胡佳佳

(甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

以在建某高速公路含淤泥質土夾層高邊坡為實例，對淤泥質土的存在對邊坡穩(wěn)定性的影響進行分析。軟弱夾層在遇水情況下軟化甚至泥化，土體抗剪強度急速降低。本文對軟弱夾層不穩(wěn)定邊坡進行分析與處治，并對處治后的邊坡進行分析。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程簡介

某高速公路K1+370～K1+580段高邊坡布設于河谷右岸邊緣山坡中下部，坡體坡度相對較緩，山間沖溝呈V字形。山坡平均坡度為17°，地面海拔最高為1 805 m，最低為1 763 m，最大高差為40 m。該段邊坡挖方坡率為1∶1，6 m分級，每級設2 m寬的平臺；第1級、第2級邊坡設置錨桿框格，第3級～第6級采用框格護面。前期施工第3級～第6級邊坡已經開挖完成，且完成了框格梁坡面防護。2019年5月開挖第2級邊坡時(自平臺往下3 m)，K1+370～K1+500段落揭露灰黑色淤泥質土，淤泥質土含水量大，工程力學性質差。

1.2 工程地質條件

粉質黏土，可塑，土質較均勻，表層植物根系發(fā)育；淤泥質土，灰黑色，可塑～硬塑，土質不均；圓礫，中密～密實，分選性差，砂土充填，土含量(質量分數(shù))約占10%～15%；強風化砂質泥巖，泥質結構，成巖性差。

1.3 水文地質條件與地震

項目區(qū)主要水系為馬峽河、渭河一級支流等。地下水主要有黃土梁峁孔隙水、山地基巖裂隙水。項目所在地區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應譜特征周期為0.45 s。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡規(guī)模特征

該段K1+370～K1+580高邊坡長210 m，該邊坡體由坡積粉質黏土層、沖洪積粉質黏土、圓礫、淤泥質土及新近系砂質泥巖組成。

施工圖設計邊坡共6級，坡高6.0 m，2 m平臺，第3級～第6級邊坡已經開挖完成，且完成了框格梁坡面防護。開挖第2級邊坡時(自平臺往下3 m)，K1+370～K1+500段落揭露灰黑色淤泥質土，淤泥質土含水量大，對邊坡穩(wěn)定性影響大，立即停止施工，對坡腳進行預加固處理后再行施工。邊坡平面圖全貌見圖1，施工后現(xiàn)場全貌見圖2。

2.2 計算方法及參數(shù)選取

該不穩(wěn)定斜坡之滑動面呈折線型，采用傳遞系數(shù)法進行邊坡穩(wěn)定性計算。

結合項目室內土工試驗資料，粉質黏土天然密度介于1.88 g/cm3～2.08 g/cm3之間，統(tǒng)計標準值1.99 g/cm3，天然土體飽和度94.16%，處飽和狀態(tài)，因此粉質黏土層天然狀態(tài)與飽和狀態(tài)的物理力學參數(shù)取同樣的值。淤泥質土天然密度介于1.81 g/cm3～2.10 g/cm3之間，統(tǒng)計標準值為2.01 g/cm3，天然土體飽和度92.24%，處飽和狀態(tài)，因此淤泥質土層天然狀態(tài)與飽和狀態(tài)的物理力學參數(shù)取同樣的值。

依據(jù)邊坡現(xiàn)狀，后壁發(fā)育裂縫錯臺等，勘察土工試驗數(shù)據(jù)，巖土體試驗統(tǒng)計及反算[1]，計算參數(shù)見表1。

表1 巖土體物理力學參數(shù)

K1+472(補充勘探地質剖面圖)見圖3，路基位置探井淤泥質土見圖4，大樁號側邊坡淤泥質土層見圖5。

2.3 穩(wěn)定性計算

結合該邊坡實際情況，選定K1+472代表性斷面(見圖6，圖7)，分為一二級邊坡未開挖到位和開挖到位兩種情況分別進行計算，指定潛在危險滑面，滑面為折線型滑面，采用理正巖土軟件中塊體極限平衡法模塊進行穩(wěn)定性及下滑力驗算?；碌姆€(wěn)定系數(shù)計算方法采用較為嚴格的摩根斯頓-普萊斯法進行計算評價，剩余下滑力則采用傳遞系數(shù)進行推力計算[2-3]。

