第一篇:關于灌區渠道邊坡滑坡整治措施總結
關于袁惠渠灌區渠道邊坡滑坡補救措施的總結
背景:進入2月以來,袁惠渠灌區連日降雨,導致灌區多處渠道邊坡發生了滑坡險情,不僅存在較大的安全隱患,更嚴重影響施工工期,無法保證在3月20日灌區通水前完成所有工程任務。
工程概況:袁惠渠是江西省第二大引水灌溉工程,干渠全長137公里,支、斗、農渠全長520余公里,設計灌溉新余市、樟樹市、新干縣三(縣、區)農田面積33.7萬畝,防洪排澇面積660平方公里。灌區受益人口近30萬。發生滑坡的渠段位于灌區總干渠,工程建設為《袁惠渠2014年度續建配套與節水改造項目》的第一標段,施工單位于1月底完成渠道固腳,底板等水下工程和渠道邊坡回填、壓實、修坡的工程建設任務,進入2月以來,由于連日降雨導致工程停工,全段多處渠道邊坡發生坍塌,嚴重影響工程建設的正常進行。因此分析袁惠渠灌區渠道邊坡滑坡的原因及其補救措施,對于以后工程建設具有較大意義?;庐a生的原因分析:
客觀原因:
1、由于連日降雨導致地下水位升高,土體含水量增大,渠道邊坡土體的抗剪強度減小,從而致使滑坡產生;
2、降雨導致渠道邊坡地表徑流和土體滲流增大,水流不斷對渠道邊坡進行重刷,從而導致邊坡坍塌;
主觀原因:
1、回填土的土壤特性,放坡的坡度以及邊坡施工的壓實度未達到設計要求,多數施工單位直接用渠底淤泥進行回填,放坡時沒有用坡度尺放坡;
2、渠道排水孔的數量未按照設計要求布設,固腳背水面缺失砂卵石反濾帶。補救措施:
1、利用“上截下排”降低土體浸潤線的原理,在渠道頂部開挖截水溝,排除山體地表徑流;在渠道底部布置砂卵石反濾帶,并且加密排水孔布設,以降低邊坡浸潤線;在護坡面亦可開挖“八”字型導滲溝,并采用碎石回填。
2、采用漿砌石護坡,水泥砂漿勾縫,底層設導濾層或排水管
3、“削坡減載”采用復式邊坡,降低邊坡頂部荷載,或者適當放緩坡度,以減小土體剪應力。
除此之外還有很多其它生態的方式,例如土工格式可以提高護坡土體的整體性,降低剪應力破壞;格賓網、石籠網,無沙混凝土擋墻,可以增強邊坡的排水能力降低親潤線。
第二篇:邊坡滑坡分析與整治
目錄 邊坡穩定分析的理論........................................................................................................................1 2 邊坡滑坡原因.....................................................................................................................................1
2.1高陡坡體地質
..........................................................................................................................2 2.2結構面特點
....................................................................................................................................2 2.3支護錨固不及時.............................................................................................................................2 2.4坡底支擋不足...............................................................................................................................2 2.5支護范圍不夠.................................................................................................................................2 2.6持續暴雨入滲和沖刷....................................................................................................................3 2.7設計缺陷或工程質量....................................................................................................................3 3滑坡整治方法
.............................................................................................................................................3
3.1工程支護..........................................................................................................................................3
3.1.1噴射混凝土面....................................................................................................................3 3.1.2擋土墻.................................................................................................................................3 3.1.3抗滑樁
.............................................................................................................................4 3.1.4錨固......................................................................................................................................4 3.1.5減載......................................................................................................................................4 3.2排水工程..........................................................................................................................................5
