安徽地區(qū)沿江某高速公路滑坡治理分析研究

許 魁， 過年生

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

安徽地區(qū)沿江某高速公路滑坡治理分析研究

許 魁， 過年生

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

通過對滑坡地質(zhì)概況、特征、形成及變形機(jī)理以及穩(wěn)定性分析,考慮施工過程中受地形、工期等限制因素，提出采用換填與趾板擋墻相結(jié)合的措施對滑坡進(jìn)行綜合治理,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

滑坡治理；支擋工程；研究分析

0 引 言

滑坡位于蕪湖地區(qū)某高速線43 km+100 m～43 km+200 m處?；麦w寬約65～75 m,長約110 m,面積約2 800 m2,滑坡后已經(jīng)卸載部分土方,滑坡體平均厚度約5.0 m,屬淺層牽引型滑坡[1-2]。路線受縱坡、地形、地物限制,需正穿該滑坡體,應(yīng)對其進(jìn)行綜合治理。

1 滑坡體工程概況

1.1 工程地質(zhì)概況

1.1.1 地形地貌及地層

滑坡區(qū)微地貌屬低丘,地面標(biāo)高一般16～85 m。滑坡區(qū)地勢總體呈上陡下緩,邊坡中上部較陡,坡度一般在25°～40°,下部及坡腳較緩,坡度一般在5°～15°。植被茂密,主要以灌木為主。滑坡體自上而下地層巖性見表1所列。

表1 地層巖性表

1.1.2 不良地質(zhì)

根據(jù)勘察資料,滑坡區(qū)溶洞溶蝕發(fā)育,灰?guī)r地層,多呈溶洞、溶孔、溶隙等巖溶形態(tài),溶洞多為豎向發(fā)育,最大可達(dá)4 m,橫向發(fā)育一般,多為1～2 m,多為半充填狀,充填物為粘性土。

1.1.3 滑坡體地質(zhì)概況

根據(jù)勘探資料,滑動(dòng)帶厚度一般20 cm左右,呈黏土夾礫狀,含水率約45.2%～60.2%,孔隙比約1.194～1.622,液性指數(shù)IL約0.85～1.00,性質(zhì)軟弱,見揉皺現(xiàn)象?；瑒?dòng)面呈船型,中上部較陡,下部及坡腳較緩,為復(fù)合面,滑坡主要沿巖土界面以及地下水位線滑出?；麦w地層主要由第四系黏土組成,滑體呈不等厚楔型體狀;滑床主要由三疊系下統(tǒng)南陵湖組(T1n)灰?guī)r組成,呈折線型。

1.2 水文地質(zhì)概況

滑坡區(qū)的地下水類型主要為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖裂隙水,勘察期間地下水位埋深在0.80～2.70 m,位于潛水層。

2 原設(shè)計(jì)工程方案

該處滑坡體下緣緊鄰地方排洪渠、居民區(qū),原設(shè)計(jì)采用12～15 m高衡重式擋墻+挖除滑坡體方案,收縮坡腳,避免侵占排洪渠,抗滑擋墻基礎(chǔ)入基巖0.5 m。施工期間發(fā)現(xiàn),擋墻埋設(shè)位置的基巖面與原勘察基巖面有偏差,較原勘察基巖面低 2.0～5.0 m,滑坡體積增大至35 000 m3,且地下水豐富,開挖深基坑塌方嚴(yán)重,擋墻基礎(chǔ)不能入巖,原設(shè)計(jì)方案無法實(shí)施。需要對其變更設(shè)計(jì)。

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

取典型剖面為代表對滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定性分析,滑動(dòng)帶力學(xué)參數(shù)結(jié)合試驗(yàn)和反演法計(jì)算綜合確定[3-6]。具體力學(xué)參數(shù)見表2所列。

反演法取得的滑帶土強(qiáng)度參數(shù)(c、φ)及室內(nèi)試驗(yàn)取得的滑體物理參數(shù)(γ),根據(jù)規(guī)范[7-8],按(1)～(3)式,穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表3所列。

表2 滑動(dòng)帶力學(xué)參數(shù)

(1)

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

(2)

Ri=Nitanφi+ciLi

(3)

其中,Fs為穩(wěn)定系數(shù);θi為第i塊段滑動(dòng)面與水平面的夾角(°);Ri為作用于第i塊段的抗滑力(kN·m);Ni為作用于第i塊段的法向分力(kN·m);ci為第i塊段土的粘聚力(kPa);φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角(°);Li為第i塊段滑動(dòng)面長度(m);Ti為作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力(kN/m);Ψj為第i塊段的剩余下滑動(dòng)力傳遞至i+1塊段是的傳遞系數(shù)(j=i)。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)文獻(xiàn)[6]:① 穩(wěn)定狀態(tài),安全系數(shù)應(yīng)該高于1.20。② 基本穩(wěn)定狀態(tài),安全系數(shù)為1.10～1.20。③ 欠穩(wěn)定狀態(tài),安全系數(shù)為1.00～1.10。④ 不穩(wěn)定狀態(tài),安全系數(shù)低于1.00。

