某公路邊坡的穩(wěn)定性分析及防治

周浩宇

(江西交通咨詢公司)

某公路邊坡的穩(wěn)定性分析及防治

周浩宇

(江西交通咨詢公司)

針對某公路典型路段，根據(jù)實(shí)際野外地質(zhì)勘察資料，編制勘察設(shè)計(jì)任務(wù)書，采用瑞典條分法對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。為今后類似邊坡工程提供參考及指導(dǎo)。

邊坡;穩(wěn)定性分析;治理設(shè)計(jì);錨桿支護(hù)

1 工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

K69+170深挖方位于新豐縣龍埂背附近，該處路線走向約220°，位于線路右側(cè)，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的1∶2000地形圖及路線縱斷面圖，挖方路段起訖里程樁號K68+940～K69+ 250，總長約310 m，中線最大挖方深度約48.40 m，位于K69 +170處。

1.2 地層巖性

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，上覆土層為第四系種植土(Q4ml)、殘積粉質(zhì)粘土(Q4el)，下伏基巖為泥盆系(D)砂巖，按其風(fēng)化程度不同，分為全、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化三層。各層工程地質(zhì)特征由上到下分述如下。

(1)種植土:黃褐色，濕，可塑，層厚1.00 m。(2)粉質(zhì)粘土:殘積，褐黃色，稍濕，硬塑。層厚4.00 m。(3)全風(fēng)化砂巖:紅棕色、灰褐、黃褐色，原巖已風(fēng)化為密實(shí)土狀，層厚7.80～25.60 m。

(4)強(qiáng)風(fēng)化砂巖:黃褐色，青灰色，原巖已強(qiáng)烈風(fēng)化為半巖半土狀和碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育;巖石破碎。層厚7.40～30.64 m。

(5)中風(fēng)化砂巖:青灰色，褐黃色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖石較破碎，巖質(zhì)較硬，層厚4.80 m。

1.3 地震效應(yīng)

根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306－2001)及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011－2010)，該路基測段地震加速度值為0.05 g，地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.35 s，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。

1.4 水文地質(zhì)條件

挖方區(qū)地表水不發(fā)育，線路附近只有極少地表水分布，主要位于山間沖溝低洼處，受大氣降水影響控制，地表水對深挖方的設(shè)計(jì)及施工基本上沒有影響。

挖方區(qū)地下水主要為承壓水的孔隙水，局部有上層滯水。孔隙水只要賦存于強(qiáng)～中風(fēng)化砂巖中，富水性強(qiáng)，透水性弱，局部透水性較好;局部裂隙發(fā)育的中風(fēng)化砂巖中賦存著基巖裂隙水，具承壓性，富水性較差。通過勘察，測得鉆孔地下水深度為5.20～17.80 m，水文地質(zhì)條件比較簡單。

2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析與防治

2.1 加固前整體穩(wěn)定性計(jì)算

(1)計(jì)算模型的確定

鑒于邊坡滑坡在潛在主滑方向和縱橫方向上的地質(zhì)環(huán)境條件、成因機(jī)制和物質(zhì)組份較為復(fù)雜，為評價其在主滑方向及潛在主滑方向上的穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型見圖1。

圖1 穩(wěn)定性計(jì)算模型圖

(2)計(jì)算參數(shù)的選取

根據(jù)實(shí)際的勘察報(bào)告，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時參考地質(zhì)測繪對邊坡穩(wěn)定性的影響分析，其計(jì)算參數(shù)按土體完全飽和參數(shù)來取值。其具體的計(jì)算參數(shù)值見表1。

表1 邊坡穩(wěn)定性參數(shù)表

(3)計(jì)算結(jié)果

整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 整體穩(wěn)定性成果表

(4)計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型圖，采用理正巖土軟件進(jìn)行計(jì)算。由計(jì)算結(jié)果可知，總的下滑力為8 073.818 kN/m，總的抗滑力為10 198.053 kN/m，安全穩(wěn)定性系數(shù)在1.263。雖然自然狀態(tài)下的邊坡目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但由于巖層與邊坡坡向逆向相交，隨著邊坡開挖，對巖土體的應(yīng)力平衡破壞，同時在地表水及地下水的長期作用下，進(jìn)一步侵蝕坡面、滲入并浸泡坡體，降低巖土的抗剪強(qiáng)度，增大下滑力，最終將會導(dǎo)致滑坡和巖石墜落，對坡底建(構(gòu))筑物的安全具有嚴(yán)重危害。如邊坡失穩(wěn)，主要的破壞模式為沿土巖接觸面或巖石中的軟弱結(jié)構(gòu)面的折線形破壞、楔形破壞等破壞模式，鑒于此，應(yīng)對人工邊坡穩(wěn)定性問題研究分析，采取適宜的加固措施。

