劉慧(甘肅省天水公路管理局,甘肅天水 741000)
G310線天巉公路王甫梁隧道出口山體滑坡處治
劉慧
(甘肅省天水公路管理局,甘肅天水 741000)
天巉公路(甘 肅省天水市至定西巉 口)是國道主干線連云港至霍爾果斯的組成路段,于2001年12月建成通車,全長193.14公里,全線按二級汽車專用公路標準設計,王甫梁隧道位于天水市秦安縣北部王鋪村附近的G310線K1530+300處。通過對G310 線天 巉公路王甫梁隧道出口山體滑坡的多年監測,對其成因、特征做了分析,采取了相應的處治措施。
山體 滑坡 處治
王甫梁隧道當年修建該隧道開挖所形成的邊坡,在后期降雨等的影響下,分別于其出口上方形成了1#和2#兩處滑坡。1#滑坡體前緣變坡護面墻已完全破壞,后緣已形成多級平臺,雜草叢生,地形呈臺階狀展布的圈椅狀陡坎明顯,四周裂縫分布密集;2#滑坡處,隧道出口門洞局部出現張裂縫,坡體前緣擋墻、管理站房屋破壞變形嚴重,滑坡體多次進行臨時維修處理后形成陡坎,中部生長有雜草,地形呈斜坡狀展布的圈椅狀陡坎明顯,四周有裂縫分布。滑坡嚴重影響了該公路的安全運營。
2.1 地形地貌
項目區地貌單元屬黃土梁峁區,坡體表面凹凸不平,雜草叢生,地形呈波狀起伏,整體呈東高西低,坡體標高介于1783m—1818m之間,相對高差35m,坡度30°左右。
2.2 氣象水文
項目區地處中緯度地區,屬濕陷性黃土地帶,土質疏松,滲水性極強。氣候屬隴中南部溫帶半溫潤氣候,秦安縣全縣各地平均氣溫10.4℃,垂直氣候差異明顯,小氣候差異大,氣溫日差較大,春季升溫快,秋季多連陰雨,冬季較寒冷。年平均降水507.3mm,最高939.4mm,降水分布不均,7—9月份為強降雨季,持續的降雨使得坡體地下水位不斷上升,土體含水趨于飽和,巖土體強度下降,斜坡穩定性下降,最終導致斜坡失穩,產生滑坡。
2.3 滑坡體性質和特征
2.3.1 1#滑坡
(1)滑坡形態及變形特征。1#滑坡體位于隧道出口左側斜坡上,斜坡為一老滑坡體,新滑坡為老滑坡體上局部復活。坡體地形起伏較大,前部坡體坡度45°,后部陡壁35°~50°,整體坡度35°左右。平面上呈“舌狀”,圈椅狀地貌特征明顯。在滑坡中上部和中下部形成兩級滑坡平臺,平臺范圍較大,長約30m,寬約3m?;虑熬壩挥趪繥310線王甫梁隧道出口處,相對高程約1780.0m,后緣位于黃土斜坡陡坎下,高程約1805.0m,前后高差約25m;影響公路長度約130m,主滑方向為NE25°。新滑坡滑動面平均埋深為10.0m,縱長約50m,寬約100m,滑坡體面積約4500m2,體積約2.4萬m3。老滑坡滑動面平均埋深為15.0m,縱長約80m,寬約100m滑坡體面積約7000m2,體積約5萬m3。公路走向與滑動方向近于垂直。
(2)地層結構特征。根據地勘揭露,滑體主要由第四系上更新統黃土組成,主要成分為粉質粘土,可塑~軟塑狀,松散、濕~飽和狀?;w地下水的存在一方面加大土體重量,另一方面軟化軟弱結構面(滑帶),降低抗剪強度,為滑坡的形成創造了有利條件?;瑤翞榉圪|粘土:黃褐色、灰色,礦物成分以泥質礦物為主,巖芯呈土狀?;矠槿L化泥巖:淺紅色,礦物成分以泥質礦物為主,原巖結構構造已完全破壞,巖芯呈土狀,手捏易碎。
