水滲入巖層面。
(3)開(kāi)挖一級(jí),防護(hù)一級(jí),防護(hù)工程強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求時(shí),再開(kāi)挖下一級(jí)邊坡。對(duì)于框格內(nèi)采用植草防護(hù)的,及時(shí)植草,并做好遮蓋、養(yǎng)護(hù)措施[3]。
(4)施工中及施工后都設(shè)置了位移監(jiān)測(cè)樁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定情況。位移監(jiān)測(cè)樁縱向每40 m設(shè)置一道,橫向各級(jí)邊坡平臺(tái)及坡頂邊坡開(kāi)挖線外側(cè)處均設(shè)置位移監(jiān)測(cè)樁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),采用全站儀實(shí)時(shí)測(cè)量位移監(jiān)測(cè)樁的坐標(biāo)、高程,實(shí)時(shí)記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果,每周記錄至少一次觀測(cè)結(jié)果(每次下雨過(guò)后需測(cè)量位移監(jiān)測(cè)樁變化并記錄測(cè)量結(jié)果),保證記錄結(jié)果的持續(xù)性和準(zhǔn)確性。
3.3.3 施工注意事項(xiàng)
(1)抗滑樁施工由變形小位置開(kāi)始按跳樁法進(jìn)行施工,待樁身混凝土灌注完畢7 d后,方可開(kāi)挖相鄰抗滑樁。雨天不得灌樁施工,抗滑樁與樁間橫系梁混凝土同時(shí)澆筑。
(2)錨孔鉆進(jìn)采用干鉆,禁止開(kāi)水鉆進(jìn),以確保錨固工程施工不會(huì)削弱邊坡巖土工程地質(zhì)條件和孔壁的黏結(jié)性能。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制,防止鉆孔扭曲和變徑,造成下錨困難或其他意外事故。
(3)錨孔鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后,不能立即停鉆,要求穩(wěn)鉆1~2 min,防止孔底尖滅,達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑要求??妆诓坏糜谐猎?,必須清理干凈。
本工程嚴(yán)格按照經(jīng)評(píng)審的施工方案施工,加強(qiáng)了施工質(zhì)量和安全管理措施,施工期間和施工結(jié)束后,在坡腳、邊坡平臺(tái)、抗滑樁、塹頂?shù)冗m當(dāng)位置設(shè)置地表變形觀測(cè)點(diǎn)、地下位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)并定期觀測(cè)。
根據(jù)觀測(cè)結(jié)果顯示,處治工程完成后,防護(hù)效果良好,邊坡穩(wěn)定,未再次發(fā)生滑坡情況。
目前項(xiàng)目已經(jīng)建成通車。
綜上所述,在高速公路順層邊坡滑坡處治時(shí),必須查明邊坡變形破壞情況、滑坡特征與成因,在盡量少清方的前提下制定合理的處治方案,針對(duì)不同里程段邊坡實(shí)際情況采取不同的處治方案,兼顧工程目標(biāo)與工程造價(jià),最終實(shí)現(xiàn)工程的圓滿完工。