摘要 高液限土是一種特殊土壤,其液限較高,含有較多水分,且穩(wěn)定性較差。開挖路塹邊坡后,如果不采取有效的排水防護(hù)措施,必將引發(fā)各種邊坡病害,影響工程安全?;诖?,文章以某二級(jí)公路的邊坡淺層滑坡治理工程為研究對象,闡述了邊坡淺層滑坡的演變過程、成因及勘察經(jīng)過,提出了滑坡病害治理的兩種方案,并對比了方案的優(yōu)缺點(diǎn),選定最佳方案,分析了治理方案工序及效果,旨在為同類邊坡病害的治理提供借鑒。
關(guān)鍵詞 公路工程項(xiàng)目;高液限土滑坡;抗滑擋土墻;治理方案
中圖分類號(hào) U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949(2024)07-0106-03
0 引言
高液限土屬于細(xì)粒土,在山地區(qū)域具有廣泛的分布,它對水分非常敏感,遇水后期穩(wěn)定性驟降。開展邊坡施工時(shí),需采取必要的排水防護(hù)措施。該文以某公路的邊坡淺層滑坡治理項(xiàng)目為研究對象,闡述了滑坡病害的演變過程,分析了其具體成因,提出了治理病害的兩種方案,對比各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)后,選定最佳治理方案,對這類病害的治理具有較大的指導(dǎo)意義。
1 工程概況
該工程屬于某山區(qū)二級(jí)公路的K1+200~K1+280段落,為其右側(cè)路塹邊坡,路基寬8.5 m,邊坡修筑工程的山體需挖20.1 m。依照工程設(shè)計(jì)方案,前兩階的坡率皆為1∶1,邊坡寬2 m,兩階邊坡路塹分別采用路塹拱形骨架以及客土噴草進(jìn)行防護(hù)。
該路段發(fā)生滑坡之前,屬于坡谷地貌,地表平緩,通過采取地面鉆孔的方式開展地質(zhì)檢測,并繪制地貌圖。經(jīng)分析可知,此地發(fā)生大規(guī)模土體失穩(wěn)的概率極低。該地土層中有第三系沖洪積層Q3和第四系殘積層Qel。此外,地質(zhì)層中還包含白堊紀(jì)時(shí)期形成的凝灰質(zhì)砂巖K1sh,并且已發(fā)生風(fēng)化?;虏『Ψ雷o(hù)施工期間,當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)大規(guī)模降雨,地表形成較多積水,并匯集成溪流,沖刷地面[1]。
2 病害分析
2.1 病害演變過程
未對該路段路塹邊坡進(jìn)行施工時(shí),其坡體較為穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)滑坡等病害。2022年年初開始施工,已完成邊坡刷坡,但未采取有效措施保護(hù)邊坡,且沒有建設(shè)截水溝。春季出現(xiàn)較多降雨,流水沖刷第1階、第2階的部分坡面,地表淺層部位也會(huì)出現(xiàn)溜滑,其厚度為1.5 m[2]。
出現(xiàn)滑塌后,立即采取緊急措施封閉該路段,并安排機(jī)械設(shè)備平整場地,提升其平整度,使其達(dá)到正常施工的相關(guān)要求。開展地形勘察后,共開鉆6個(gè)孔,并按照1∶2 000的比例繪制場地地質(zhì)圖[3]。
2.2 病害成因分析
根據(jù)滑動(dòng)力學(xué)性能,該地滑坡可歸為牽引式滑坡,先是底部土層滑動(dòng),導(dǎo)致上部地層形狀發(fā)生變化,由此出現(xiàn)滑塌。經(jīng)分析,可將發(fā)生滑塌病害的原因劃分如下:
(1)巖土體因素:通過勘察當(dāng)?shù)赝临|(zhì)可知,屬于高液限土,該類土質(zhì)極易吸水、失水,體積也相應(yīng)變化,不容易固定土層,由此引發(fā)滑塌。
(2)開挖因素:路塹開挖施工,其坡率較高,對山體的力學(xué)平衡性產(chǎn)生影響,極易導(dǎo)致山體滑塌。
(3)地表水因素:多雨季節(jié)出現(xiàn)較多積水,長期浸泡土層,巖土體吸收大量水分,容易發(fā)生滑塌。
2.3 滑動(dòng)面確定
通過開展現(xiàn)場地質(zhì)勘察,結(jié)合對滑坡土體形狀的具體分析,得知滑坡體中含有各種碎石及粉質(zhì)黏土,還有些屬于土石混合物,質(zhì)地較為松散,由此可確定滑動(dòng)面屬于圓弧形,滑動(dòng)面即為土石混合層與殘積土的接觸部位[4]。
