某二級(jí)公路改建工程K14滑坡處治設(shè)計(jì)及效果分析

溫 海 峰

(廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510635)

某二級(jí)公路改建工程K14滑坡處治設(shè)計(jì)及效果分析

溫 海 峰

(廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510635)

以某公路工程滑坡處治設(shè)計(jì)為例，通過(guò)認(rèn)真分析邊坡巖土體變形機(jī)制和失穩(wěn)機(jī)理，充分考慮了各方面影響因素后，決定采用抗滑樁支擋，結(jié)合截排水的綜合治理措施，經(jīng)運(yùn)營(yíng)觀察表明，處治效果良好。

滑坡處治，穩(wěn)定分析，抗滑樁，綜合處治

0 引言

在公路工程的路基邊坡勘察、設(shè)計(jì)、施工中，對(duì)地質(zhì)勘察工作提出了明確、具體的要求，但因邊坡工程涉及到水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程等多個(gè)學(xué)科[1-3]，因技術(shù)手段的限制，在勘察階段，往往難以完全確定邊坡內(nèi)部的特性，因此，在設(shè)計(jì)中，對(duì)滑坡等設(shè)計(jì)應(yīng)采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法[4]，在路基施工階段，依據(jù)施工信息，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的完善工作[5]。本文依據(jù)某二級(jí)公路改建工程的滑坡處治[6]，分析其變形失穩(wěn)機(jī)理，并提出處治措施，評(píng)價(jià)方案的處治效果。

1 滑坡形態(tài)規(guī)模和變形特征

滑坡位于新建銅李路右側(cè)，滑坡體前方為板橋鄉(xiāng)茍皮壩村部分村民居住區(qū)，該滑坡位于前緣公路開挖路基形成的凹槽和后緣平臺(tái)間的緩坡地帶，場(chǎng)地地形西高東低，斜坡自然坡角10°～30°。滑坡前緣地面高程為651.40 m～665.01 m，后緣地面高程為690 m～698 m，相對(duì)高差約為50 m，滑坡中部形成寬2 m～20 m，標(biāo)高678 m左右的平臺(tái)。距滑坡后緣平距約20 m左右分布高程702 m～709 m的平臺(tái)，目前為當(dāng)?shù)卮迕窀N的稻田，兩側(cè)亦為斜坡，屬構(gòu)造剝蝕低山地貌(見圖1)。根據(jù)地表工程地質(zhì)測(cè)繪及鉆探成果表明：本場(chǎng)地上部土層主要為第四系塊石土(Qdel)，厚5.60 m～11.80 m。下伏基巖為志留系下統(tǒng)頁(yè)巖，揭露最大厚度8.20 m。場(chǎng)地地下水主要為松散層孔隙水和基巖風(fēng)化裂隙水。場(chǎng)內(nèi)存在有少量地下水，具有就近補(bǔ)給、就近排泄的特點(diǎn)。

銅李路K14+130～K14+380滑坡原處治設(shè)計(jì)采用清方+錨桿格子梁+路塹墻+截排水措施，于2007年9月開始施工，次年3月完成路塹墻，坡面錨桿格子梁防護(hù)及坡頂截排水工程和坡體仰斜式排水孔尚未實(shí)施。隨后遇雨季坡面出現(xiàn)垮塌和滑移現(xiàn)象。

滑坡后緣拉張裂縫斷續(xù)分布，南段后緣滑裂壁明顯，后緣高程約690 m～698 m。剪出口主要為公路右側(cè)擋墻，西南段東側(cè)滑坡舌明顯，前緣高程約651 m～665 m，滑坡兩側(cè)邊緣均有裂隙，滑坡邊界明顯。滑坡區(qū)地形西高東低，分布高程651 m～698 m，前后緣高差約47 m，主滑方向長(zhǎng)約85 m，寬225 m，面積1.83×104m2，滑體平均厚度8.50 m，體積15.56×104m3，為中型淺層土質(zhì)滑坡，根據(jù)地面裂縫調(diào)查判定，滑坡主滑方向126°，與公路走向近于垂直，平面呈似“弓”形。

根據(jù)滑坡邊界特征、形態(tài)特征及變形特征綜合判定，滑坡力學(xué)性質(zhì)為推移式。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及鉆探勘察，可以確定滑坡的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征如下：

1)滑體：滑體物質(zhì)主要為塊石土，縱向上具前、后緣較薄，中部厚的特點(diǎn)，勘探點(diǎn)揭露厚度為2.60 m～11.60 m，呈松散～稍密狀。

