超高土工格柵柔性支護(hù)體在滑坡處治中的應(yīng)用

匡　波

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西　南寧　530029)

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超高土工格柵柔性支護(hù)體在滑坡處治中的應(yīng)用

匡波

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西南寧530029)

文章以廣西某高速公路K409+301～K409+600段左側(cè)滑坡為工程背景，分析了該段滑坡形成的機(jī)理，提出了土工格柵柔性支護(hù)體處治方案，并對(duì)該處治方案下邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明：采取“卸載+土工格柵柔性支護(hù)體”處治方案，能夠保證邊坡在天然狀態(tài)及非正常工況Ⅰ下處于穩(wěn)定狀態(tài)。

邊坡工程；滑坡；處治方案；穩(wěn)定性；土工格柵；柔性支護(hù)

0　引言

滑坡作為一種地質(zhì)自然災(zāi)害，其對(duì)人類的危害性僅次于地震[1]，因此，對(duì)于邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題的研究一直是巖土工程領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性工作做了許多有意義的研究工作，也取得了許多有價(jià)值的研究成果[2-5]。然而，由于滑坡問(wèn)題的復(fù)雜性和多變形，在實(shí)際工程中還是避免不了對(duì)滑坡問(wèn)題進(jìn)行多次重復(fù)處治的現(xiàn)象[6]。因此，對(duì)于邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題應(yīng)首先進(jìn)行科學(xué)的分析和預(yù)測(cè)，從而提出科學(xué)、有效的處治方案。

1　工程概況

廣西某高速公路K409+310～600段路線橫切山脊，形成左右兩側(cè)兩個(gè)路塹挖

方邊坡。其中，自下往上，左側(cè)邊坡原設(shè)計(jì)為三級(jí)坡，坡率分別為1∶1、1∶1.25、1∶1.5，邊坡最大挖方高度約25.2 m，挖方段長(zhǎng)度約290 m，邊坡采用掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土防護(hù)。施工過(guò)程中，當(dāng)左側(cè)邊坡開挖至第一級(jí)邊坡坡頂時(shí)，由于2013年3～6月連續(xù)降水，且邊坡尚未及時(shí)封閉，導(dǎo)致K409+360～K409+430段第二～三級(jí)邊坡出現(xiàn)滑塌，后在持續(xù)暴雨天氣影響下，滑塌規(guī)模進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大，至2013年10月底，牽引K409+340～450段后方巖土體出現(xiàn)整體滑移。滑坡處橫斷面圖見圖1。

圖1　滑坡處橫斷面圖

根據(jù)鉆探及地質(zhì)調(diào)查，滑坡體分布高程為212～238 m，主滑方向長(zhǎng)度約60 m，底部寬度約110 m，滑動(dòng)面積約3 300 m2，厚度3.00～12.00 m，平均厚度約8.0 m，滑動(dòng)體積約2.6×104m3，屬中層牽引式滑坡。滑坡體巖性主要為黏土，土層結(jié)構(gòu)松散，橫向張拉裂縫發(fā)育，張開寬度3～15 cm，可探視深度0.5～1.5 m，走向基本垂直主滑方向，局部出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)形成若干級(jí)滑坡臺(tái)地。裂縫是雨水下滲的主要通道，暴雨后形成的眾多水柱，一方面大大降低土體抗剪強(qiáng)度，另一方面，飽水巖土體自重增加及靜水壓力增大，致使巖土體下滑力增大，對(duì)邊坡穩(wěn)定極其不利。

2　滑坡機(jī)理分析

在邊坡開挖后，邊坡前緣形成高陡的臨空面，巖土體應(yīng)力出現(xiàn)重分布，坡頂形成一定范圍的張拉應(yīng)力帶，坡體中下部局部出現(xiàn)應(yīng)力集中。且由于邊坡坡面未及時(shí)防護(hù)，在前期的連續(xù)強(qiáng)降雨等誘因下，邊坡坡

面巖土體軟化，強(qiáng)度急劇降低，邊坡淺層巖土體首先失穩(wěn)，發(fā)生滑塌，從而使上部巖土體失去支撐，牽引上部巖土體沿基面滑移，使斜坡巖土體產(chǎn)生裂縫和蠕變，雨水進(jìn)一步通過(guò)裂縫下滲，一方面大大降低土體抗剪強(qiáng)度，另一方面，飽水巖土體自重增加及靜水壓力增大，致使巖土體下滑力增大，最終造成整個(gè)滑坡的發(fā)生。