2.4 勘察結(jié)果分析
依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,對土層的各個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行勘察,并開展貫入試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)可知,其土質(zhì)的液限為58%,屬于高液限土。
通過分析滑體的外形可知,坡體依然屬于滑動(dòng)期內(nèi)。采用Bishop法檢測滑體剖面,反算分析滑面的抗剪強(qiáng)度參數(shù),根據(jù)以往數(shù)據(jù)可反算出抗剪強(qiáng)度參數(shù):C=13 kPa,ψ=13 °,如圖1所示為參數(shù)反算結(jié)果。
3 滑坡病害治理
治理滑坡病害,制定治理方案應(yīng)遵循的原則:①徹底根治;②全面治理;③技術(shù)成熟原則;④經(jīng)濟(jì)性高;⑤方法科學(xué)[5]。
3.1 方案1:清除滑體
解決邊坡滑塌的問題,需要設(shè)置三階放坡。采用增加平臺(tái)寬度的方法處理第1階碎石臺(tái),其寬度設(shè)定為15 m,表面噴灑草籽進(jìn)行植護(hù)。
(1)第1階坡率為1∶1.5,其高度為8 m,寬度為2 m,采用植灌防護(hù)方法,其骨架設(shè)計(jì)為拱形。
(2)第2階坡率為1∶1.75,其高度為6 m,寬度為2 m,采用植灌防護(hù)方法,其骨架設(shè)計(jì)為拱形。
(3)第3階坡率為1∶1.75,直到頂端都采用植灌防護(hù)方法,其骨架同樣設(shè)計(jì)為拱形。在3階處各設(shè)計(jì)一列排水孔,其仰角設(shè)定為8 °,并安裝PVC材質(zhì)的排水管。為提高排水效果,需要在距離坡頂5 m處設(shè)計(jì)截水溝,將地表水匯集后快速排掉[6]。如圖2所示為方案1典型斷面設(shè)計(jì)圖,正常情況下該方案的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.48,如果工況出現(xiàn)異常,則系數(shù)為1.32,如圖3所示為其計(jì)算結(jié)果。
3.2 方案2:刷方+支撐滲溝+抗滑擋土墻
該地滑坡體量較小,且土層較淺,屬于高液限土。因此,制定滑坡病害治理方案時(shí),應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的因素,同時(shí),要參考以往經(jīng)驗(yàn),全面提升治理效果。
(1)刷方:由上而下及時(shí)清理滑體土層,刷坡的坡率設(shè)定為1∶1.5,階數(shù)上限為2階,首階平臺(tái)寬4 m。
(2)排水:①設(shè)置環(huán)形截水溝,并鋪設(shè)防水膜。②臺(tái)階底部鋪設(shè)φ30 cmHDPE管,打孔包扎條布。③邊溝處設(shè)計(jì)盲溝,其長寬皆為60 cm,由碎石鋪就。④開鉆排水孔,并設(shè)定仰斜角,接入PVC排水管。
(3)抗滑擋土墻:其高度為5.5 m,頂部寬度為2.5 m,坡度設(shè)計(jì)為1∶0.1。使用C20片石混凝土提升墻體強(qiáng)度,溝底埋設(shè)30 cmHDPE管,并設(shè)計(jì)排水孔,兩兩之間相距2 m,如圖4所示為該方案的斷面設(shè)計(jì)圖。
(4)防護(hù):開挖滲溝產(chǎn)生的土體,需要及時(shí)回填,使用植灌方法防護(hù)其坡面。
分析方案2可知,對滑坡體進(jìn)行有效支撐,當(dāng)出現(xiàn)大規(guī)模降雨時(shí),可在短時(shí)間內(nèi)排干積水,計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí),設(shè)定為正常工況即可,算得該系數(shù)為1.31,符合治理要求,如圖5所示為穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果。
3.3 方案比選