3.2.1地表排水.............................................................................................................................5 3.2.2排除地下水........................................................................................................................5 3.3植物防護..........................................................................................................................................5
3.3.1種草......................................................................................................................................5 3.3.2植樹......................................................................................................................................5 3.3.3砌片石植草........................................................................................................................6
4結語.................................................................................................................................................................6 參考文獻...........................................................................................................................................................7
邊坡滑坡分析與整治
邊坡滑坡分析與整治
作者:陳日訓
摘 要:隨著人類進行大量修筑道路以及其他工程,邊坡的問題也大量的出現,邊坡不僅包括道路倆側的邊坡,還包括河岸堤倆側的,建筑開挖坑的四周邊坡等。同時邊坡處理是水電工程建設中經常遇到的問題,本文對邊坡穩定分析的理論和方法進行闡述,提出了一些邊坡加固處理措施。邊坡滑坡
穩定性分析
整治
邊坡滑塌對人民群眾的生命和財產造成很大危害,特別是在水利水電、礦山、公路、鐵道和軍事等工程中,都遇到人工開挖和自然形成的高陡邊坡,當地質條件差、雨水集中且處理不當就可能產生滑坡,甚至出現嚴重的大滑坡災害。邊坡穩定分析的理論
從張克恭、劉松玉主編的《土力學》教材中我們了解到邊坡穩定是指在各類工程結構中,土體在一定坡高和坡角條件下的穩定程度。按其穩定程度,可分穩定邊坡、不穩定邊坡,以及極限平衡狀態邊坡。
邊坡穩定分析的方法很多。每種方法都基于某些假定,有不同的工程應用背景。有些方法簡單而實用,易被接受,而有些方法計算繁瑣,所采用的計算參數不易取得,只能作為一種理論或方法做定性判斷時參考,不能直接應用于邊坡處理設計。
邊坡穩定分析方法大致可分為三大類:第一類為剛體極限平衡分析方法;第二類為連續介質力學方法;第三類為非連續介質力學方法。剛體極限平衡分析方法在工程界應用最為廣泛。其理論是:假定巖體破壞是由于滑動體內滑動面上發生滑動而造成,滑動面上巖體服從破壞條件,通過考慮滑動體的靜力平衡,確定沿滑動面發生滑動時的破壞荷載?;瑒用嫘螤羁梢允瞧矫?、折面、圓弧面、對數螺旋面或其它不規則曲面。邊坡滑坡原因
邊坡滑坡分析與整治
2.1高陡坡體地質
由于邊坡的高度過高或者坡度過大,下滑力超過抗滑力,在外界因數下很容易發生病害,容易形成瞬間的規模較大的滑坡災害,通常是在坡腳或者坡面的中下部分發生,2.2結構面特點
在邊坡的形成過程中,由于沉積或者地質運動等原因,使得邊坡分層了,這樣,如果邊坡的傾向與坡體的層面方向大體相差不多,則邊坡容易沿著層面發生滑坡,如果邊坡的傾向與坡體的層面方向相差角度很大,當坡腳進行開挖時,上面的坡體就會發生沿著層面發生傾倒。
2.3支護錨固不及時
在邊坡進行開挖時,巖土體的破壞有時是瞬間就發生了,或者保持的時間很短,而這時還沒有進行支護,則邊坡就會發生破壞,工程的支護不能一時就完成,需要一個工期,而邊坡在施工過程中,可能因為施工的范圍不到位,到時部分支護還沒發揮應有的作用,從而導致邊坡發生滑坡崩落等災害。因此邊坡在開挖的過程中必須做到支護及時。
2.4坡底支擋不足
工程一般是從上向下進行支護施工的,在坡腳的地方由于施工不到位,而使整個支護工程的作用得不到最大的發揮,坡腳由于應力集中,因此在坡腳的地方發生支護破壞、坡體滑動。
2.5支護范圍不夠
邊坡的破壞會有一定范圍,當在設計或者施工中由于判斷失誤,而在支護范圍上進行縮減,則邊坡的病害不能完全控制,當其他因素共同作用時,由于范圍小的支護不能起到全方位的支護作用,則導致邊坡還是發生病害。
邊坡滑坡分析與整治
2.6持續暴雨入滲和沖刷
雨水能夠沖刷坡體邊坡,使坡體產生溝槽,而雨水入滲到路塹邊坡中,會讓邊坡的重量增加,增加邊坡的下滑力,同時入滲的雨水能夠使邊坡受到孔隙水壓力及動水壓力,同時能夠起到潤滑作用,減少坡體的抗剪切強度,這樣容易導致滑坡、泥石流等嚴重病害。
2.7設計缺陷或工程質量
工程如果沒有充分考察邊坡,而將邊坡的坡高、坡率、馬道寬度設計的不符合,則邊坡將存在很大的隱患,同時如果工程在開挖過程、支護過程、養護過程中沒有達到標準,則同樣使邊坡存在隱患。滑坡整治方法