3　滑坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

邊坡主要在黏土層中出現(xiàn)滑移失穩(wěn)，土層多具高含水率、高液限性等特性，為高液限土土質(zhì)滑坡。根據(jù)地質(zhì)分析表明，巖層走向與邊坡走向基本相同，與左側(cè)高邊坡傾向相反，對(duì)左側(cè)邊坡穩(wěn)定性有利。但基巖面傾向與坡向一致，覆蓋土層有沿基巖面滑動(dòng)的可能。

勘察期間，滑坡邊界沒有進(jìn)一步擴(kuò)大，滑坡體后方?jīng)]有出現(xiàn)變形裂縫，滑坡體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，但滑坡體前緣堆積體坍塌時(shí)有發(fā)生，在雨季雨水浸泡及沖刷作用下，滑坡體前緣巖土體再次出現(xiàn)坍塌，亦或?qū)⒒麦w前緣巖土體清除，都將可能使滑坡體處于蠕動(dòng)發(fā)展階段，并進(jìn)一步使滑坡體后方巖土體出現(xiàn)更深的潛在滑動(dòng)面，使滑坡規(guī)模擴(kuò)大。因此，若不及時(shí)對(duì)滑坡進(jìn)行治理，將對(duì)高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生極大的危害。

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及反演，綜合確定滑動(dòng)帶強(qiáng)度參數(shù)取值如下：正常工況下c=8.7 kPa，φ=12.4；非正常工況Ⅰ，c=8.2 kPa，φ=12.0。按該參數(shù)，分別計(jì)算正常工況(天然狀態(tài))和非正常工況Ⅰ(飽水狀態(tài))下滑坡穩(wěn)定性及滑坡推力可知，正常工況下及強(qiáng)降雨工況下滑坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。強(qiáng)降雨工況下，滑坡推力最大，為854kN/m。

另對(duì)未滑坡區(qū)邊域選取三個(gè)剖面進(jìn)行潛在滑移面穩(wěn)定性分析，其結(jié)果如表1所示。由表1可知，在非正常工況下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)不滿足要求，且邊坡覆蓋層大多為高液限土，為避免邊坡在干濕循環(huán)后出現(xiàn)坍塌并牽引上部巖土體出現(xiàn)滑移，需對(duì)邊坡進(jìn)行特殊防護(hù)。

表1　穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

4　滑坡處治方案

4.1方案的比選

根據(jù)滑坡勘察報(bào)告可知，本滑坡體方量約2.6×104m3，是一個(gè)中層牽引式小型滑坡，最大剩余下滑力約854kN/m。但滑坡體在暴雨條件下仍有可能繼續(xù)蠕動(dòng)發(fā)展，滑動(dòng)規(guī)?？赡苓M(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)滑坡地質(zhì)條件分析，本滑坡治理的可選方案主要有卸載、錨索(桿)錨固、抗滑樁支擋、加筋土柔性體反壓支擋及這幾種方法的組合。各方案比較情況見表2(表中A表示方案好，B表示方案較好)。

表2　方案比較表

考慮本滑坡規(guī)模不大，建議在完全卸載滑坡體基礎(chǔ)上對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，經(jīng)初步對(duì)比，本著“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀”的設(shè)計(jì)原則，本滑坡治理方案擬采用方案2“完全卸載+土工格柵柔性支護(hù)體”。

4.2邊坡刷坡卸載方案

按照滑坡勘察報(bào)告推測(cè)滑面，對(duì)已滑動(dòng)區(qū)域，從下往上，第1～4級(jí)開挖坡比一般采用1∶1.5、1∶2.0、1∶1.5、1∶1.5；對(duì)于未滑動(dòng)區(qū)域或淺層滑塌區(qū)域，從下往上，第1～4級(jí)邊坡均按1∶1.5坡比刷坡，每8m高設(shè)一個(gè)臺(tái)階，平臺(tái)寬度一般第1級(jí)1.5～2m，第2級(jí)1.5～4.0m，第3級(jí)1.5m，每級(jí)坡高8m，第4級(jí)支護(hù)體頂按1∶1.75一坡到頂，按此坡比放坡，基本可將已滑動(dòng)巖土體完全清除。第一級(jí)坡腳開挖寬度視支護(hù)體寬度而定，一般為10m，大、小樁號(hào)兩端可適當(dāng)減小，按5～10m逐漸過(guò)渡。根據(jù)鉆探結(jié)果，坡腳往上2m范圍內(nèi)部分可能會(huì)出露全風(fēng)化巖或中風(fēng)化灰?guī)r，巖土性質(zhì)較好，可部分予以保留，為減少開挖工程量，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開挖揭露地質(zhì)情況適當(dāng)減小開挖寬度，沿傾斜基巖面將邊坡開挖呈臺(tái)階狀，但需保證基底開挖寬度≥8m(7m厚支護(hù)體及1m碎石排水層)。