2)滑面：滑面主要為基巖頂面，前、后緣位于塊石土內(nèi)部，本次鉆孔揭示滑帶土明顯，其碎石中多見有磨光面，一般粉質(zhì)粘土含量較高，呈可塑狀，鉆進(jìn)中垮孔嚴(yán)重，厚度一般0.50 m～0.90 m。

3)滑床：該滑坡之滑床由志留系下統(tǒng)(S1)頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r構(gòu)成。滑床形態(tài)從橫向看，南側(cè)略低，北側(cè)稍高，縱向上呈折線形，與地表形態(tài)比較一致。

2 滑坡變形機(jī)制和穩(wěn)定性分析

2.1 滑坡變形機(jī)制

據(jù)調(diào)查，滑坡區(qū)在公路施工前未出現(xiàn)滑移變形，2005年路基部分開挖后，即出現(xiàn)土體沿土層內(nèi)部的滑坡，經(jīng)勘察，設(shè)計(jì)及施工治理(削方減載、坡腳重力式擋墻、錨桿、排截水工程等，其中錨桿尚未施工，排截水工程亦未完工)，至2008年4月未出現(xiàn)明顯變形，經(jīng)5月23日的大暴雨作用后，滑坡體出現(xiàn)了拉裂隙，隨后斜坡土體出現(xiàn)了滑移。滑坡變形特征明顯，在暴雨的作用下有向后緣進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)，K14+190～K14+300有出現(xiàn)整體滑移將已有擋墻完全破壞的可能。

該滑坡的形成，是由其地形地貌、地層巖性、大氣降雨及人類工程活動(dòng)共同作用的結(jié)果。其主要誘發(fā)因素為原設(shè)計(jì)治理工程未施工完畢(錨桿未施工、排截水工程未完工)，暴雨作用下，地下水滲入滑帶中，使滑帶土飽和，降低其抗剪強(qiáng)度，同時(shí)大量的雨水滲入土體中，增加了滑體重度，即出現(xiàn)了土體的滑移，產(chǎn)生推移式滑動(dòng)。

2.2 滑坡穩(wěn)定性分析

據(jù)極限平衡原理，采用條分法分別對(duì)自然工況下和暴雨工況下滑坡的穩(wěn)定性和剩余下滑力進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，巖土物理力學(xué)參數(shù)取值如下：

滑體內(nèi)崩坡積碎塊石土：

天然容重19.58 kN/m3，飽和容重22.5 kN/m3；

天然抗剪強(qiáng)度C=27.3 kPa，φ=17.6°；

飽和抗剪強(qiáng)度C=19.60 kPa，φ=14.0°；

滑帶土：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：1—1′～4—4′剖面段天然工況C=14.0 kPa，φ=14.5°；暴雨C=10 kPa，φ=13.5°；5—5′～7—7′剖面段天然工況C=15.5 kPa，φ=16.4°；暴雨C=14.5 kPa，φ=15.3°。

計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 折線法滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

1—1′,2—2′和3—3′坡面滑坡產(chǎn)生了較大變形，能量得到一定釋放，其穩(wěn)定系數(shù)相對(duì)較大，該段滑坡處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，3—3′,4—4′,5—5′,6—6′剖面滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.88～1.13之間，滑坡處于不穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡仍有滑動(dòng)變形的趨勢(shì)。現(xiàn)斜坡整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，不同位置其穩(wěn)定狀態(tài)略有差異。

根據(jù)計(jì)算知道：天然工況下，滑坡穩(wěn)定程度較差，暴雨工況下滑坡穩(wěn)定極差。設(shè)計(jì)剩余下滑力取支擋位置剩余下滑力，取暴雨工況條件下，安全系數(shù)Fs=1.15時(shí)剩余下滑力作為設(shè)計(jì)取值。

3 滑坡綜合處治措施

3.1 防治工程設(shè)計(jì)參數(shù)選取

防治工程設(shè)計(jì)參數(shù)包括抗滑工程荷載，其中工程荷載包括自重、暴雨等。

1)自重：滑體重量在天然狀態(tài)下取天然容重，飽水狀態(tài)下將按滑體土100%飽水進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和評(píng)價(jià)，滑體上修排水溝后，考慮其作用的有效性，滑體土飽水容重取80%飽水時(shí)的容重進(jìn)行推力計(jì)算。2)暴雨：滑坡區(qū)，雨季長(zhǎng)，多為連續(xù)降雨，大到暴雨，雨水滲入滑體，使滑體飽水，容重增加，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低，使其變形加劇。