整治滑坡的方法,歸結起來可以分為三類:1是消除或減輕水對誘導滑坡的影響;2○○是改變滑坡外形、增加滑坡的抗滑力;○3是改變滑帶土石性質,阻滯滑坡體的滑動。當邊坡處在一種不穩定狀態或者處在正在發生破壞的狀態,則需對邊坡進行支護,以確保邊坡的穩定性,保證邊坡在在使用年限內能夠保持安全。大體可以分為工程支護和植被支護。
3.1工程支護
工程支護包括噴射混凝土面,擋土墻,抗滑樁,錨桿(索),預置片石等。3.1.1噴射混凝土面
由于承受的力小,因此適合于不容易發生滑坡等破壞的邊坡,對于風化邊坡,表面的混凝土能夠起到防止邊坡的繼續風化,由于表面是混凝土噴射的,為了保證混凝土的長久性,邊坡的水位線不能太高,否則影響支護力。3.1.2擋土墻
當邊坡的穩定性不好的情況下,采用噴射混凝土的方法不行,擋土墻適合邊坡穩定性差,風化程度高的挖方邊坡。這種方法就是在邊坡外進行擋土墻的設置。利用擋墻的靜摩
邊坡滑坡分析與整治
擦力來與滑動力相抵消,從而提高邊坡的穩定性。進行擋墻設置的方法相對來說工序簡單,具體來說就是擋墻的施工。同時起到很好的加固邊坡的效果,具有工期短、需要設備小多等特點,而且結構也簡單。3.1.3抗滑樁
抗滑樁是將樁打入存在穩定問題的邊坡中,通過樁的打入避免了坡體向下繼續破壞,通過坡體中穩定的巖土層作為承受基礎,對于任何地質條件的邊坡都可以使用坡外打抗滑樁??梢允且慌胚^著多排,但要求要深入。這種方法是對地質的穩定層進行利用,提高對滑體的約束力。進行抗滑樁的設計對提高抗滑動力非常有效,能夠對邊坡進行加固。3.1.4錨固
利用穿過軟弱結構面、深入至完整巖體內一定深度的鉆孔,插入鋼筋、鋼棒、鋼索、預應力鋼筋及回填混凝土,借以提高巖體的磨擦阻力、整體性與抗剪強度,這種措施統稱為錨固。主要方法有:(1)錨桿噴射混凝土聯合支護:簡稱錨噴結構或錨噴支護,即噴射混凝土與錨桿相結合的一種支護結構,也稱噴錨支護。(2)錨桿:是指鉆鑿巖孔,然后在巖孔中灌入水泥沙漿并插入一根鋼筋,當砂漿凝結硬化后鋼筋便錨固在圍巖中,借助于這種錨固在圍巖中鋼筋能有效地控制圍巖或淺部巖體變形,防止其滑動和坍塌。(3)預應力錨索:由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面,把一端(錨桿)錨固在堅硬的巖層中(稱內錨頭),然后在另一個自由端(稱外錨頭)進行張拉,從而對巖層施加壓力對不穩定巖體進行錨固。
當邊坡向下的趨滑力大于邊坡所能提供的抵抗下滑力時,邊坡就會發生沿薄弱面的滑動破壞,對于這種不穩定的邊坡,通??梢詫吰虏扇p少坡度以達到穩定的邊坡角,但對于特別的邊坡或者特別的地質情況,減少坡度是不可行的或者費勁的時候就可以采用錨桿(索)支護了。其步驟的關鍵在于提高鉆孔的質量,鉆孔的質量越高,邊坡加固的效果越好。同時,還應該在鉆孔后將鉆孔內的雜物進行清除。如果沒有這個步驟,則容易造成定的隱患,影響加固的效果。嚴重的甚至會造成一定的事故。這方法施工靈活性高、效果好、工期短、干擾低,并且還具有受力均勻的優點,被工程中廣泛運用。
3.1.5減載
貴州溫寨航電樞紐進廠公路塌方段采用的就是減載方法開挖。當一個滑坡處于頭重腳輕的狀況下,而在前方又有一個可靠的抗滑地段時,采取在滑坡體上部減重或腳部加填的辦法,使滑坡的外形得以改變,重心得以降低,可以使滑坡的穩定性得到根本的改善。滑坡體作減重處理時,必須切實注意施工方法,盡量做到先上后下,先高后低,均勻減重,以防止挖土不均勻而造成滑坡的分解和惡化。對于減重后的坡面要進行平整,及時做好排
邊坡滑坡分析與整治
水和防滲。在滑坡前部的抗滑地段,采用加載措施,可以產生穩定滑坡的作用,當條件許可時,應盡可能地利用滑坡上方的減重土石堆于前部抗滑的地段。
3.2排水工程
3.2.1地表排水
滑坡的發生和發展,與地表水的危害有密切關系。所以,設置排水系統來排除地表水,對治理各類滑坡都是適用的,對治理某些淺層滑坡,效果尤其顯著。常用的地表排水方法,是在滑坡可能發展的邊界5 米以外,設置一條或數條環形截水溝,用以攔截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。3.2.2排除地下水
地下水通常是誘發滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑帶水,成為治理滑坡的一項有效措施?;碌叵屡潘到y包括截水盲溝、支撐盲溝、盲洞、仰斜鉆孔、滲管、滲井、垂直鉆孔以及砂井與平孔相結合、滲井與盲洞相結合等工程設施
3.3植物防護
植物防護主要是利用草,樹,及其他網等單一使用或者組合使用的一種支護。植物防護不僅能夠起到美化環境,緩解行車人的視覺疲勞,并在工程應用上還能夠起到護坡的作用。植物的根系能夠相互交織,擠壓土體、起到鞏固土壤,防止雨水的沖刷和滴賤,并在雨后吸收和蒸發水分,加快水分的流失。3.3.1種草
草本植物能夠很好的遮擋雨水的滴賤,并能夠防止坡體表面沙土的流失。但由于根系不發達,因此要求坡體的本身的穩定性好,對于土坡以及風化程度高的巖質邊坡都適用,但坡體高度不要超過10m,坡度不要超過1:0.75。3.2.2植樹
樹的根一般為主直根型,能夠對土壤起到擠壓,圍固的作用,但由于樹的身高高,所以對于邊坡的坡高不能太高,且不適用陡坡,植物的種類要根據當地的氣候以及雨水量及土壤情況而定,并且不同的植物之間不能相克。并注意在植物的栽種過程中首先盡量進行播種或幼苗栽種,盡量避免栽植。
邊坡滑坡分析與整治
3.2.3砌片石植草
砌片石骨架植草是將草與片石或者混凝土框聯合使用,能夠起到護坡的作用。包圍植物的框的形狀正方式和弧線形等。這種支護在土質邊坡應用較多,在風度程度高的巖質邊坡上也可使用,坡體的坡度通常要小于45度,并且每級坡體高度不大于10m,同其他植物支護一樣,坡體的本身穩定要好。結語
一開始選定邊坡滑坡整治為主題,是因為溫寨航電樞紐進場公路在之前開挖加固后,夏季暴雨作用之后又出現了塌方。我在溫寨現場時間剛好要處理本次塌方,寫了技術交底,由此引發了我對邊坡滑坡分析與整治的思考。這次通過對課本的回憶學習和網上資料的查找。我找到了不少關于邊坡整治的知識。我學到了邊坡滑坡施工的處理方法:對邊坡處理的原則、滑坡出現的原因有了深入的了解。
邊坡整治技術的方法非常的多,在選擇邊坡加固措施前,要詳細調查地形、地質和水文條件,研究和確定滑坡的類型及發展的階段。結合工程的重要程度、施工條件、工程防治的難易,投資多少等情況綜合考慮。只有在保證了安全性和高質量的條件時,選擇經濟的方式,而不是花費最多的方式,才是最適合的邊坡加固方式,提高水利水電工程的效益和質量,使工程建設更加順利,防止大面積塌方和涌水的發生。
邊坡滑坡分析與整治
參 考 文 獻
[1] 張克恭,劉松玉.土力學.[M].北京:中國建筑工業出版社,2001.[2] 崔冠英,朱濟祥.工程地質.[M].第4版.北京:中國水利水電工程出版社,2008.[3] 王恭先.邊坡滑坡原因分析及防治辦法.重慶建筑,2005.[4] 姜峰.水利水電工程專業基礎知識 [M].河南:黃河水利出版社,2007.[5]水利部水利水電規劃設計總院.預應力錨固技術[M].北京:中國水利水電出版社,2010.[6] 林繼鏞.水工建筑物.[M].第5版.北京:中國水利水電出版社,2014,12-430.