4.3土工格柵柔性支護(hù)方案

柔性支護(hù)體填筑坡比從下往上依次為1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75、1∶1.75，平臺(tái)寬度≥1.5m，一般第1級(jí)2m，第2級(jí)4～6m，第3級(jí)1.5～3m。柔性支護(hù)體底寬一般第1～2級(jí)為10.0m(第1級(jí)坡腳3m以上范圍內(nèi)若遇中風(fēng)化灰?guī)r或全風(fēng)化基巖，可適當(dāng)減小其寬度，但最小仍應(yīng)≥7m)，第3級(jí)為5.5～10.0m，第4級(jí)3.5～6.0m，可根據(jù)不同地形條件及滑坡范圍適當(dāng)調(diào)整，但不同段落可根據(jù)不同地形條件及滑坡范圍適當(dāng)調(diào)整，K409+310～380段及K409+520～600段第1～2級(jí)支護(hù)體寬度可適當(dāng)減小，由10m逐漸過(guò)渡至5m。

5　邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

5.1計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)的確定

分別以K409+360、K409+395、K409+425、K409+460、K409+500五個(gè)橫斷面建立地質(zhì)模型，分別采用基于折線滑動(dòng)面和圓弧滑動(dòng)面的簡(jiǎn)化Bishop法及簡(jiǎn)化Janbu法進(jìn)行分析計(jì)算。

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、巖土參數(shù)反演及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，確定邊坡各巖土層物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)，如表3所示。

表3　巖土層物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)表

5.2計(jì)算結(jié)果

在正常工況條件及非正常工況Ⅰ(暴雨或連續(xù)降雨)條件下對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4　穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

從計(jì)算結(jié)果中選取K409+500橫斷面處的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，如圖2所示。

(a)圓弧滑面簡(jiǎn)化Bishop法(FS=1.147)

(b)折線滑面簡(jiǎn)化Janbu法(FS=1.227)

通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果可知，在采取“完全卸載+土工格柵柔性支護(hù)體”處治方案后，邊坡在天然狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在非正常工況Ⅰ(暴雨和連續(xù)降雨)情況下K409+310～600段處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

6　結(jié)語(yǔ)

某高速K409+310～K409+600段左側(cè)邊坡滑坡是由于在前期邊坡未及時(shí)防護(hù)的情況下出現(xiàn)連續(xù)強(qiáng)降雨等原因，使得邊坡坡面巖土體泡水軟化，巖土體力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)急劇降低造成的。邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：在采取“完全卸載+土工格柵柔性支護(hù)體”處治方案后，能夠保證邊坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在非正常工況Ⅰ(暴雨和連續(xù)降雨)情況下處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，在邊坡處治過(guò)程中，應(yīng)合理布置觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，采用全站儀、水準(zhǔn)儀及紅外儀、測(cè)斜儀等，對(duì)邊坡坡體水平位移、垂直位移以及變化速率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保邊坡整治工程的施工安全。

[1]謝宗運(yùn)，胡浩，竇健珍.百隆高速公路K1362+250～K1362+150段滑坡處治關(guān)鍵技術(shù)[J].西部交通科技，2012(10)：32-35.

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Application of Super-high Geogrid Flexible Supporting Body in Landslide Treatment

KUANG Bo

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

With the landslide at the left side of an expressway K409+301～K409+600 section in Guangxi as engineering background，this article analyzed the formation mechanism of this landslide，proposed the geogrid flexible supporting body treatment program，and calculated and analyzed the slope stability under this treatment program.The results showed that：the “Unloading+geogrid flexible supporting body” treatment program can ensure that the slope is in a stable state under natural state and non-nor-mal operating condition I.

Slope engineering；Landslide；Treatment program；Stability；Geogrid；Flexible support

U418.5+5

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.004

1673-4874(2016)05-0013-04

2016-04-28

匡波(1983—)，工程師，碩士研究生，主要從事巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作。