摘要 文章以G40 滬陜高速公路滁州支線(滁州西環(huán)高速)高邊坡防護(hù)方案為背景,通過該邊坡案例,闡述路塹高邊坡治理的方法和流程,總結(jié)防治原則,介紹了滑坡的危害和地質(zhì)情況,對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,采用“ 削坡卸載+ 支擋工程+ 錨固工程+ 防護(hù)工程+ 坡體排水工程” 的綜合治理方案,對路塹高邊坡水毀進(jìn)行治理,達(dá)到了穩(wěn)定邊坡的效果,對以后類似項(xiàng)目的邊坡治理具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞 水毀;滑坡;邊坡治理
中圖分類號 U418.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2023)15-0126-03
0 引言
滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象?;碌臋C(jī)制是某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強(qiáng)度所致,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。
山體原始邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài),道路的實(shí)施往往會開挖山體原始邊坡,邊坡形成臨空面,改變邊坡的原有應(yīng)力狀態(tài),易造成邊坡失穩(wěn),尤其是高邊坡。邊坡失穩(wěn)的控制因素很多,主要包括地形、地質(zhì)條件、人類活動、水文條件以及天氣條件等。道路的高邊坡失穩(wěn)的主要因素是地質(zhì)條件、工程施工及雨水的作用,尤其以雨水的作用導(dǎo)致失穩(wěn)的高邊坡,發(fā)展最為迅速,范圍更廣,危害更大。降雨對滑坡的作用主要表現(xiàn)在雨水的大量下滲,導(dǎo)致斜坡上的土石層飽和,甚至在斜坡下部的隔水層上積水,從而增加了滑體的重量,降低土石層的抗剪強(qiáng)度,導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。不少滑坡具有“ 大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑” 的特點(diǎn)。
結(jié)合地質(zhì)條件,設(shè)置綜合排水措施,選擇合理的邊坡防護(hù)處置方案,可有效防治邊坡失穩(wěn),避免生命財(cái)產(chǎn)受到損失。
1 概述
該文結(jié)合G40 滬陜高速公路滁州支線( 滁州西環(huán)高速)高邊坡水毀滑塌處置方案進(jìn)行討論。項(xiàng)目位于丘陵平原區(qū), 相對高程較大, 局部存在路塹高邊坡。項(xiàng)目K11+315~K11+600 段右側(cè)邊坡原設(shè)計(jì)為高邊坡,長度約285 m,原設(shè)計(jì)6 級坡,最大挖方高度約為55 m。邊坡開挖后,處于穩(wěn)定狀態(tài),邊坡加固施工過程中,適逢汛期,長時(shí)間強(qiáng)降雨,導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)開裂、下滑,K11+430~K11+510 段一、二、三、四級坡整體下滑。整個(gè)滑動面完全貫通,形成滑坡?;瑒臃秶饕贙11+410~K11+560 段范圍內(nèi)( 圖1),K11+315~K11+410 段錨桿框架穩(wěn)定性良好,未發(fā)生滑動。
2 地質(zhì)條件
2.1 地形、地貌
滑坡區(qū)屬沿江丘陵平原區(qū),微地貌為丘陵,地形起伏較大,原地面標(biāo)高100.0~173.0 m,相對高差較大。該段高速公路原設(shè)計(jì)路塹邊坡已開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高,路基標(biāo)高115.0~118.0 m,開挖坡頂標(biāo)高在170.0 m 左右。
2.2 地層
坡頂分布0.3~0.5 m 殘坡積碎石土。坡體主要為寒武系上統(tǒng)龍?bào)唇M(∈ 3l)灰?guī)r,巖層產(chǎn)狀335° ∠ 40°。具體工程地質(zhì)特性分述如下:
強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r:灰黃色,灰黑色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,巖性軟,錘擊易碎,部分礦物風(fēng)化蝕變強(qiáng)烈,巖體破碎。厚度一般在3.0~5.0 m,其中K11+480~K11+600段強(qiáng)風(fēng)化層厚度稍厚,約5~8 m,屬Ⅳ級軟石?;麦w:主要由中風(fēng)化灰?guī)r組成,青灰色,含碳質(zhì),巖性軟,發(fā)育5.0~10.0 cm 左右軟弱層,易風(fēng)化,受雨水浸泡軟化形成滑帶,局部表層2.0~3.0 m 為邊坡平臺填土,主要成分為中風(fēng)化巖塊。
中風(fēng)化灰?guī)r(強(qiáng)度衰減):青灰色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,含碳質(zhì)薄層,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體軟,巖芯呈碎塊狀,局部短柱狀。該層為邊坡施工開挖雨水下滲擾動影響,強(qiáng)度明顯衰減。
中風(fēng)化灰?guī)r:青灰色,灰黑色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,層厚一般在2~5 cm,巖性較軟~ 較硬,錘擊易碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,部分裂隙面方解石脈充填,可見溶溝、溶槽發(fā)育,巖體完整性較差,呈碎裂結(jié)構(gòu)。屬Ⅴ級次堅(jiān)石。
2.3 地質(zhì)構(gòu)造
區(qū)域大地構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺坳滁河陷褶斷帶滁州穹褶斷束,未發(fā)現(xiàn)活動斷裂。該次補(bǔ)勘重新量測了灰?guī)r的巖層、節(jié)理裂隙產(chǎn)狀,局部發(fā)現(xiàn)0.5 m 左右微型褶皺,該次測量統(tǒng)計(jì)成果見表1。
2.4 新構(gòu)造運(yùn)動和地震
線路段內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動主要表現(xiàn)為震蕩運(yùn)動。全新世早期,地殼以沉降為主,河流型湖泊發(fā)育;全新世后期,地殼有所抬升,主要表現(xiàn)為湖泊面積縮小,河流溯源侵蝕作用加強(qiáng)。
根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015),設(shè)計(jì)基本地震動峰值加速度值為0.05 g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。
2.5 地下水
場地地下水主要為碳酸鹽巖巖溶裂隙水,賦存于可溶巖裂隙中。場地中風(fēng)化灰?guī)r層含薄層碳質(zhì),為軟弱層,易風(fēng)化。
3 邊坡穩(wěn)定性評價(jià)
3.1 定性分析
滑坡K11+410 至小樁號段現(xiàn)場上部4 級坡按1 ∶ 1.50 開挖,采用錨桿框架防護(hù),未出現(xiàn)裂縫和滑塌。K11+410~K11+510 段坡體出現(xiàn)裂縫、坍塌,塌方主體主要為表層受擾動中風(fēng)化灰?guī)r。根據(jù)現(xiàn)場邊坡坡體變形和裂縫的發(fā)展,邊坡失穩(wěn)主要是上部中風(fēng)化層受到較大擾動,缺少防護(hù),同時(shí)下部薄層狀破碎中風(fēng)化灰?guī)r多有崩塌、崩解,進(jìn)一步牽引上部風(fēng)化層下滑,整體穩(wěn)定性差[1-2]。
(1)滑坡后緣位于K11+450 處,四級坡坡頂、五級坡坡腳,下錯(cuò)1.8~2.0 m,坡面產(chǎn)狀為134° ∠ 61°,坡面有滲水。
(2)三級坡平臺K11+410 附近有裂縫,三級坡框架錯(cuò)動開裂,四級坡框架下移23 cm,裂縫距滑坡周界16.6 m。
(3)K11+485~K11+494 段三級坡坡頂下錯(cuò)2.8~3.0 m。
(4)四級坡坡頂裂縫距周界6.8 m,水泥面裂縫寬40 cm。
(5)K11+460 坡腳有滲水,附近坡腳未開挖的坡體也有滲水。
(6)K11+520 附近坡腳中風(fēng)化剪出口,坡腳有積水,坡面也有滲水,有滑塌。
(7)四級坡錨索尚未張拉,一二級坡腳在開挖過程中遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨,邊坡局部產(chǎn)生滑塌。
