汝郴高速公路高邊坡穩(wěn)定性分析及加固措施研究

喻 進 輝

(1.湖南省建筑科學(xué)研究院，湖南長沙 410001;2.湖南省建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，湖南長沙 410001)

1 工程概況

汝郴高速公路某路段路塹邊坡下方靠近坡體的一側(cè)(即右半幅)設(shè)計為路基;外側(cè)(左半幅)設(shè)計為高架橋，上部設(shè)計采用預(yù)制空心板、下部為柱式墩。樁型為人工挖孔灌注樁，設(shè)計樁端持力層為弱風(fēng)化灰?guī)r。

該段路塹邊坡現(xiàn)狀條件下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在不利工況條件下(暴雨)則處于不穩(wěn)定狀態(tài)，很可能發(fā)生局部滑坡。邊坡一旦發(fā)生變形破壞，將直接導(dǎo)致高速公路中斷，加之本區(qū)特殊的地形地貌條件，破壞以后的修復(fù)施工難度復(fù)雜、修復(fù)所需工期長、致災(zāi)損失大。為了保障工程安全，需綜合考慮多方面因素提出經(jīng)濟有效方案對其進行加固治理。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

該段路塹邊坡為一坡向近于正西的斜坡，地貌類型屬于構(gòu)造剝蝕低山。地勢東南高、北西低，勘察區(qū)高程在440 m～560 m，相對高差120 m左右。坡向280°左右。山坡中上部稍緩而下部較陡，地形坡度一般35°～45°，切坡位置的上方為一段緩坡，坡度角在15°～20°左右?？辈靺^(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。相應(yīng)的地震基本烈度為6度，設(shè)計地震分組為第一組。

根據(jù)勘察報告可知，邊坡地層主要為第四系松散堆積層及中生界泥盆系地層。含礫(碎石)粉質(zhì)粘土:為坡洪積成因，呈褐黃色，礫(碎石)成分為石英巖、石英砂巖、灰?guī)r等，本層厚度3.10 m～51.90 m不等，總體分布規(guī)律為自北向南厚度逐漸變小。弱風(fēng)化灰?guī)r:為海相沉積巖，深灰色～灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層～巨厚層狀構(gòu)造，除邊坡西南角部位該層直接出露地表以外，其他部位埋深在3.10 m～51.90 m不等，平均在20 m左右。與本邊坡穩(wěn)定性分析相關(guān)的巖土體主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 巖土體力學(xué)參數(shù)

2.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水巖組的不同，勘察區(qū)地下水類型有第四系松散巖類孔隙水和基巖巖溶裂隙水兩大類型。第四系松散巖類孔隙水要賦存于邊坡的含礫粉質(zhì)粘土(局部為碎石)層中，含水層具有結(jié)構(gòu)松散、厚度變化大，富水性較差、含水貧乏、透水性較好的特點，屬上層滯水，枯水季節(jié)一般無水。對邊坡的穩(wěn)定性影響較大?；鶐r巖溶裂隙水主要賦存于邊坡下伏基巖內(nèi)，巖性為泥盆系中統(tǒng)棋子橋組的灰?guī)r。由于地下水位埋深較大，對邊坡的穩(wěn)定性影響有限。

3 邊坡穩(wěn)定性影響因素及失穩(wěn)破壞模式

3.1 影響因素分析

經(jīng)過調(diào)查訪問、區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害情況調(diào)研和綜合分析后可知，影響該段路塹邊坡穩(wěn)定性的主要因素為降雨和人類工程活動［1］。

1)降雨。該段邊坡由于特殊的地理位置及五蓋山小氣候影響，暴雨及大暴雨通常出現(xiàn)在夏秋季的6月份～8月份，而降水的入滲既可增加土體容重和坡體本身自重，又會降低潛在滑動面(帶)抗剪強度，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。大量的歷史資料表明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨量波動往往呈正相關(guān)關(guān)系。因此，降雨是引發(fā)該邊坡地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。

2)人類工程活動。該邊坡位于居民村莊附近，人口密度較大，人類工程經(jīng)濟活動較強烈，主要表現(xiàn)為工程建設(shè)，高速公路的建設(shè)不可避免對原始斜坡進行挖方、切坡改造，如切坡、支護等不合理，將嚴(yán)重影響原始斜坡的穩(wěn)定性。因此，人類工程活動是引發(fā)該邊坡地質(zhì)災(zāi)害的另一個主要因素。

