淺談某公路滑坡及治理

劉芳芳

((河北地質職工大學,河北 石家莊 050081)

淺談某公路滑坡及治理

劉芳芳

((河北地質職工大學,河北 石家莊 050081)

公路滑坡現象對公路的安全使用造成了極大危害。介紹某公路左側滑坡的基本特征和地質概況,針對公路滑坡,采用直線滑動計算方法進行穩定性分析計算,采取土石方清坡、錨桿擋土墻、GAR2型柔性防護、漿砌片石擋土墻及排水工程等相應的工程治理措施,邊坡穩定性大大提高。

公路滑坡;穩定性;治理措施

華北地區南段某公路滑坡發育區段沿線物質成分多樣,地質結構極其復雜,地形切割破碎、山高坡陡,沖溝密布。出露巖石以花崗片麻巖為主,兼有少量碳酸巖、砂頁巖和較大面積的次生黃土,植被稀疏,水土流失嚴重,易在外動力因素誘發下產生地質災害。

隨著區域經濟聯系的日益密切,該路線交通量日益增多。在雨季期間,該路線某路段發生滑坡,導致斷交,嚴重地影響了沿線居民的日常出行及區域車輛的正常通行,盡快對本段滑坡路段進行治理,恢復道路正常通行并保證安全行車迫在眉睫。

1 滑坡概況

1.1 滑坡基本特征

滑坡位于該公路K57+000～K57+150段左側,滑坡為公路開挖施工形成,坡向143°～170°,主坡向155°,坡高10.46～26.04 m,平均坡高20 m,坡度30°～35°,平均坡度32°。沿滑坡方向長度約40 m,滑坡橫向寬度約150 m,厚度約2～4 m,滑坡體積約15 000 m3[1]。滑動帶為直線形,平面呈圈谷形,滑坡后壁高15 m,擦痕及磨光面清晰可見,后緣拉張裂縫寬0.5 m,兩側巖體破碎,兩側剪切裂縫寬0.3 m。滑動帶主要為云母片巖,與云母角閃片麻巖接觸帶其巖石力學強度較低,破碎較強烈,完整性差,云母含量較高,遇水軟化,形成一層剪切強度較低的軟弱面。滑體為軟弱云母片巖構成的碎裂巖體,滑床為云母角閃片麻巖。

1.2 工程地質

滑坡場區地形起伏大,切坡處于山腰部位,人工切坡產生了8 m的臨空面,使水土流失嚴重,呈現荒坡禿嶺。滑坡區公路邊坡為Ⅱ類巖土質邊坡,基巖產狀140°∠32°,與主坡向方向一致,是導致公路邊坡形成順層滑坡的因素之一。滑坡體為太古界南營組(Arn)云母片巖,層狀構造,節理裂隙發育,巖體破碎,厚度3～5 m,第四系松散堆積物廣泛分布于坡體上,主要成因為殘坡積層等;下伏巖體為太古界南營組(Arn)云母角閃片麻巖,塊狀構造,巖體完整。滑坡場區區域地貌屬中、淺褶皺侵蝕、剝蝕低山丘陵區,海拔443.7～531.8 m。

1.3 水文地質

該區地下水主要為基巖裂隙水,主要受大氣降水補給,并通過蒸發及沿裂隙向地勢低處排泄。該地下水分布廣泛,水量豐富。勘查期間正值雨季,裂隙面有水滴滲出。切坡坡腳的填土中有少量上層滯水,但未見明顯地下水位。在暴雨期間,滑動帶飽水、強度急劇降低,導致滑體沿下伏巖體發生滑動,后緣拉裂,雨水加速滲入坡體,導致滑坡變形加劇,其運動形式以滑塌為主,直至達到切坡巖土體自然休止角。