滑坡區(qū)灰?guī)r呈薄層狀,層厚只有2~5 cm,且節(jié)理裂隙發(fā)育,受結(jié)構(gòu)面組合切割,巖體較破碎~ 破碎,易發(fā)生楔形體滑塌和掉塊。同時(shí)發(fā)育一組順傾結(jié)構(gòu)面,可能發(fā)生順傾滑塌。通過現(xiàn)場調(diào)查結(jié)合節(jié)理分析,滑坡主要因?yàn)閹r體破碎,施工時(shí)爆破開挖、擾動,同時(shí)降雨入滲,中風(fēng)化灰?guī)r中碳質(zhì)薄層軟化,形成軟弱帶,同時(shí)表層巖體受擾動,強(qiáng)度降低,形成滑塌。對滑坡坡腳進(jìn)行反壓,效果較好,通過監(jiān)測數(shù)據(jù),滑坡進(jìn)一步滑塌變形較小。中風(fēng)化灰?guī)r(強(qiáng)度衰減)層受擾動、雨水浸泡,強(qiáng)度降低,結(jié)構(gòu)面破壞,存在進(jìn)一步滑塌的可能。赤平投影圖如圖2 所示[4]。
3.2 定量計(jì)算
該段邊坡地層計(jì)算參數(shù)參考詳勘資料同地質(zhì)單元參數(shù),同時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)和反演法計(jì)算綜合確定。該次計(jì)算分別選取了K11+460 和K11+480 兩個(gè)斷面進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定系分析計(jì)算。邊坡巖體呈碎裂結(jié)構(gòu),上部淺表5~10 m 范圍內(nèi)地層受到較大擾動,巖體抗剪強(qiáng)度衰減較大,參數(shù)選取及安全系數(shù)見表2~4[1-3]。
通過上表可以得出,對滑坡體進(jìn)行綜合出來后,安全系數(shù)得到顯著提高,并滿足規(guī)范要求。
4 邊坡滑塌處治方案
該次設(shè)計(jì)主要針對K11+410~K11+570 段右側(cè)滑塌區(qū)域進(jìn)行治理設(shè)計(jì),采用錨桿(索)框架+ 坡腳反壓處置方案。
(1)一級坡K11+403~K11+440 段和二級坡K11+410~K11+510 段采用錨索框架加固,框架內(nèi)植生袋植草綠化防護(hù)。K11+370~K11+440 段坡腳采用1 m 高矮腳墻回填反壓, 反壓高度4 m, 反壓坡率1 ∶ 2。K11+440~K11+510 段坡腳采用2 m 高矮腳墻回填反壓,反壓高度8 m,反壓坡率1 ∶ 2。壓實(shí)度不小于90%。
(2)三級坡K11+440~K11+495 段錨桿框架已經(jīng)整體滑塌,需對錨桿框架進(jìn)行拆除處理,然后對坡面進(jìn)行整平后采用錨索框架加固,框架內(nèi)植生袋植草綠化防護(hù)。
(3)四級坡K11+442~K11+460 段有兩片錨索框架已經(jīng)滑塌,對此兩片框架進(jìn)行拆除處理,坡面整理后用C25 混凝土進(jìn)行噴射封層后重新施作錨索框架,如原有錨索可以繼續(xù)利用,施工中注意放線測量,使框架與原錨索位置匹配。如不能利用,需重新進(jìn)行錨索施工,但應(yīng)與原錨索孔位置錯(cuò)開。錨索框架正式施工前,需在坡腳位置設(shè)置一道錨管連梁,連梁與錨索框架橫梁一致,每間隔1.5 m 加設(shè)3 根錨管,待連梁錨固穩(wěn)定后再施工錨索框架,防止框架施工過程中在重力作用下自動滑落。兩側(cè)已經(jīng)預(yù)張拉50% 的錨索框架需在這兩片框架施工結(jié)束后再進(jìn)行二次補(bǔ)張拉。
(4)五級坡K11+440 左右有兩片錨桿框架底部已經(jīng)架空,需在坡腳打設(shè)一排錨桿,錨桿長度12 m,間距1 m,然后再立模采用C25 混凝土進(jìn)行注漿回填。
(5)4 m 及以上寬平臺需采用C25 混凝土進(jìn)行硬化處理,硬化厚度8 cm,平臺需設(shè)4%~6% 坡度內(nèi)傾,使平臺匯水匯入到平臺截水溝內(nèi)。硬化完成達(dá)到強(qiáng)度后,寬平臺仍要設(shè)平臺截水溝并需培土綠化處理,嚴(yán)禁長期裸露。
5 結(jié)論
經(jīng)過邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析,坡面采用錨桿(索)加固方案,坡腳設(shè)矮腳墻進(jìn)行回填反壓后,暴雨?duì)顟B(tài)下邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.21,滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2015)要求。經(jīng)過近兩年運(yùn)營,根據(jù)觀測數(shù)據(jù),邊坡基本未發(fā)生位移,處于穩(wěn)定狀態(tài)。該案例邊坡的滑塌主要為降雨所致,防排水是防治邊坡滑塌的主要措施。因此,邊坡在治理過程中,應(yīng)采用綜合防治措施。邊坡的強(qiáng)支護(hù)與防排水措施相結(jié)合,使邊坡做到無雨不滑,小雨不滑,大雨更不滑。
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