分析以上兩種方案可知,二者都是基于排水效果、力學(xué)平衡等方面,治理淺層小型滑坡,治理效果均能達(dá)到預(yù)期。優(yōu)缺點(diǎn)如下:
(1)方案1。優(yōu)點(diǎn):挖土體量較大,便于施工且工期短。缺點(diǎn):①需要增加場地面積,用于堆放土石,征地面積超出預(yù)期。②無法有效治理地下水[7]。
(2)方案2。優(yōu)點(diǎn):①挖土體量小。②有利于降低地下水位,增加坡體的穩(wěn)定性。缺點(diǎn):①需要多道施工工序,難度大。②建設(shè)耗時(shí)長,所需資金量大[8]。
綜合考慮當(dāng)?shù)卣鞯仉y度及棄方因素,選定方案2。
4 主要施工工序及治理效果
主要施工工序:①針對已發(fā)生滑坡的坡體上出現(xiàn)的拉張裂縫,將黏土填充其中。②開挖截水溝,并設(shè)計(jì)為環(huán)形。③由上向下處理滑坡產(chǎn)生的虛土,分為不同段落,刷坡的坡率設(shè)定為1∶1.5。④建造支撐滲溝。⑤選定推力小的側(cè)坡,并沿中軸線建造支撐滲溝,同時(shí),建造基坑。⑥向基坑內(nèi)分層填土并夯實(shí)。⑦采用植灌防護(hù)措施,設(shè)計(jì)為拱形[9]。
滑坡治理工程已竣工兩年多,每年多雨季節(jié),支撐滲溝都實(shí)現(xiàn)順利排水,通過實(shí)地勘察滑坡體,未出現(xiàn)任何裂縫及變形,具有良好的穩(wěn)定性。由此證明,該工程的治理效果顯著[10]。
5 結(jié)語
綜上所述,該文以某滑坡治理工程為例,闡述了其滑坡病害演變及成因,并結(jié)合滑坡病害體量,制定了兩套治理方案,所得結(jié)論如下:
(1)此邊坡滑塌病害演變過程:表層—淺層—深層。分析其原因,是工程建設(shè)人員未采取有效的防護(hù)排水措施,滑塌出現(xiàn)后沒有及時(shí)處理,最終病害加劇。
(2)高液化土的水穩(wěn)定性較差,極易吸水、失水,工程開工前,應(yīng)采取相應(yīng)措施,實(shí)現(xiàn)截排水。
(3)治理滑坡病害,應(yīng)先解決水患,建設(shè)支撐滲溝可截排積水,另建造擋土墻,可明顯增強(qiáng)其抗滑力。制定滑坡病害治理方案,要綜合考慮項(xiàng)目施工量、征地規(guī)模以及建造成本,在此基礎(chǔ)上,選定最佳方案。
參考文獻(xiàn)
[1]李先德. 路塹高邊坡穩(wěn)定性及滑坡治理加固措施探討[J]. 福建交通科技, 2021(12): 17-20.
[2]吳書旺, 王宗城. 某高速公路工程高液限土下堤填筑方案研究[J]. 山東交通科技, 2023(2): 35-38+53.
[3]林少英. 淺談層次分析法在高液限土改良方案中的應(yīng)用[J]. 四川水泥, 2022(11): 335-337.
[4]肖海生, 蔡楊, 駱鵬飛, 等. 石灰改良廣西地區(qū)高液限土強(qiáng)度分析[C]. 2021年工業(yè)建筑學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集(上冊), 北京:工業(yè)建筑雜志社, 2021: 270-274+248.
[5]夏華盛. 高液限土場地陡坡路堤滑坡處治及穩(wěn)定性分析[J]. 北方交通, 2021(1): 62-65.
[6]黃發(fā)興. 降雨誘發(fā)高液限土邊坡淺層滑坡處置措施探討[J]. 福建交通科技, 2022(10): 38-42+50.
[7]高杰. 高速公路工程高液限土填筑路基施工技術(shù)[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2023(17): 181-183.
[8]梁愛佳. 公路路基高液限土水泥改良處治及工后沉降分析[J]. 交通世界, 2023(17): 96-98+102.
[9]曹鑫寶. 摻砂改良高液限土路基施工質(zhì)量控制試驗(yàn)研究[J]. 長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2023(2): 49-52.
[10]梁軒. 貴隆高速公路建設(shè)中的高液限土路基填筑施工技術(shù)分析[J]. 工程技術(shù)研究, 2023(3): 89-91.