(3)破壞變形特征。滑坡體前緣受公路施工開挖影響,局部滑塌致坡度陡,自然坡率35°~45°。前緣已形成剪出口?;虑安吭瓝鯄Γ芑麦w擠壓已破壞;坡體中部的地形相對平緩,由階梯型滑動平臺組成,坡面裂縫、錯落臺坎較多自然坡度5°~20°;滑坡體后部地形相對較平坦,滑坡后緣位于黃土斜坡陡坎下,受滑坡下滑影響形成一級平臺,植被較發育;越過滑坡體后緣再向滑坡體上部延伸并向兩側追索,上部未發現斜坡有變形跡象,兩側變形跡象明顯?;麦w右側出現寬約3~7cm長約1.0m的裂縫,滑坡體左側出現滑塌,局部出現出水點,水量不大?;麦w后部地形相對較緩,滑坡后緣位于斜坡陡坎下便道旁,受滑坡下滑影響形成橫向裂縫,滑坡后緣上部磚廠未見裂縫痕跡;越過滑坡體后緣再向滑坡體上部延伸并向兩側追索,上部為磚廠內未發現斜坡有變形跡象,兩側變形跡象明顯?;麦w左側為一小溝,勘察期間溝中未見有水。
2.3.2 2#滑坡
(1)滑坡形態及變形特征。該滑坡位于隧道出口上方斜坡上。坡體地形起伏較大,前部坡體坡度25°,后部陡壁25°~35°,整體坡度35°左右。平面上呈“舌狀”,圈椅狀地貌特征明顯。在滑坡中上部和中下部形成兩級滑坡平臺,平臺范圍較大,長約35m,寬約3m?;虑熬壩挥趪繥310線王甫梁隧道管理站處,相對高程約1783.0m,后緣位于黃土斜坡陡坎下,高程約1818.0m,前后高差約35m,主滑方向為289°,該滑坡滑動面平均埋深為10.0m,滑坡長約100m,寬約90m,滑坡體面積約9000m2,體積約4.5萬m3。公路走向與滑動方向近于平行。
(2)地層結構特征。根據地勘揭露,滑體主要由第四系上更新粉質粘土組成,可塑~軟塑狀,濕~飽和狀,局部含少量的鈣質結核和鐵錳質斑點,成分不均一。滑體地下水的存在一方面加大土體重量,另一方面軟化軟弱結構面(滑帶),降低抗剪強度,為滑坡的形成創造了有利條件。
滑帶土為粉質粘土:黃褐色、灰色、深灰色,礦物成分以泥質礦物為主,巖芯呈土狀,手捏易碎,加有鈣質結核及少量碎石。
滑床為全風化泥巖:淺紅色,礦物成分以泥質礦物為主,原巖結構構造已完全破壞,巖芯呈土狀,手捏易碎。
(3)破壞變形特征?;麦w前緣受施工開挖影響,局部成為斜坡,坡度較陡,自然坡率35°~45°。前緣已形成剪出口?;虑安吭o面墻及管理站房屋,受滑坡體擠壓已破壞;滑坡體中部地形為波浪形相對較緩,由階梯型滑動,條狀平臺組成,坡面裂縫、錯落臺坎較多,自然坡度5°~20°,受滑坡影響地表原排水溝大部分已破壞。
3.1 1#滑坡
新滑坡屬小型中層推移式堆積層滑坡,滑坡體目前基本已發生滑動,滑坡周界裂縫已貫通,剪出口已基本出現。從變形跡象看,處于擠壓--滑動階段,為極限平衡—不穩定狀態。老滑坡屬中型中層推移式堆積層滑坡,后緣出現裂縫和變形強烈,受強降雨影響是誘發坡體產生滑動的主要因素。從變形跡象看,老滑坡現處于擠壓蠕動動階段,為不穩定狀態。隨著時間的推移及雨水下滲,該滑坡隨時有滑動的可能,一旦滑動,滑坡堆積體勢必造成G310公路路面堵塞,給過往車輛和行人帶來嚴重影響,必須盡快對其治理。