1.4 成因分析

經分析,主要是由于大強度降雨造成破碎帶富水,引起上部破碎巖體沿下伏巖體發生滑動。首先,由于云母片巖底部巖體破碎,云母含量高,親水性強。滑動帶為云母片巖與云母角閃片麻巖接觸帶,遇水易軟化、風化、崩解。巖體界面(滑面)整體向路基傾斜,傾角25°～35°。當大氣降雨形成地表水入滲至該面后,由高向低徑流、運移,巖體軟弱分界面易于形成潛在滑面。軟弱破碎遇水易軟化的云母片巖構成的順向坡是變形邊坡的物質基礎,人工切坡是誘發邊坡變形破壞的主要外部動力條件。切掉了坡腳相對完整巖體的阻滑段,使原本基本穩定的邊坡趨于不穩定狀態,為邊坡變形提供了滑移臨空條件。由于上部軟弱破碎云母片巖與下部相對完整較堅硬云母角閃片麻巖工程與水文地質特性存在明顯差異,其接觸界面為潛在滑動帶的形成提供了有利條件,大強度降雨滲入坡體向坡腳徑流、運移,潺流不斷的地下水作用是邊坡變形破壞的關鍵內因。由于該公路修建切坡,使上部巖體產生了大量裂隙,形成較為高陡的臨空面,同時傾角大約30°的巖層傾向路基,且未加支擋防護,坡頂未設置截導水工程防護,導致7月暴雨期間大強度降雨入滲至云母片巖與云母角閃片麻巖接觸帶富集徑流、運移,致使軟弱破碎云母片巖與巖性接觸滑動帶飽水,受地下水浸泡,力學強度急劇降低,在降雨入滲地下水壓力與飽水巖土體重力作用下,導致潛在滑動帶逐漸貫通,最終產生順層滑移變形破壞?中交遠洲交通科技集團有限公司,某公路路塹邊坡災害治理說明書,2012。。

2 滑坡體穩定性計算

2.1 計算參數取值

在地質參數建議值的基礎上,考慮永久性邊坡抗剪強度的時間效應(《建筑邊坡支護技術規范》(DB50/5018—2001)),確定滑坡體設計參數取值如表1。

表1 滑坡體穩定計算參數取值一覽表

2.2 穩定性計算

由于是單個滑動面,采用了直線滑動計算方法進行計算。根據滑坡情況,選取K57+075橫斷面作為計算斷面,建立模型如圖1。

其中左側邊坡上部為厚度約2～4 m的云母片巖,是滑坡體的主要構成巖體,下伏為云母角閃片麻巖,較為堅硬完整,是滑坡床。從滑坡后緣到前緣長約40 m,滑坡寬度約150 m。

圖1 滑坡穩定性模型Fig.1 Model of landslide stability

根據實際情況可以確定,滑坡為直線型滑坡,滑動面為巖層間軟弱泥質夾層。

(1) 計算參數的確定。由于上部滑體為云母片巖,在雨水充分浸泡情況下吸水飽和,強度降低很快,根據經驗飽水后的云母片巖層間粘聚力C值取20 kPa,φ=10.2°,根據試驗資料,容重為27 kN/m3。

滑床為云母角閃片麻巖,較為堅硬完整,取層間粘聚力C=40 kPa,φ=28°,容重為27 kN/m3。

(2) 計算公式。由于滑坡體為沿著軟硬巖層交界面軟弱結構面滑動,且該結構面較為平滑順直,滑面為平面,故滑坡的計算采用折線法計算滑坡安全系數K,其計算公式如下:

式中:W為變表體質量;C為滑面粘聚力;H為坡高;α為潛在滑面沿滑動方向的傾角;φ為滑面摩擦角。

以上參數H約為5 m(滑坡體下緣到公路面的高差),α=30°,C=20.0 kPa,φ=10.2°,W=40×3×1×27=3 240 kN(每米寬度的滑坡體重度)。

(3) 滑坡穩定性及推力計算結果。由于滑坡體厚度較為均勻,滑面平順,滑體劃為一個滑塊。

滑坡體下滑力:N=W×sinα=1 620 kN;

抗滑力:F=C×H/sinα+W×cosα×tanφ=704.9 kN。

根據計算,K=0.44<1.0,表明滑坡不穩定,與現場情況符合,表明參數取值較為合理。

(4) 下部巖體穩定性及推力計算結果。參數H約為15 m(開挖防護邊坡與滑帶交叉處到公路面的高差),α=30°,C=40 kPa,φ=28°,W=40×5×1×27.0=5 400 kN(每米寬度的滑坡體重度)。

滑坡體下滑力:N=W×sinα=2 700 kN;

抗滑力:F=C×H/sinα+W×cosα×tanφ=3 686.6 kN。

根據計算,K=1.37,表明下部巖體較為穩定,不會產生整體失穩。可結合現場調查的巖體結構及裂隙分布,在巖體完整性較差的地段加強防護。

3 治理措施

治理滑坡的一般工程措施主要有以下三個方面:①消除或削弱使斜坡穩定性降低的各種因素;②降低滑坡體的下滑力和提高滑坡體的抗滑力;③保護附近建筑物的防御措施。在滑坡治理中,單一的工程措施往往不是最佳方案,因而常采用多種工程措施組合起來進行綜合治理。根據該滑坡特征,以及上部滑坡體云母片巖的不穩定、下部云母角閃片麻巖體穩定的計算結果,采用土石方清坡、錨桿擋墻、GAR2型柔性防護、漿砌石擋土墻及排水工程綜合治理措施。總體施工順序為:先進行土石方清坡,修整邊坡坡面,打入錨桿,澆筑混凝土擋墻,然后安裝GAR2型柔性防護網,最后砌筑排水溝。施工分段交叉進行,以便于形成多個工作面,保證工期和施工安全。