3.2 失穩(wěn)破壞模式分析

該段路塹邊坡東側(cè)斜坡陡直，地形坡度一般35°～45°，勘察區(qū)斜坡總體上緩下陡，為斜坡的滑動變形提供了臨空條件;坡面植被破壞以后十分有利于雨水下滲，在水的長時間浸泡軟化作用下易形成軟弱結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面逐漸向外擴展，成為潛在滑移面;此外，坡體地形坡度較陡，在自身重力的作用下，尤其在飽水狀態(tài)下坡體自重進一步增加，大量的第四系松散層物質(zhì)極易沿潛在滑移面向下蠕滑。在上述不利條件的組合下，YK107+670～YK107+920段路基邊坡存在產(chǎn)生滑動變形的可能性，其主要失穩(wěn)破壞模式是沿著潛在滑移面向下蠕滑。

4 邊坡穩(wěn)定性分析評價

考慮到汝郴高速該段路塹邊坡存在巨厚層的洪坡積松散土體，而下伏基巖為灰?guī)r，土巖接觸面起伏較大。參照DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范，分別對三條計算剖面按照附E.1.1推薦的假定滑動面為圓弧形的計算模型及附錄E.1.2推薦的假定滑動面為折線形的計算模型兩種計算模型，采用傳遞系數(shù)法公式分別計算邊坡的穩(wěn)定性。參考DZ/T 0219-2006滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范，選擇以下兩種工況進行計算:工況一:自重，安全系數(shù)定為1.15;工況二:自重+100年一遇暴雨，安全系數(shù)定為1.05。采用傳遞系數(shù)法進行穩(wěn)定性分析評價，計算時取坡體單位寬度1 m，按兩種工況對三條剖面進行計算，得到自重條件下:剖面Ⅰ—Ⅰ'線及剖面Ⅱ—Ⅱ'線均處于穩(wěn)定狀態(tài);而剖面Ⅲ—Ⅲ'線處于基本穩(wěn)定狀態(tài);自重+暴雨條件下:剖面Ⅰ—Ⅰ'線及剖面Ⅲ—Ⅲ'線均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而剖面Ⅱ—Ⅱ'線處于基本穩(wěn)定狀態(tài)［2］(計算結(jié)果見表2)。

表2 各計算剖面的穩(wěn)定性系數(shù)結(jié)果

對上述計算結(jié)果進行綜合分析后可知，該段路塹邊坡現(xiàn)階段整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在不利工況條件下則處于不穩(wěn)定狀態(tài)，很可能發(fā)生局部滑坡。因此需采取經(jīng)濟有效的處治方法對本段邊坡進行工程治理。

5 治理措施

在綜合考慮多方面因素以后，結(jié)合穩(wěn)定性分析評價結(jié)果，提出本邊坡加固治理措施如下:自路基以上分級放坡，并對植被破壞區(qū)域整體采用框架錨桿進行錨固;在第一級邊坡的下方(根據(jù)計算，此處的剩余下滑力最大)設(shè)置一排抗滑樁;路基上方自基巖裸露區(qū)往北設(shè)置一道重力式擋墻，并在路基下方采用懸臂式擋土墻進行支擋。此外在邊坡后緣及切坡形成的各級臺階處分別設(shè)置截水溝，坡體兩側(cè)及路基靠坡體一側(cè)分別設(shè)置排水溝，將坡面水流導(dǎo)入路基處的排水溝后最終排向坡腳下方的自然沖溝。

6 結(jié)語

1)地質(zhì)條件較為復(fù)雜的高速公路路塹高邊坡，受多種因素的影響，容易發(fā)生失穩(wěn)垮塌，因此，在邊坡治理前需對邊坡的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢做詳細分析評價，結(jié)合穩(wěn)定性分析結(jié)果提出經(jīng)濟有效的治理措施。2)由于該段邊坡地質(zhì)情況和周邊環(huán)境較為復(fù)雜，建議在邊坡開挖施工期間及施工后一段時間內(nèi)，對邊坡進行變形監(jiān)測，同時在雨季加強坡體內(nèi)水位動態(tài)監(jiān)測，出現(xiàn)失穩(wěn)時及時采取預(yù)防和加固措施。

［1］籍延青.苛臨高速公路邊坡穩(wěn)定性分析及治理措施研究［J］.山西建筑，2012，38(28):144-145.

［2］耿東陽，孫云飚，丁海鵬.邊坡滑坡的影響因素與防治措施［J］.山西建筑，2007，33(29):106-108.