3.2 設(shè)計(jì)工況及安全系數(shù)的選取

1)設(shè)計(jì)工況選取。根據(jù)滑坡區(qū)地理?xiàng)l件及周邊環(huán)境條件，選取以下兩種工況：工況一：天然狀態(tài)+自重；工況二(設(shè)計(jì)工況)：暴雨?duì)顟B(tài)+自重。2)各種工況下安全系數(shù)的選取。根據(jù)JTJ D30—2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：二級(jí)公路滑坡的安全系數(shù)應(yīng)采用1.15～1.20；考慮多年暴雨的附加作用影響時(shí)，安全系數(shù)可適當(dāng)折減0.05～0.1。

根據(jù)上述規(guī)定，本次滑坡在天然工況下安全系數(shù)取K=1.20；暴雨工況下安全系數(shù)取K=1.15。巖土參數(shù)取值如表1所示。

3.3 處治方案設(shè)計(jì)

根據(jù)該滑坡實(shí)際情況，綜合分析各種情況后，滑坡處治充分采用以抗滑樁作為主要支擋結(jié)構(gòu)，結(jié)合清方+截排水措施和坡面防護(hù)措施的綜合處治方案。

抗滑樁工程：主要采用鋼筋混凝土人工挖孔樁進(jìn)行支擋。在滑坡中除公路外側(cè)路肩位置布設(shè)一排C30鋼筋混凝土抗滑樁，抗滑樁長(zhǎng)軸滑坡變形方向布置；根據(jù)不同斷面情況，分別采用A型抗滑樁和B型抗滑樁。

A型抗滑樁布置于1—1′斷面、2—2′斷面、3—3′斷面、5—5′斷面、6—6′斷面、7—7′斷面，截面1.5 m×2.0 m，樁間距采用6.0 m；4—4′斷面采用B型樁，截面1.75 m×2.5 m。抗滑樁工程處治立面圖如圖2所示。

在此基礎(chǔ)上，修復(fù)路塹墻，增設(shè)護(hù)面墻，加強(qiáng)坡面綠化防護(hù)，滑坡范圍內(nèi)清除松動(dòng)易滾落巖體后進(jìn)行植草防護(hù)；坡面張拉裂縫采用粘土進(jìn)行封填，完善截排水措施。

4 結(jié)語(yǔ)

1)人工開挖和暴雨是影響滑坡穩(wěn)定性的重要因素，在暴雨條件下，大氣降水沿坡面浸入土體，造成土體密度加大，抗剪參數(shù)降低。同時(shí)，由于人工開挖導(dǎo)致坡體在坡腳卸荷形成臨空面，使抗滑力降低，加上坡體物質(zhì)組成為殘破積層粉質(zhì)粘土，因此容易坍滑失穩(wěn)。邊坡開挖后，支護(hù)措施未及時(shí)跟進(jìn)也是邊坡垮塌的重要原因。2)針對(duì)滑坡開展細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和地質(zhì)鉆探，探明了滑動(dòng)面以及滑坡的破壞機(jī)制，從而提出采用抗滑樁結(jié)合截排水措施的綜合治理措施。邊坡施工結(jié)束至今已有4年有余，綜合運(yùn)營(yíng)情況良好，未發(fā)生后續(xù)病害，表明邊坡的治理措施是合理得當(dāng)?shù)摹?/p>

[1] JTG C20—2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[2] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[3] 陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析——原理、方法、程序[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.

[4] JTG D30—2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 劉新榮，張 梁，余 瑜，等.降雨條件下酉陽(yáng)大涵邊坡滑動(dòng)機(jī)制分析[J].巖土力學(xué)，2013，34(10)：2898-2904.

[6] 銅鼓至李溪二級(jí)公路改建工程K14+190～K14+420段滑坡詳細(xì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告[R].2011.

[7] 代華兵.某市政公路滑坡災(zāi)害治理方案研究[J].山西建筑，2014，40(7)：147-148.

Treatment design and effect analyses of K14 landslide in reconstruciton project of secondary road

Wen Haifeng

(GuangdongRoadandBridgeConsturctionDevelopmentCo.,Ltd,Guangzhou510635,China)

Taking the landslide design of a highway engineering as an example, deformation and stability mechanism of this landslide are analyzed. The various factors are considered, anti-slide pile retaining wall is proposed integrating with draining measures. The several years operating observation showed that the treatment effect is fine.

landslide treatment, stability analyze, anti-slide pile, comprehension treatment

2015-01-05

溫海峰(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0158-02

U416.14

A