第三篇:高速公路高邊坡(滑坡)專項整治活動實施方案
高速公路高邊坡(滑坡)專項整治活動實施方案
為保證高速公路建設安全,吸取近年來高邊坡設計、施工的經驗和教訓,重點解決目前存在勘察深度不夠、設計理念禁錮、設計方案不盡合理、治理措施單
一、與沿線景觀不協調、施工質量不高、病害較多、抗災能力低等問題,全面提升高速公路總體品質,省廳決定在全省范圍內開展高速公路高邊坡(滑坡)專項整治活動。
一、整治目標
認真貫徹落實交通運輸部 “六個樹立、六個堅持”公路勘察設計新理念,強化建設管理,構建長效機制。高邊坡(滑坡)治理要突出安全性和耐久性,確保邊坡安全穩定,杜絕發生邊坡跨塌,發生質量安全事故。
二、整治范圍
全省所有在建高速公路項目高達20米以上路塹高邊坡,包括設計階段和施工階段邊坡,以及不良地質、特殊巖土地段邊坡、隧道邊仰坡、橋頭邊坡等。
三、整治主要內容
(一)工程責任不明確、落實不到位,重視程度不高,往往當作附屬工程,出現質量安全管理漏洞。
(二)地質勘察深度不夠,勘察手段單一,地勘報告錯誤較多。
(三)路線設計方案優化深度不足,高填深挖缺少與橋隧方案的比選,采用了本可優化取消的高邊坡工程。
(四)高邊坡、滑坡穩定性評價結果準確性差。
(五)對高邊坡(滑坡)地下水影響重視不夠,綜合排水系統不完善。
(六)過多采用錨索、錨桿防護方案,或錨索、錨桿防腐措施不到位,造成過早腐蝕損壞,邊坡失穩。
(七)防護措施不盡合理,圬工混凝土或漿砌工程過多,防護形式單一,防護效果差,工程病害多,與周圍景觀不協調。
(八)設計方案未能提供工程監測、安全生產等專項施工方案。動態設計理念不強,不能根據地質條件變化及時完善設計。
(九)施工技術交底工作不到位,現場管理粗放,施工不規范,施工質量控制不嚴,易埋下邊坡安全隱患。
四、工作要求和主要措施
(一)加強組織領導,落實整治責任
1、各高速公路項目建設管理機構負責本項目高邊坡(滑坡)專項整治工作。組建專門機構、專人負責,明確設計單位負責領導和技術負責人,對施工階段的項目還要明確施工、監理單位的負責人,明確參建各方工作內容、責任和要求。針對工程特點,制定詳細的專項整治實施方案,認真組織部署整治工作,并及時上報工作情況。
2、本次活動目的重在通過活動全面提升高速公路高邊坡、滑坡治理的設計、施工以及管理水平。為確保治理效果,無論是設計階段還是施工階段項目,設計單位要主動投入足夠的精力開展好整治工作。對在建項目在項目法人的統一組織下積極開展高邊坡(滑坡)專項整治活動,管理、施工、監理、檢測、設計等單位高度重視,做到逐一排查絕不遺漏,發現一處,整治一處,堅決不留隱患?;顒尤〉玫某晒涷炓纬稍O計質量要點和施工標準工法。
3、嚴格執行質量終身制。在通車運營后,凡因高邊坡跨塌發生質量安全事故的,要嚴肅追究有關責任人責任。
(二)創新設計理念,優化設計方案
1、路線設計應盡量合理選用線位、合理確定縱平橫指標,避免高填深挖。當路塹挖深超過30m時,與隧道方案比較并優先采用隧道方案;當路堤填高超過20m時,與橋梁方案比較并優先采用高架橋方案。
2、高邊坡設計、滑坡治理要堅持區別對待,采用多種手段綜合勘察,勘察范圍應涉及可能影響邊坡穩定的區域,地勘深度一定要滿足工程要求。
3、選用合理高邊坡防護以及滑坡治理方案措施,確保治理后邊坡和滑坡安全可靠、耐久性好。以工程防護與植物防護相結合的治理措施為優。
4、設計單位必須提交合理的施工方案、安全技術措施和施工注意事項,以及詳細的設計文件及地勘資料。
(三)科學管理,精細化施工,保證整治質量和效果
1、高邊坡施工、滑坡治理要作為關鍵性工程。施工前準備階段設計單位要給施工單位技術交底。施工單位專人負責,施工開挖過程中隨時進行地質核查,并按《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)附錄B或設計要求對邊坡穩(滑坡)定性進行施工監測。地質情況與設計不符時,及時提出書面意見,由建設單位組織設計、施工、監理等單位研究,對原設計及時進行校核、修改和補充。
2、加強施工精細化管理,建設單位要督促設計、施工、監理單位層層落實責任人,認真履行崗位職責,按照批復的施工方案,科學組織施工,對涉及高邊坡工程質量、安全和耐久性的關鍵工藝、關鍵工序、關鍵部位必須嚴格執行質量標準。
3、加強高邊坡開挖控制,確保開挖后邊坡坡面平整,石質邊坡開挖必須采用光面、預裂爆/破技術。凡是有防護的挖方邊坡,開挖均應按照自上而下,邊挖邊護的工序組織施工,特別是風化泥頁巖、千枚巖或膨脹土邊坡開挖后,更要及時護砌封閉,做好排水設施,防止坍塌。
五、實施步驟
(一)第一階段:全面排查(12月10日-15日)