根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果,可以判明該滑坡經(jīng)過卸載后,在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),飽水工況條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài);如進(jìn)行路基加載,邊坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),飽水工況條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 滑坡治理方案

4.1 治理方案比較分析

根據(jù)施工期間補(bǔ)勘資料,滑坡體厚度約6～8 m,滑坡體體積約35 000 m3,下伏基巖面較為陡峭,最大傾角可達(dá)40°,根據(jù)計(jì)算[7],路基加載后飽水狀態(tài)下滑坡推力可達(dá)1 190 kN/m。

考慮到滑坡的體積、下伏基巖巖性、巖溶發(fā)育狀況、工程造價(jià)等因素,同時(shí)施工現(xiàn)場受工期、不能放炮挖孔、臨水開挖等條件限制,提出方案1趾板擋墻+挖除滑坡體、方案2抗滑方樁+錨索、方案3抗滑圓樁+錨索進(jìn)行比較分析。提出采用趾板擋墻+挖除滑坡體方案,對滑坡體下滑段進(jìn)行卸載,通過開挖臺(tái)階,消除滑動(dòng)面,采用透水性能較好的碎石土壓實(shí)填筑,坡腳采用5.0 m高趾板擋墻收縮坡腳,降低擋墻基礎(chǔ)所需承載力需求,同時(shí)為了避免侵占路側(cè)既有排洪渠,設(shè)置加筋路基,將路堤邊坡坡率由1∶1.5調(diào)整為1∶1.0。加筋帶長10 m,滿鋪處理,垂直間距1.0 m;后緣直接利用已經(jīng)實(shí)施的擋墻進(jìn)行支護(hù),完善排水系統(tǒng),確保路基不受沖刷和干燥狀態(tài)。具體比較分析見表4所列。

通過方案比較,方案1雖在滑坡清理過程中,存在導(dǎo)致上邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn),需加強(qiáng)施工期間施工組織,但工期較方案2縮短44.4%,較方案3縮短50%,而且工程造價(jià)僅為其的61.54%、53.33%,雖在滑坡清理過程中,存在導(dǎo)致上邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn),因此變更設(shè)計(jì)推薦采用了方案1, 具體設(shè)計(jì)方案詳見圖1所示。

表4 滑坡治理方案比選

圖1 趾板擋墻+挖除滑坡體治理方案

4.2 趾板擋墻+清除滑坡體方案穩(wěn)定性計(jì)算

挖除滑坡體后,坡腳設(shè)置趾板擋墻收縮,墻后填土采用透水性良好的碎石土填筑,設(shè)置加筋,根據(jù)勘察試驗(yàn)資料,c、Φ分別為2 kPa、30°,重度18 kN/m3,加筋體抗拉力60 kN[9]。計(jì)算[7]得擋墻抗滑移系數(shù)1.38,抗傾覆系數(shù)1.68,滿足規(guī)范要求[7,10];基底承載力170 kN<200 kN(持力層承載能力),滿足要求;路基整體穩(wěn)定性計(jì)算如表5所列。

表5 滑坡加固處理后穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)束語

根據(jù)滑坡的體積、下伏基巖巖性、巖溶發(fā)育狀況、工期、工程造價(jià)等因素,充分利用既有土層具有一定的承載能力,靈活選擇采取挖除滑坡體下滑段,通過設(shè)置臺(tái)階,消除滑動(dòng)面,采用趾板擋墻+清除滑坡體方案,縮短了施工工期,降低了工程造價(jià),經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益明顯。

[1] 鄭穎人，陳祖煜，王恭先,等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 劉廣潤，晏鄂川，練 操.論滑坡分類[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2002(10):339～342.

[3] 《工程地質(zhì)手冊》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[4] 鄧建輝，魏進(jìn)兵.基于強(qiáng)度折減概念的滑坡穩(wěn)定性三維分析方法(I):滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演分析[J].巖土力學(xué)，2003(6):896～900.

[5] 曾 明，蔣中明，付宏淵.邊坡潛在滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演研究[J].中外公路，2011(2):231～234.

[6] 交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院.公路設(shè)計(jì)手冊——路基[M].北京：人民交通出版社，1996.

[7] JTG D30-2015,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] JTG C20-2011,公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[9] GB/T 50290-2014,土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 [S].

[10] GB 50330-2013,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

2016-10-21；修改日期：2016-10-26

許 魁(1982-)，男，安徽桐城人，碩士，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司工程師．

U418.52；U418.55

A

1673-5781(2016)05-0676-03