安徽地區沿江某高速公路滑坡治理分析研究

許 魁， 過年生

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

安徽地區沿江某高速公路滑坡治理分析研究

許 魁， 過年生

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

通過對滑坡地質概況、特征、形成及變形機理以及穩定性分析,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合的措施對滑坡進行綜合治理,具有一定的現實意義。

滑坡治理；支擋工程；研究分析

0 引 言

滑坡位于蕪湖地區某高速線43 km+100 m～43 km+200 m處。滑坡體寬約65～75 m,長約110 m,面積約2 800 m2,滑坡后已經卸載部分土方,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,應對其進行綜合治理。

1 滑坡體工程概況

1.1 工程地質概況

1.1.1 地形地貌及地層

滑坡區微地貌屬低丘,地面標高一般16～85 m。滑坡區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

根據勘察資料,滑坡區溶洞溶蝕發育,灰巖地層,多呈溶洞、溶孔、溶隙等巖溶形態,溶洞多為豎向發育,最大可達4 m,橫向發育一般,多為1～2 m,多為半充填狀,充填物為粘性土。

1.1.3 滑坡體地質概況

根據勘探資料,滑動帶厚度一般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IL約0.85～1.00,性質軟弱,見揉皺現象。滑動面呈船型,中上部較陡,下部及坡腳較緩,為復合面,滑坡主要沿巖土界面以及地下水位線滑出。滑坡體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南陵湖組(T1n)灰巖組成,呈折線型。

1.2 水文地質概況

滑坡區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 原設計工程方案

該處滑坡體下緣緊鄰地方排洪渠、居民區,原設計采用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,抗滑擋墻基礎入基巖0.5 m。施工期間發現,擋墻埋設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,開挖深基坑塌方嚴重,擋墻基礎不能入巖,原設計方案無法實施。需要對其變更設計。

3 滑坡穩定性評價

取典型剖面為代表對滑坡體進行穩定性分析,滑動帶力學參數結合試驗和反演法計算綜合確定[3-6]。具體力學參數見表2所列。

反演法取得的滑帶土強度參數(c、φ)及室內試驗取得的滑體物理參數(γ),根據規范[7-8],按(1)～(3)式,穩定性計算結果見表3所列。

表2 滑動帶力學參數

(1)

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

(2)

Ri=Nitanφi+ciLi

(3)

其中,Fs為穩定系數;θi為第i塊段滑動面與水平面的夾角(°);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塊段土的內摩擦角(°);Li為第i塊段滑動面長度(m);Ti為作用于第i塊段滑動面上的滑動分力(kN/m);Ψj為第i塊段的剩余下滑動力傳遞至i+1塊段是的傳遞系數(j=i)。

表3 滑坡穩定性計算結果

根據文獻[6]:① 穩定狀態,安全系數應該高于1.20。② 基本穩定狀態,安全系數為1.10～1.20。③ 欠穩定狀態,安全系數為1.00～1.10。④ 不穩定狀態,安全系數低于1.00。

根據穩定性計算結果,可以判明該滑坡經過卸載后,在天然工況下處于穩定狀態,飽水工況條件下處于欠穩定狀態;如進行路基加載,邊坡在天然工況下處于欠穩定狀態,飽水工況條件下處于不穩定狀態。

4 滑坡治理方案

4.1 治理方案比較分析

根據施工期間補勘資料,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40°,根據計算[7],路基加載后飽水狀態下滑坡推力可達1 190 kN/m。

考慮到滑坡的體積、下伏基巖巖性、巖溶發育狀況、工程造價等因素,同時施工現場受工期、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,對滑坡體下滑段進行卸載,通過開挖臺階,消除滑動面,采用透水性能較好的碎石土壓實填筑,坡腳采用5.0 m高趾板擋墻收縮坡腳,降低擋墻基礎所需承載力需求,同時為了避免侵占路側既有排洪渠,設置加筋路基,將路堤邊坡坡率由1∶1.5調整為1∶1.0。加筋帶長10 m,滿鋪處理,垂直間距1.0 m;后緣直接利用已經實施的擋墻進行支護,完善排水系統,確保路基不受沖刷和干燥狀態。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,存在導致上邊坡失穩風險,需加強施工期間施工組織,但工期較方案2縮短44.4%,較方案3縮短50%,而且工程造價僅為其的61.54%、53.33%,雖在滑坡清理過程中,存在導致上邊坡失穩風險,因此變更設計推薦采用了方案1, 具體設計方案詳見圖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+清除滑坡體方案穩定性計算

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

表5 滑坡加固處理后穩定性計算結果

5 結束語

根據滑坡的體積、下伏基巖巖性、巖溶發育狀況、工期、工程造價等因素,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,通過設置臺階,消除滑動面,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,經濟、社會效益明顯。

[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].工程地質學報，2002(10):339～342.

[3] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1992.

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

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

[6] 交通部第二公路勘察設計院.公路設計手冊——路基[M].北京：人民交通出版社，1996.

[7] JTG D30-2015,公路路基設計規范[S].

[8] JTG C20-2011,公路工程地質勘察規范[S].

[9] GB/T 50290-2014,土工合成材料應用技術規范 [S].

[10] GB 50330-2013,建筑邊坡工程技術規范[S].

2016-10-21；修改日期：2016-10-26

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

U418.52；U418.55

A

1673-5781(2016)05-0676-03