2.2 綜合治理方案

根據(jù)滑坡的實(shí)際情況，確定如下的防治方案:“削坡+錨桿支護(hù)+截、排水工程”的滑坡體綜合治理方案。主要治理方案如下。

(1)邊坡坡率

本段挖方邊坡每10 m分一級，最下一級邊坡坡率1∶0.75～1∶1.25，第二、三級邊坡坡率采用1∶1.00～1∶1.25，第四、五級邊坡的坡率1∶1.25，各級邊坡平臺寬2 m。

(2)邊坡防護(hù)工程

一級邊坡采用錨桿框架梁防護(hù)，錨桿長度13 m，傾角20°，其余部分采用拱形骨架植草灌防護(hù);二級邊坡采用錨索框架梁植草灌防護(hù)，錨索長度均為28 m，傾角20°，錨固段長10 m，其余部分采用拱形骨架植草灌防護(hù);三、四、五級邊坡采用拱形骨架植草灌防護(hù)。各級平臺設(shè)置下挖式平臺截水溝，各級邊坡的坡頂及坡腳均進(jìn)行M7.5#漿砌片石加固。錨索框架縱、橫梁截面尺寸均為0.5 m×0.5 m，采用C25混凝土澆筑，錨索為四束，采用φ15.24 mm高強(qiáng)度、低松弛普通鋼絞線制作。錨桿框架梁的縱、橫梁截面尺寸采用0.3 m× 0.3 m，錨桿采用直徑28 mm精制螺紋鋼。其余各級框格及骨架未覆蓋之處采用植草灌防護(hù)。

(3)排水工程

為了疏干滑坡體內(nèi)的地下水，最上一級邊坡坡頂外5 m設(shè)置60×60 cm的M7.5漿砌片石矩形截水溝。所有流向路基范圍內(nèi)的水全部通過截水溝及路基邊溝排出。右側(cè)設(shè)置檢修踏步(兼泄水槽)，以利于后期養(yǎng)護(hù)使用，檢修踏步全部采用7.5#漿砌片石砌筑。此外，邊坡每隔一定間距需設(shè)仰斜式排水孔，排水孔孔位、孔數(shù)、孔深、排水管的具體長度(L)和各階的具體排數(shù)應(yīng)根據(jù)施工揭示實(shí)際地質(zhì)水文情況及坡體滲水量大小調(diào)整確定，所打排水孔應(yīng)保證50%以上的出水率。

2.3 加固后整體穩(wěn)定性計(jì)算

(1)計(jì)算模型的確定

根據(jù)綜合治理方案在一、二級邊坡采用錨桿框架梁防護(hù)，其余部分采用拱形骨架植草灌防護(hù)。

(2)計(jì)算參數(shù)的選取

如表1邊坡穩(wěn)定性參數(shù)表所示。

(3)計(jì)算結(jié)果

整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 整體穩(wěn)定性成果表

(4)計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型圖，采用理正巖土軟件進(jìn)行計(jì)算。由計(jì)算結(jié)果可知，總的下滑力為8 411.662 kN/m，總的抗滑力為10 969.926 kN/m，安全穩(wěn)定性系數(shù)在1.304。大于1.2，滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.7.4中相關(guān)要求，故說明邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 結(jié)論

(1)對邊坡滑坡的治理措施進(jìn)行了討論與分析，并通過對邊坡加固前和加固后的整體穩(wěn)定性分別進(jìn)行計(jì)算分析，確定了以削坡+錨桿支護(hù)+截、排水等為主的綜合治理方案的可行性。

(2)為了疏干邊坡滑體內(nèi)的地下水，宜在邊坡滑坡體的后緣設(shè)置截水溝，前緣設(shè)置排水孔。

(3)該邊坡所采用的防治措施對類似公路工程具有一定的借鑒意義。

［1］ 高志輝.有限元邊坡穩(wěn)定參數(shù)敏感性分析［D］.北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

［2］ 李渤，王昊男.汪清至延吉路段滑坡穩(wěn)定性分析［J］.黑龍江交通科技，2007，(2):47－49.

［3］ 彭中秋，謝安生.新時期公路路塹邊坡滑坡穩(wěn)定分析及治理探究［J］.黑龍江交通科技，2014，(9):76－78.

［4］ 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011－2010)［S］.

U416.1

C

1008－3383(2015)10－0044－02

2015－03－31

周浩宇(1990－)，男，助理工程師，研究方向:公路橋梁。