3.2 2#滑坡
該滑坡屬中型中層推移式堆積層土體滑坡,滑坡體基本已發生滑動,滑坡周界裂縫基本貫通,剪出口已基本出現。從變形跡象看,處于擠壓--滑動階段,為極限平衡—不穩定狀態。受強降雨影響是誘發坡體產生滑動的主要因素。隨著時間的推移及雨水下滲,該滑坡隨時有滑動的可能,一旦滑動,受推力影響,隧道出口明洞部分會出現變形張裂縫,給隧道管理站帶來安全隱患,須盡快對其治理。
4.1 明洞
經論證取用接長隧道明洞方案,為不影響G310正常通車,采用預制安裝拱式明洞,用錨桿將現有的護面墻、排水溝與拱臺錨在一起,共同受力,拱圈用與隧道等寬等高的半圓弧形,拱內弧半徑5.43米,與現有路面凈高7.0米。設計荷載:拱頂覆蓋2米厚填土。預制拱圈、現澆拱圈采用C 30混凝土,拱臺采用C25混凝土。拱圈采用凈跨徑10.86米,矢跨比1/2,凈矢高5.43米,拱頂填土高200厘米,實腹圓弧無鉸拱,拱圈采用分條預制吊裝施工,預制拱圈安裝后再在上面由拱腳向拱頂澆筑1.05米至15厘米厚現澆層組合成變截面拱。拱與隧道出口間設置2厘米變形縫,因隧道出口是切竹式,與拱相接處拱圈變寬部分利用已安裝的預制拱圈立?,F澆一梯形拱圈來實現,不搭拱架。
4.2 放坡卸載+回填反壓
1 #滑坡按三級放坡卸載,一級坡面坡比1:1,坡高7.0~10m,二級坡面坡比1:1.5,坡高8.0~10m,三級坡面坡比1:0.3,坡高1.0~2.0m,坡面平臺采用水平和5%坡率兩種方式設置,坡面平臺寬度均不小于3.0m。在滑坡前緣原道路上新建72m長明洞,洞頂和洞側及原隧道管理站場地均回填土方,分層壓實,在滑坡坡腳形成反壓。2#滑坡按三級放坡卸載,每一級坡面坡比均為1:1.25,坡高5.0~8m,坡面平臺采用水平方式設置,坡面平臺寬度均不小于3.0m。原隧道管理站場地回填土方,分層壓實,在滑坡坡腳形成反壓。1#滑坡右側小型滑塌按三級放坡卸載,一級坡面坡比1:1,坡高10m,二、三級坡面坡比1:0.75,坡高5.0~6.0m,坡面平臺采用水平方式設置,坡面平臺寬度均不小于3.0m。
4.3 漿砌片石防護、截水溝、盲溝、急流槽、排水孔及綠化等
滑坡卸載放坡和反壓回填形成的邊坡坡面上采用漿砌片石防護;于卸載、回填反壓后地表設置梯形混凝土現澆截水溝;于截水溝溝底設置碎石盲溝;截水溝設置段落內地表坡度大于10%的需通過急流槽過渡排入天然溝渠;于地表有明顯出水點處及2號滑坡卸載坡面和原有左側護面墻處設置仰斜式排水孔,疏導土體內部存水;卸載及回填坡面防護及排水系統施工結束后,整平坡間平臺及回填區地表,播撒草籽進行綠化,草籽構成按早熟禾:黑麥草:高羊茅=5:1:4,15g/㎡,共需153Kg草籽。
通過采取洞口接長隧道明洞方案及相應的附屬設施處治后,王甫梁隧道口的山體滑坡從根本上得到了有效控制,外觀上也有了很大改觀,從而保證了王甫梁隧道的正常使用,進而保障了G310線天巉路整個路段的正常運營。