以現場踏勘、核查設計、查找問題為主,逐一排查高邊坡(滑坡)質量安全隱患。各項目法人進行動員部署,制定實施方案,組織全面排查,完成高速公路高邊坡(滑坡)專項整治情況匯總表(見附表)相關內容。同時,設有高邊坡(滑坡)的各建設項目要確定不同類型高邊坡(滑坡)整治典型示范工程,每條高速公路至少確定1處。6月30日前將實施方案和納入整治范圍的項目及高邊坡工程(注明典型示范工程)匯總后報廳質監站。
(二)第二階段:整治落實(12月16日-12月31日)
以補充地勘、完善設計、解決問題為主,逐一整治高邊坡(滑坡)質量安全隱患。建設管理機構根據第一階段排查情況,組織設計、施工、監理等單位,必要時邀請專家,針對各個高邊坡(滑坡)存在的問題,逐一進行分析研究,提出高邊坡(滑坡)變橋、隧方案或具體的治理防護措施,并督促認真落實。整治落實后,完成高速公路高邊坡(滑坡)專項整治情況匯總表(見附表)。
(三)第三階段:經驗總結(1月1日-1月15日)
認真總結整治活動,驗收整治結果,進行評價獎罰,對整治效果差的要追究相關責任人,并提出專項整治工作報告。
第四篇:緩傾角層狀邊坡變形破壞機制及整治措施研究
緩傾角層狀邊坡變形破壞機制及整治措施研究
馮學鋼
(四川省交通廳公路水運質量監督站
成都市
610059)
摘要: 該文以國道108線廣(元)南段公路緩傾層狀邊坡的變形和失穩破壞為典型,對滑坡區巖體結構、水文地質條件、巖體水力學特征、滑坡形態特征、滑坡運動學特征等綜合分析基礎上,重點討論了滑坡變形破壞的模式及產生的主要控制因素,并對滑坡進行了穩定性綜合評價。在此基礎上對不同整治措施的技術可行性及經濟指標進行比較分析,提出了經濟、合理、有效的整治方案。
關鍵詞:緩傾層狀邊坡
變形破壞機制
穩定性評價
整治措施 引
言
公路建設是在地質體上進行的人類工程活動,在建設過程中由于忽視或未重視邊坡地質體及地質環境的分析與評價常引發一系列的邊坡變形或邊坡滑動地質災害等問題。例如四川省境內的高速公路及重點公路建設過程中,國道108線西昌段、成雅高速公路、318國道的二郎山隧道東、西進出口引道段、國道107線岳陽四方嶺段、川藏公路等均不同程度的出現了邊坡(滑坡)地質災害或產生了邊坡失穩的問題,從而嚴重影響了工程建設及運營的正常進行,也使得對公路邊坡的加固或整治費用遠高于修建道路的費用。
國道108線廣元南段公路通過地段大多為低山丘陵紅層分布區,建設中遇到了公路路基高填深挖等一些特殊工程地質問題。由于該段路線長、跨越地質地貌單元較多,從勘察設計到施工周期短,未能全面地認識沿線的路基工程地質條件,及時地發現和解決存在的工程地質問題。沿途的路線邊坡雖在路基開挖期間進行了一定程度的處理,但在工程建設過程中仍有多處邊坡發生坍滑、滑動和崩落,嚴重影響了已通車路段的行車安全和公路正常使用,阻礙了當時正在施工路段的路面鋪筑和交通工程設施等施工工程。
廣南段公路路線基本沿著構造線方向展布,使得路塹邊坡有一側構成順層坡。盡管這些順層邊坡傾角很小,一般均在十余度,但在施工過程中多處發生變形或者滑動破壞不僅造成巨大的經濟損失,而且延誤了工期。施工中采取了一些加固措施但效果不佳,其主要原因是對工程邊坡的地質條件認識
不足,尚未查清邊坡變形破壞的主控因素和變形破壞機制,因此治理措施具有盲目性,不能達到治理的目的或有的造成大的浪費。
本文對邊坡巖體工程地質特征和巖體力學條件進行充分調查分析、對緩傾角層狀邊坡的變形破壞機制研究和穩定性評價的基礎上,提出了較為合理的邊坡整治、支護方案,通過實施后的工程驗證說明方案是合理有效的。研究區工程地質概況
2.1 工程概況
國道108線廣南段公路邊坡主要以侏羅系砂巖、泥質粉砂巖和泥巖為主,第四系只在近河床部位分布較普遍,而在邊坡的中上部只有薄層覆蓋,滑坡的形成與邊坡巖體的性質有關。本文對緩傾層狀邊坡變形破壞的分析研究主要是以國道108線廣南段K24、K28兩段典型邊坡為例進行討論的。
K24滑坡位于廣元市盤龍鎮共和村三隊嘉陵江Ⅱ級階地以北,國道108線廣南段K24+850~K25+090,滑坡地處嘉陵江沖刷岸,地勢南東低北西高從滑體中部通過。從50年代至80年代曾出現過多次小范圍滑坡,未造成較大的危害。1997年6月在滑坡前緣修筑高速公路,由于路基開挖、放炮震動,1998年6月滑坡整體發生蠕滑變形。1999年4月滑坡中部產生大幅度滑動解體,滑坡堆積物覆蓋路基約三分之二,直接對公路建設造成危害。
K28滑坡位于廣元市中區盤龍鎮東南部4km,新建國道108線廣南段,滑坡地處嘉陵江沖刷岸,地勢南東低北西高,相對高差106m,地形坡度下緩上陡,坡面傾向嘉陵江,坡度10~25°,平臺后緣是巨厚層砂巖形成的陡崖,坡度65~80°,高約25~32m,滑坡基本上為巖質順層滑坡。2.2 工程地質條件概述