3.1 土石方清坡

土石方刷坡前后利用全站儀進行詳細、精確的測量;挖方邊坡嚴格按照自上而下順序分級開挖邊坡,開挖過程中及時跟蹤記錄開挖揭示的坡面巖體工程地質信息,掌握邊坡動態,保證施工安全[2]。總的施工順序:修筑施工便道→清除綠化植被、清障→土石方開挖→外運。要求在土石方施工時使用足夠數量的大功率機械進行連續施工,臨時用地和臨時排水溝等設施穿插進行。

3.2 錨桿擋土墻

實施前先修整邊坡坡面、制作安裝邊坡及坡面排水設施[3]。錨桿孔位用皮尺和鋼卷尺測定孔位,孔距為2 m;按設計深度鉆鑿錨桿孔并清孔,孔深為7 m,孔內長度6.5 m,墻體連接部分長度為0.6 m。然后,注漿并插入錨桿,漿液采用水灰比0.45～0.50的純水泥漿,水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥,確保漿液飽滿,在進行下一道工序前注漿體養護7天。最后,進行人工坡面開鑿槽模,按圖進行鋼筋綁扎,并立模現澆肋柱及墊塊,構件拆模后保溫養護,養護時間為7天。

3.3 GAR2型柔性防護

實施前先對坡面防護區域內的浮土及浮石進行清除或局部加固,放線測量確定錨桿孔位,孔間距為3 m,并在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環套長度的凹坑,一般口徑20 cm,深20 cm,按設計深度鉆鑿錨桿孔并清孔,孔深應比設計錨桿長度長10 cm,孔徑為45 cm。然后注漿并插入錨桿,漿液采用水灰比0.45～0.50的純水泥漿,水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥,確保漿液飽滿,在進行下一道工序前注漿體養護7天;安裝縱橫向支撐繩,張拉緊后兩端各用2～4個繩卡與錨桿外露環套固定連接。最后,從上向下鋪設鋼繩網并縫合,縫合繩為Φ8鋼繩,每張鋼繩網均用一根長約22 m的縫合繩與四周支撐繩進行縫合并預張拉,縫合繩兩端各用2個繩卡與網繩進行固定聯結。

3.4 漿砌片石擋土墻

擋土墻為漿砌片石砌筑,頂寬1.0 m,底寬1.6 m,擋墻基礎以基巖為宜,入巖深度一般為1.2 m,每10 m設一道沉降縫。

3.5 排水溝

排水溝斷面尺寸采用60 cm×40 cm,水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥;砂選用粒徑≤3 mm的河砂,確保漿液飽滿;砌體所用的石料選用質地堅實、無風化的石塊。

4 結語

通過對滑坡體的綜合治理,邊坡體穩定性大大提高,能保證變形在暴雨時達到相應安全系數,有效改善區域內行車條件。同時降低甚至消除滑坡、泥石流等不良地質的安全隱患,有利于公路的運營和養護,保護了生態環境,具有較大的社會效益和經濟效益。

[1] 中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規范:GB50021—2001[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[2] 姜正暉,麻輝東,張超暉.某山區公路滑坡治理[J].浙江交通科技,2003(3):8-9.

[3] 冶金部建筑研究總院.土層錨桿設計與施工規范:CECS22∶90[S].北京:中國建筑工業出版社,1990.

(責任編輯：于繼紅)

Discussion on Highway Landslide and its Treatment

LIU Fangfang

(HebeiVocationalCollegeofGeology，Shijiazhuang，Hebei050081)

The phenomenon of highway landslide has caused a great harm for the safety of the highway.The author mainly introduces the basic characteristics and the geological conditions of a left-side highway landslide，and adopts linear sliding calculation method to analyze and calculate the stability，takes the corresponding engineering measures such as earth-rock slope，anchor retaining wall，GAR2 flexibility protection，masonry retaining wall and drainage engineerings to improve the stability of the slope.

highway landslide； stability； treatment measures

2015-12-14;改回日期:2016-03-23

劉芳芳(1980-),女,講師,地質工程專業,從事工程地質、地質礦產方面的教學工作。E-mail:59221297@qq.com

P642.22; U416.1+63

A

1671-1211(2016)05-0709-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.009

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1433.004.html 數字出版日期:2016-08-10 14:33