高邊坡填筑平臺滑坡機(jī)理分析及處理措施研究

屈學(xué)平 王桂生 常 星 韓福濤

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 合肥 230000）

1 前言

姜唐湖退水閘位于姜唐湖蓄（行）洪區(qū)末端，其設(shè)計(jì)行洪規(guī)模為2400.0m3/s，退水閘共16孔，每孔凈寬10.0m，采用鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，灌注樁基礎(chǔ)。管理平臺位于姜唐湖退水閘右岸，原地面高程18.5～19.5m左右，原設(shè)計(jì)方案為平臺頂高程28.2m，填筑高度8.7～9.7m，在新填筑的23m高程處設(shè)2m寬戧臺一道，戧臺以上設(shè)計(jì)邊坡為1∶2.5，其下為1∶3.0，2005年填筑完成，隨后該平臺淮河側(cè)坡面出現(xiàn)裂縫，并及時采取了削坡處理措施，將23.0m戧臺以上邊坡放緩至1∶3.5。至2006年上半年，邊坡變形仍未穩(wěn)定，隨即進(jìn)行了地質(zhì)勘探、設(shè)計(jì)分析等工作，確定平臺邊坡采用局部換土和加高壓重平臺至22.5m高程的治理措施，2007年5月上旬完成土方換填，6月中旬完成護(hù)坡工作。2007年主汛期過后，原位置又出現(xiàn)裂縫，后經(jīng)地質(zhì)補(bǔ)充取樣進(jìn)行試驗(yàn)，分析論證裂縫成因及其危害性，確定了填塘、加寬平臺和加強(qiáng)觀測等處理措施，有效保證了該軟弱地層邊坡的穩(wěn)定。

2 滑坡體地質(zhì)條件分析

2.1 地形地貌

勘察場地位于淮河左岸超河漫灘一級階地唐跺湖蓄洪區(qū)尾部馮家行，屬中朝準(zhǔn)地臺華北平原區(qū)南緣，臨近潁河入淮口，地勢較為平坦，地面標(biāo)高18.0～20.0m，堤防標(biāo)高28.2m，微地貌簡單，僅ZK03孔以南為2003年唐垛湖行洪時留下的深坑（底高程約為5.0m左右）以及ZK08、ZK11以南分布有最深處約3.8m的取土坑，面積較大。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

工程場地位于中朝準(zhǔn)地臺之華北坳陷南緣處于新華夏系第二沉降帶與秦嶺緯向構(gòu)造帶的復(fù)合部位。近代地震多發(fā)生在郯廬斷裂帶西，阜陽附近曾發(fā)生過4.0級地震，場地周圍雖有多次發(fā)震，但一般震級小于2.6級。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g（50年超越概率10%，相應(yīng)地震基本裂度為VI度）。

2.3 地層土性條件

工程區(qū)為潁河入淮口的淮河左堤（唐垛湖蓄洪區(qū)防洪堤）上，對岸為壽縣正陽關(guān)。自晚第三紀(jì)以來沉積了以河湖相為主的砂、泥質(zhì)沉積物，第四紀(jì)仍以沉降為主，連續(xù)沉積了以河湖相為主的粘性土、砂性土，屬于華北地層區(qū)。地表廣泛分布有晚更新統(tǒng)（Q3）沖積地層（以下敘述的⑤層土層屬于這種沖積地層），組成了河間平原堆積區(qū)。全新統(tǒng)（Q4）沖淤積地層（以下敘述的①～④層土層屬于這種沖淤積地層）分布于河流兩側(cè)及河湖洼地，組成泛濫堆積區(qū)，包括河漫灘及超河漫灘；同時潁河又是黃河南泛入侵淮河通道，在河漫灘、河間平原與河湖洼地表層留下了近代沉積的黃泛土。

2.4 滑動帶土體抗剪強(qiáng)度確定

為了確定可能存在的滑動帶土體的抗剪強(qiáng)度值，勘探工作中采用靜力觸探、十字板剪切、室內(nèi)反復(fù)慢剪等多種測試手段取得其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，結(jié)果見表1，從該表中可以明顯看出滑動帶土體軟弱、強(qiáng)度低、抗滑移能力差。