國道108線廣南段屬于四川北部丘陵地貌單元,以渾圓型山丘為主,路基處于嘉陵江沖刷岸,地形坡度上陡下緩,坡面傾向嘉陵江,受巖性影響,在泥質含量高的巖性部位為寬緩的平臺或緩坡,巨厚層或厚層砂巖常形成陡崖。該區出露地層主要為侏羅系中統沙溪廟組和白田壩組砂泥巖,其次是殘坡積層和滑坡堆積層,以及人工填土。地質構造上位于走馬嶺向斜南翼,為一單斜構造,巖層傾向290~300°,傾角 11~13 °。構造裂隙和卸荷裂隙發育,總體上平直稍粗糙,多夾軟塑狀的表生夾泥,給邊坡穩定帶來直接危害。該區地下水按賦存狀態分為基巖裂隙水和松散巖類孔隙水,大氣降雨和江水是地下水的主要補給來源,基巖風化裂隙帶富水性強,微風化基巖富水性較弱,從開挖基坑出水量來看,旱季孔隙水基本干枯,風化基巖裂隙水量較大。
K24+850~K25+090從滑體中部通過。該區地形北高南低,八廟梁山標高509.60m,最低標高469.65m,八廟梁東北側為李家溝,西側為廟子溝,南側為嘉陵江Ⅰ、Ⅱ級階地,其上為密集的農舍。該區三面臨空,有利于滑坡形成。
國道108線在修建過程中,在滑坡中前部挖方、放炮、破壞了斜坡的自然平衡,致使滑坡上裂隙貫通形成連續滑動面,加之地下水活動頻繁,促使滑坡得以復活,產生滑動。3.1.1滑坡的基本特征
八廟梁滑坡平面形態呈碟形,外貌形態呈羅漢肚形,中部向山外突起,兩側向山內收斂,滑坡邊界北起山頂洼地后緣,標高507.30m。南至楊家院子前,標高474.73m。西邊界以廟子溝(K24+875)為界,東邊界至K25+090?;麦w前緣至后緣高差32.57m,坡向145°,坡度10°~20°,縱向呈階梯狀。滑體平均長192m,平均寬215m,滑體平均厚10.3m,總方量約32.68×104m3。
根據鉆孔揭示,八廟梁滑坡自上而下可分為殘坡積 粉質粘土、散粒巖體、層狀碎裂巖體(見圖1)。3.1.2 滑(面)帶土特征
滑面形狀呈弧形,后緣較陡,后緣傾角20°~38°;前緣反翹,傾角0°~-13°。次級滑面位于滑坡散粒巖底部和貫通性裂隙巖石底部,深層滑面位于強風化泥巖層底面與泥質砂巖接觸帶,滑面上泥巖被泥化,泥質包裹砂巖角礫,并見摩擦痕跡。
滑帶土的物質組成為青灰色泥質頁巖泥化的粉質粘土,夾次棱角狀泥巖碎塊,含水量10~23%,呈可塑至軟塑狀,厚15~25cm。3.1.3 滑坡的變形特征
八廟梁滑坡從50年代至80年代曾產生過多次小范圍滑坡,未造成較大的危害。1997年6月在滑3 邊坡變形破壞的概念模型
研究區邊坡巖體緩傾向坡外,巖體中發育有平行于坡面的和近垂直于坡面的兩組節理,并在多處出露泉水。在風化、卸荷作用下,降雨沿裂隙滲入巖體中,使裂隙張開并向深部發展,加快了巖體的變形破壞進程,最終發展成滑坡。本文以國道108線廣南段K24、K28兩處邊坡變形破壞實例為研究重點,分析該區緩傾角層狀邊坡的變形及破壞機理。3.1 K24滑坡的變形與破壞
K24滑坡稱為八廟梁滑坡,位于廣元市盤龍鎮嘉陵江Ⅱ級階地以北,國道108線廣南段
圖1 K24 滑坡I-I'工程地質剖面圖
坡前緣修筑高速公路,由于路基開挖、放炮震動,1998年6月滑坡整體發生蠕滑變形。1999年4月滑坡中部產生大幅度滑動解體,滑坡堆積物覆蓋路基約三分之二,直接對公路建設造成危害。3.2 K28滑坡的變形與破壞
K28滑坡位于廣元市中區盤龍鎮東南部4km,新建國道108線廣南段。滑坡地處嘉陵江沖刷岸,地勢南東低北西高,相對高差106m,地形坡度下緩上陡,坡面傾向嘉陵江,坡度10~25°,平臺后緣是巨厚層砂巖形成的陡崖,坡度65~80°,高約25~32m。
3.2.1 滑坡的基本特征
該滑坡平面形態呈“蠶豆”狀,外貌形態呈高陡斜坡?;禄旧蠟閹r質順層滑坡。滑坡邊界南起K28+530公路右側,北至K28+930公路右側,平均長約400m;老滑坡后緣位于公路左側原地面陡壁,前緣位于嘉陵江枯水位以下,寬約90m,滑體
平均厚度8~10m,總方量約36×104m3。新滑坡后緣位于公路右車道,局部跨超公路中線,前緣進入嘉陵江中。
根據鉆探揭示資料來看,滑坡體從上至下分為人工填土和棄土、粉質粘土夾碎塊石、巨石和似層狀碎裂巖(圖2)。
鉆孔及勘查資料揭示該滑坡有2個滑面,深層滑面深度8~10m,淺層滑面深度3~6m?;瑒用娼嵌壬隙赶戮?,呈折線形或階梯狀。從鉆孔巖心觀察,12.4~12.6m見到軟塑狀粘土夾碎塊石,根據投影計算滑面傾角67~69
°,滑動面追逐卸荷裂隙發育。另外,從抗滑樁基坑中可觀察到12~15m深度發育上窄下寬的陡傾滑移拉裂縫,裂縫寬15~20cm,內充碎石夾泥。
3.2.2 滑坡的變形特征
由于嘉陵江水沖刷坡腳,造成邊坡失穩,由于滑坡卸荷減載,減少了下滑推力有利于老滑坡的穩定,所以滑坡中上部變形小或不明顯,但由于在滑坡中前即公路右車道和右側邊坡填方加載,原來基本處地穩定狀態的斜坡平臺產生滑移,右側砌坎置于滑體碎裂巖之上,雨季必然坐船下滑,因此公路右車道及邊坡堡坎變形尤為明顯。3.3 緩傾角層狀邊坡變形破壞機制 3.3.1 邊坡變形破壞的模擬研究
基本趨于穩定,但如果遇到強降雨或地震,其也有可能產生失穩破壞。新滑帶土的破壞接近程度一般在1.0左右,個別部位大于1.5~2.0,說明新滑體在滑坡發生以后,處于蠕滑階段,必須采取抗滑支擋措施。