采用傳遞系數(shù)法對不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性分別進行了三種工況下的穩(wěn)定性及剩余下滑力計算[4]，計算結果見表2。

表2 穩(wěn)定性計算及剩余下滑力計算結果

根據(jù)工程等級和各類工況下的穩(wěn)定性計算，K1+472未開挖到位斷面，在正常工況、非正常工況Ⅰ(暴雨)處于穩(wěn)定狀態(tài)，非正常工況Ⅱ(暴雨+地震)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；K1+472邊坡開挖到位后斷面在三種工況下都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 預加固措施研究

根據(jù)坡體開挖情況及補充地勘資料揭示，該段欠穩(wěn)定高邊坡在K1+370～K1+500范圍內第1級、第2級挖方坡體存在約9 m厚淤泥質土，下部為砂質泥巖，碎落臺處巖土交界面位于設計標高以上1 m～2 m處。目前施工已開挖至第二級邊坡中上部，第3級～第6級邊坡框格梁防護、平臺排水溝已全部施工完成。黑色淤泥質土較為軟弱，含水量大，工程力學性質差雖暫未滑移，但考慮到底部淤泥質土對上部高邊坡穩(wěn)定性影響較大，本著“提前支護，強腰固腳”的理念[5]，結合截排水等工程措施，考慮到K1+472潛在危險滑動面剩余下滑力較大，采用在原設計一級邊坡頂部設置樁板擋土墻預加固處理措施[6]。

3.1 樁板墻設計

在K1+375～K1+500原設計一級挖方平臺外側設置一排C30鋼筋混凝土抗滑樁[7]，樁身截面為2×2.5 m方樁，中心距5 m，樁長24 m，共26根。采用人工挖孔成樁，淤泥質土體和表層2 m范圍內砂質泥巖設置C25鋼筋混凝土鎖口、護壁支護。

在原設計二級邊坡范圍內設置擋土板，長5.0 m，高0.5 m，厚0.5 m，共300片，擋土板底部及樁間一級平臺處設0.5 m厚混凝土封底墊層(見圖8)。擋土板背部鋪設碎石排水層，與原設計二級平臺之間填平確保排水橫坡，頂部設置平臺排水溝；擋土板中部預留泄水管排出背面滲水(豎向間隔1 m)，一級邊坡底部巖土交界面處施工原設計仰斜排水孔時適當加密調整。

一級邊坡按土巖結合面挖除淤泥質土，在砂質泥巖頂面設置Ⅱ型滲溝，每隔25 m與邊溝下滲溝橫向連接；滲溝施作完畢后回填反壓袋裝砂礫，第一級邊坡坡面設置框格梁防護；樁板墻起終點兩端采用混凝土護面與原設計二級邊坡錨桿框格梁過渡。

3.2 預加固處理效果

K1+472斷面開挖到位后潛在滑面2對應設樁處土體剩余下滑力為1 471 kN(非正常工況Ⅱ)。根據(jù)剩余下滑力和庫侖土壓力分別驗算抗滑樁截面及受拉側配筋，截面配筋率及樁頂位移(68 mm)均滿足規(guī)范要求。

樁板擋土墻支擋后，對樁頂以上邊坡建立模型計算穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定系數(shù)正常工況為1.278，非正常工況Ⅰ為1.277，非正常工況Ⅱ為1.102。經驗算樁頂以上邊坡在各工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，不存在邊坡越樁頂滑移問題。

4 結語

淤泥質土等軟弱夾層的存在對邊坡穩(wěn)定性影響很大，不利于邊坡穩(wěn)定，施工開挖及開挖后降雨等因素誘導邊坡變形破壞，根據(jù)軟弱夾層的位置及邊坡破壞形式，對邊坡進行穩(wěn)定性分析得出邊坡剩余下滑力，從而對邊坡的加固處理提供依據(jù)。結合該邊坡開挖后剩余下滑力大，采用樁板墻預加固處理措施，支擋后樁頂以上邊坡在各工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。