表1 滑動土體抗剪強(qiáng)度值表

表2 地基土承載力[R]、壓縮模量Es、抗剪強(qiáng)度C、Φ等指標(biāo)推薦值表

表3 邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

從表1可以看出，土體反復(fù)慢剪殘余強(qiáng)度與直剪強(qiáng)度相比較，有很大的降低。當(dāng)采用“反復(fù)慢剪殘余值”進(jìn)行邊坡穩(wěn)定核算時，其邊坡穩(wěn)定系數(shù)Ks要比采用“快剪”指標(biāo)計(jì)算得到的Ks值低得多。另外，從該表中還可以看出，重塑土的抗剪強(qiáng)度要比原狀土的高，這也是膨脹土一個特性，也就是膨脹土經(jīng)過完全結(jié)構(gòu)破壞后再壓實(shí)，其強(qiáng)度明顯提高。

3 裂縫成因分析

據(jù)滑坡體土工室內(nèi)外試驗(yàn)，場地各土層允許承載力[R]、壓縮模量Es，飽和快剪指標(biāo)C、Φ，滲透系數(shù)K、推測滑動帶反復(fù)慢剪指標(biāo)的建議值見表2。

2007年8月15日出現(xiàn)的裂縫是在特定條件下產(chǎn)生的，降雨期間由于雨水入滲，邊坡地下水位升高，當(dāng)河水位突然回落時，土體中滲透力再加上土體本身受水浸泡強(qiáng)度降低及土體膨脹性等綜合因素導(dǎo)致了裂縫的出現(xiàn)，若不及時采取處理措施，以后仍有可能再次出現(xiàn)裂縫，甚至產(chǎn)生滑坡。該工程的邊坡已進(jìn)行了局部換填非膨脹土和加高壓重平臺，至于平臺頂部局部又出現(xiàn)的裂縫問題存在兩方面原因：一是填土及其下臥層土體抗剪強(qiáng)度偏低，阻滑平臺沉降，造成潛在滑坡趨勢所致；二是原來的滑坡體可能尚未穩(wěn)定。對于后者原因尚待進(jìn)一步觀測、分析。

4 處理方案

4.1 處理措施

針對滑坡原因分析，對滑坡體采取了四項(xiàng)基本措施：（1）對平臺淮河側(cè)深塘通過比選填土或拋石固腳和加大阻滑平臺等措施，擇優(yōu)選擇處理方案，（2）根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算成果，加高加寬阻滑平臺并提高填筑質(zhì)量，（3）對平臺頂面表層建議采取防滲排水措施，防止干濕循環(huán)導(dǎo)致的土體強(qiáng)度降低，（4）在處理方案實(shí)施前，進(jìn)一步加強(qiáng)觀測。

4.2 穩(wěn)定計(jì)算

該工程選取斷面作為計(jì)算對象，計(jì)算方法采用瑞典圓弧法，施工完建期、水位驟降期采用總應(yīng)力法，正常運(yùn)用期采用有效強(qiáng)度法，邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表3。該樞紐工程主要建筑物等級為2級，其堤防等次要建筑物等級為3級，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）提出的土堤允許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常運(yùn)用條件下為1.20，非常條件運(yùn)用條件下為1.10。

計(jì)算結(jié)果為地質(zhì)報(bào)告中原狀土反復(fù)快剪指標(biāo)計(jì)算，由穩(wěn)定計(jì)算成果可以看出，各工況均無整體滑坡趨勢。

5 結(jié)語

該工程滑坡處理過程中，原設(shè)計(jì)管理平臺位于沖坑邊緣，但是施工完成的管理平臺正好坐落在沖坑上，因此認(rèn)為裂縫產(chǎn)生的原因與沖坑關(guān)系較大。由此，結(jié)合管理平臺邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果，采用了填塘、加高加寬阻滑平臺、加強(qiáng)平臺頂面防滲排水措施，以及加強(qiáng)觀測等綜合措施。截至目前，管理平臺邊坡運(yùn)行正常，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)良好■