采用二維有限元計算軟件“2D—?”進行數值分析,計算所得的斜坡變形網格和破壞接近程度等值線。當斜坡形成以后,在各種表生地質的長期作用下,斜坡已顯示出變形特征。從破壞接近程度等值線圖中可以看出,在老滑帶上,滑帶土的破壞接近程度一般在0.8~1.0之間,其中間局部部位的破
圖2 K28滑坡 I-I'工程地質剖面圖
滑動鏡面不太明顯,但滑帶土清楚;在ZK29孔
壞接近程度大于1,說明老滑體在新滑坡滑動以后,3.3.2 邊坡變形破壞機制分析
(1)滑移~拉裂型變形破壞。該類型邊坡的特點是坡度小、坡高也不大,以廣南K24邊坡為典型及其它類似邊坡等。邊坡巖層層面和兩組陡傾裂隙構成的不利結構面組合,是控制這類邊坡變形破壞的主要因素之一。其中,軟弱的層面緩傾坡外,施工開挖過程中極易暴露,由此產生典型的滑移~拉裂型滑坡。
(2)塑流~拉裂型變形破壞。該類邊坡的特點是邊坡高陡,在巨大的自重應力和卸荷回彈作用下,極易產生滑移~壓致拉裂變形,從而在邊坡巖體中產生一系列的下寬上窄壓致拉裂縫。當然,在暴雨作用下,若后緣拉裂縫發育,也可能產生平推式滑坡。由于邊坡下部巖體由軟弱泥巖、頁巖構成,在長期自重應力作用下,也可能產生塑流~拉裂變形破壞。
動破壞,將會對路基的穩定性構成威脅。在天然狀態下,該滑坡的上游段將會發生失穩,這已被現場的變形和破壞特征所證實。嘉陵江水位的上漲將會對滑坡的穩定性造成影響,枯水位起,隨著水位的上升到洪水位,滑坡上游段穩定性將會逐漸降低,到洪水位降到最小。因此,應使滑坡體中地表水的有效排出,防止水的入滲,避免因滑帶飽水而降低穩定性系數致使滑坡再次失穩。同時,增加滑坡底滑面的抗剪強度,防止坡體沿滑面發生剪切破壞。4.2 緩傾角層狀邊坡整治措施研究
廣南高速公路巖質邊坡大多為緩傾層狀巖層。由于路線基本沿著構造線方向展布,使得路塹邊坡總有一側構成順層邊坡,如廣南K24、K28邊坡,過境段K10和崔家埡隧道進口邊坡。在這種緩傾層狀巖質邊坡中開挖,邊坡巖體的變形破壞特征與厚層狀巖體或陡傾邊坡有著明顯不同。緩傾坡外的層面構成理想的底滑面,而陡傾坡內的裂隙構成后緣邊界,與邊坡走向近于垂直的陡傾裂隙構成側向邊界。這種結構面不利組合,極易導致邊坡巖體整體失穩。
巖層有兩個對邊坡穩定具有重要意義的工程性質:第一,是其垂直于層面方向上的抗拉強度較低,出現陡傾裂隙的地方甚至為零;第二,是層面處的抗剪強度遠比完整巖石低。這兩個特性決定了層狀巖層對開挖產生的特殊力學反應,開挖后邊坡的應力分布與破壞同均質巖體有著明顯差異。邊坡開挖后,邊坡中緩傾角結構面和陡傾角結構面控制著邊坡的變形破壞方式,在邊坡治理和施工控制中應針對緩傾結構面(即層面)進行。4.2.1 邊坡整治方法適宜性分析
邊坡加固處治方法有削方減載、截排水系統、抗滑擋墻、抗滑樁以及錨固措施等,在各種地質環境和工況條件下均有成功和失敗的例子。究其原因,主要在于對工程邊坡的地質條件認識不足,對邊坡變形破壞的主控因素和變形破壞機制研究不夠深入。導致加固處治設計具有盲目性,不能達到治理的目的,或造成過大浪費。下面在對邊坡變形破壞
機制及影響因素研究的基礎上,對各治理措施的適用性和處治效果進行評述。
(1)削方減載。削方減載是一種通常的、行之有效的邊坡加固處治方法,但其約束條件比較嚴4 滑坡穩定性計算及整治措施研究
4.1 穩定性計算
根據前期勘察資料和現場調查,利用室內試驗資料,在校核原有資料的基礎上,對K24、K28滑坡分別進行了穩定性評價。本次計算采用不平衡推力法進行穩定性評價,計算中考慮了地下水引起的孔隙水壓力和動水壓力,分滑帶土飽水和天然狀態兩種方案進行評價。
計算結果表明,K24滑坡淺滑面在天然和飽水情況下均處于不穩定狀態,深層滑面在天然狀態下處于穩定狀態,但飽水狀態下穩定性系數大大低于安全系數(1.25),這與野外地質調查和觀測的跡象吻合。對于淺層滑坡體,應采取排水和增強淺層滑坡抗剪力的防治工程措施。對于深層滑坡體,由于天然狀態下穩定性很好,飽水狀態下穩定性系數大大低于安全系數,從安全角度也需對其進行加固處治??紤]該滑坡體后緣山體平緩單薄,兩側溝谷發育,大氣降雨是滑坡體地下水的唯一補給來源,只要設置完善的地表截排水系統,即可大大提高深層滑坡體的穩定性。因此,構筑完善的截排水系統的基礎上,僅針對淺層滑面采取抗滑支擋措施,可以降低處治工程費用。
對K28滑坡計算結果表明,在飽水狀態,淺層滑面、中層滑面的穩定性系數皆小于1.0。它們的滑 格。首先,必須有可供減載的施工場地。因削方減載應在潛在滑移面的“主滑段”進行,而這些地段常常坡度較陡,場地狹窄。其次,應有足夠的棄渣場。最后,對于已通車的公路邊坡,削方減載將影響正常交通。K24邊坡二維有限元計算分析結果表明,由于邊坡坡度較小,最大及最小主應力的應力集中不太明顯,僅在坡體底部滑動帶上有一定的剪應力集中。顯然,削方減載對改變邊坡應力狀態,提高邊坡穩定性的作用不大。但部分削方減載可減小殘余下滑推力,降低支擋結構的工程費用。
K28邊坡二維有限元計算分析結果表明,由于邊坡坡度較陡,最大主應力、最小主應力和剪應力的應力集中均較明顯。此時,削方減載可以降低邊坡坡度、改善邊坡應力狀況,從而提高邊坡的整體穩定性。但由于棄渣場問題,加之K28邊坡清方后會影響后坡的穩定性,故不宜采用這種措施。
(2)截排水系統。據地面地質調查,國道108線廣南段緩傾角層狀邊坡在施工過程中多處滑坡基本上均在雨季產生,表明該類邊坡的失穩與地下水的物理地質作用密切相關。此外,K24、K28邊坡二維有限元分析結果表明飽水狀態下,邊坡巖體應力集中程度、剪切位移量等較之天然狀態要大。而邊坡穩定性計算結果也更直接顯示,這類邊坡在飽水狀態下穩定性明顯降低。事實上,這類看似穩定的緩傾角層狀邊坡在天然狀態下穩定性一般較好,頻繁地發生滑坡只能說明地下水物理地質作用的影響較大。
因此,針對這類邊坡,設置完善的截排水系統不僅是有效的,而且是必須的。應注意的是,截排水系統應在路基施工前期完成,有效保證施工的安全,并抑制邊坡開挖可能導致的邊坡穩定狀況惡化。截、排水系統失敗不僅浪費人力物力,且可能導致地表水集中下滲,使邊坡穩定狀況更差(如廣北K33邊坡)。故需在截排水系統設計中,必須充分考慮邊坡巖土體的特點及其變形破壞機制,設計盡可能有效的方案。
(3)抗滑樁及抗滑擋墻。抗滑樁及抗滑擋墻其作用機理、設計理論和施工技術都比較明確和成熟,在工程實踐中應用比較廣泛。這種邊坡加固措施的缺點在于:①被動受壓,不能充分發揮巖土體的自身強度;②對地基巖土體強度要求較高;③工程造價較高;④機械化程度較低(人工挖孔樁),施工周
期較長;⑤對深層滑動面無能為力。根據K24這類坡度較低的緩傾角層狀邊坡二維有限元計算分析,邊坡巖體應力集中不明顯,設置完善的截排水系統和采用抗滑樁無疑是一種行之有效的方法。
K28邊坡二維有限元計算分析及邊坡變形破壞機制以滑移-壓致拉裂為主,發育的傾拉裂縫(間距約1-3m)和較陡的邊坡坡度的特點,抗滑樁雖起到一定程度的抑制變形的作用,但不能完全消除邊坡巖體變形??梢哉J為,對這類邊坡坡度較陡的緩傾角層狀邊坡,抗滑樁的功能不能有效發揮。
(4)錨固措施。錨固技術因其獨特的加固效應、簡便的加工及施工工藝、經濟的造價在巖土工程中鞏固其重要地位。尤其在現今技術條件下,無論塊狀巖體還是土體(硬土層或軟土層),都可以使用錨固技術來加固。K24、K28邊坡的二維有限元分析和物理模擬結果都顯示出,巖體應力最集中部位、位移變形最大部位均在邊坡表層巖體中。針對這種情況,在邊坡表面設置短錨桿,抑制邊坡表部巖體變形是行之有效的。
但值得注意的是,上述錨固措施僅使得邊坡表部巖體應力集中程度降低、變形量減小。對于深部巖體應力狀況和變形沒有明顯的改善,不能阻止整個邊坡巖體的滑移-壓致拉裂變形。因此,上述短錨桿支護宜作為處理邊坡表部不穩定巖體,或作為施工臨時支護措施。對于K24類邊坡由于坡度較小,不適宜施作錨桿。K28這類邊坡,錨固措施可限制邊坡巖體累進性破壞,對改善邊坡穩定狀況是有作用的。
4.2.2 整治措施的實施
通過對K24類邊坡整治方法綜合分析的基礎上,采用了抗滑樁和構筑完善的截排水系統的加固處治措施。
通過對K28類高陡邊坡的整治方法綜合分析的基礎上,對左側高陡上邊坡采用了短錨桿工程整治措施;公路右側滑坡體(下邊坡)采用了錨拉抗滑樁和構筑完善的截排水系統的工程整治措施。
國道108線廣元南段公路邊坡整治措施實施后經歷了3年時間的考驗,公路邊坡穩定,整治方法是適宜和有效,取得了良好的整治效果。主要結論及認識 通過上述討論,可以得出以下幾點結論與認識:(1)這類緩傾角層狀邊坡,無論邊坡陡緩,地下水的物理地質作用對邊坡穩定性的影響均較大,需構筑完善的截排水系統。
(2)對于K24這類坡度小的緩傾角層狀邊坡,由于邊坡巖體應力集中程度很低,削方減載對邊坡穩定狀況無甚影響。但通過削方減載可有效降低殘余下滑推力,降低抗滑樁等支擋工程費用。
(3)對于K28這類高陡的緩傾層狀邊坡,由于應力集中程度較高,削方減載雖然行之有效,但考慮到路基和后坡的穩定性以及棄渣場等問題不宜采用。鑒于該邊坡變形破壞的力學機制分析,抗滑樁的加固效果不能充分發揮,宜采用錨拉抗滑樁。短錨桿支護對邊坡表部巖體的穩定性有較大的提高,雖然不能大大提高邊坡巖體的整體穩定性,但從限制邊坡巖體的累進性破壞角度看是有益的。
(4)邊坡開挖過程中為防止邊坡整體或局部失穩,除了嚴格按設計要求進行爆破并及時支護外,還應根據現場地質情況,及時調整開挖坡比。
(5)邊坡加固處治的各種措施都有一定的適用條件。應根據場地條件選擇最佳措施或綜合處治,以期達到最佳效果。
(6)對于開挖可能造成失穩的邊坡,宜在開挖前進行加固處治。