山区高速公路边坡滑塌治理工程处治分析

发表时间:2021/3/23   来源:《建筑实践》2020年12月第35期   作者:梁绍华
[导读] 笔者结合多年工作经验,以某高速公路为案例,
        梁绍华
        广西交通投资集团河池高速公路运营有限公司 广西 河池 547001

        摘要:笔者结合多年工作经验,以某高速公路为案例,结合该高速公路边坡滑塌现状,针对性的提出“削坡减载+锚固+挡土墙”的方案,有效的解决了该边坡的滑塌问题,希望可以给相关专业人员提供借鉴与参考。
        关键词:山区高速公路;边坡;滑塌治理;处治
1 工程概况
        该滑坡处原来边坡属于深路堑,开挖高度约60米,分级开挖,每级高度10.0米,其中第一~三级边坡坡度1:1.5-1:1.75,采用锚索格构梁支护,第三级边坡建造有发电站输水混凝土明渠第四~六级边坡坡度1:1.75-1:2.0,植草防护。滑坡发生后第1级边坡几乎被滑坡堆积物完全掩埋;第2-3级坡面已基本全塌,格梁结构严重破坏;4-6级坡面变形严重,形成鼓丘、错落陡坎、宽大裂隙等,裂隙呈不规则状发育;坡顶上方自然斜坡裂缝众多,裂缝多呈不规则状,表层普遍变形、塌陷,延伸至距离原施工坡顶线外侧约150米。两侧沟谷堆积有滑坡堆积物,沟谷岸坡不同程度坍塌。边坡滑坡主方向为北西305°,滑坡体面积约29000平方米。

图1 滑坡正面形态
2 工程地质条件
2.1地形地貌
        滑坡区属构造剥蚀-侵蚀中低山地貌山嵴,山体高程300~660米之间,地形坡度一般20°~40°,滑坡右侧冲沟对岸有村民居住点,距离滑坡区最近点约50米,滑坡主要位于AK0+590~AK0+612.985左侧及BK0+330~BK0+389.02右侧边坡,分布标高340~430米之间。
2.2地质构造
        滑坡区位于南华活动带右江褶皱系靖西-都阳山凸起构造单元,周边区域性大断裂有巴马断裂,滑坡距离巴马断裂带40千米。场区位于红水河向斜北东翼,附近发育两条断层。滑坡区处于断层发育附近,受断层影响,构造运动强烈、岩体较破碎和顺层结构,地质构造较复杂,对高边坡稳定性影响较大。
2.3水文地质
        滑坡区地表水体主要为隘洞河水,为红水河一级支流,河水由北东向南西流。河床较窄、坡降大,局部有跌水现象。主要接受大气降雨补给,水位、水量受降雨影响较大,雨季水流急,水位、水量暴涨,可形成暂时性洪流。路基设计标高高于洪水位,滑坡不受洪水影响。但边坡第三级边坡平台一人工水渠横穿边坡,水渠宽约2米,深约2米,边坡变形后人工水渠开裂,水渠内的流水或溢流易下渗到坡体造成边坡变形。滑坡两侧分布有冲沟,强降雨形成洪流,边坡上方汇水面积较大,强降雨会形成地面径流,对边坡稳定性影响较大。
3 滑坡原因分析
        该段滑坡的形成和发展是受多种因素控制和影响的结果。滑坡体形成机制包括滑坡的内因和外因两个方面,它们是相互联系,相互补充的。其中内因方面包括:地形地貌因素、地层岩性因素等,外因方面包括:水文地质因素、人类工程活动。
3.1地形地貌因素
        场区的地貌单元为构造剥蚀-侵蚀低山丘陵地貌,路基开挖后,路堑边坡处在相对较低的地段,坡顶较平缓,且滑坡体两侧冲沟切割,有利于大气降水的汇集,大气降水雨水大部分汇集于该滑坡体区域,导致边坡岩土体强度降低。开挖坡度大于自然斜坡,形成新的临空面,在重力作用下,边坡沿软弱结构面下滑。
3.2地质构造因素
        勘察区附近发育有两条断层F1(同乐断层)和F-1,受断层影响,风化强烈,节理裂隙发育,场地岩体破碎,有利地表水和雨水入渗,降低岩土体强度,不利于边坡稳定。
3.3地层岩性因素
        滑坡上部的土体为黏土、全风化粉砂质泥岩和强风化粉砂质泥岩,下部为强~中风化粉砂岩;黏土呈可~硬塑状,抗剪强度较低,全风化粉砂质泥岩呈坚硬土状,土夹岩状,遇水易软化,强风化粉砂质泥岩,岩质软,遇水较易软化,节理裂隙发育,多呈张开状,泥质充填,有相对较好的透水性,雨水容易入渗,节理裂隙及层面内充填泥质软化,抗剪强度降低,而强~中风化粉砂岩抗剪强度受地下水影响小,滑带易在强风化粉砂质泥岩和强~中风化粉砂岩的接触面形成,且岩层层面倾向与坡向同向小角度相交,为顺层坡,滑坡顺着强风化粉砂质泥岩底部层面滑出。
3.4水文地质因素
        边坡上方汇水面积较大,强降雨形成地面径流,入渗边坡岩土体。连续暴雨,有足够的时间下渗,同时又具有丰富的补给源,可大量补给地下水,同时边坡第三级边坡平台一人工水渠横穿边坡,边坡轻微变形即可导致水渠开裂,水渠流水长期入渗到边坡下部,水对滑坡体土层的作用是形成滑坡的重要条件,雨水入渗坡体中,一方面增大土体的自重使得土体的下滑力増加;另一方面可以迅速改变岩土体的性质,全~强风化粉砂质泥岩软化后降低其抗剪强度,在软硬岩体接触面形成滑动面。
3.5人类工程活动
        自然山体斜坡路基开挖,形成深路堑,改变自然稳定坡体应力条件,岩土体变形,边坡前缘形成临空面,边坡岩土体发生应力重分布,无法恢复平衡,防护措施不当,坡体处于不稳定状态;在边坡上建设有输水明渠,受边坡变形导致渠道开裂、溢水等,入渗边坡坡体;边坡上方农业耕种,植被稀疏,雨水容易入渗。
4 滑坡机理分析
本滑坡是大型深层牵引顺层结构岩质滑坡,其形成首先是源于高速公路路基及高边坡开挖,形成了较大的临空面,从而使上部岩土体失去支撑,稳定性降低。在高速公路施工过程中,出现了多次顺层坍塌和牵引式张拉裂缝,不断调整边坡坡度,下部采用锚索加固处理后,边坡处于稳定状态。但在连续强降雨作用下,随着岩土体吸水饱和作用,使得公路左侧边坡后面山体岩土层重量增加,同时,地表水下渗并积聚于透水性相对较差的强风化岩层面,软化了界面间岩层,使岩层抗剪强度降低,破坏了岩层间原有平衡状态,最终使山体斜坡失稳而发生滑动。主要破坏岩土体为残坡积土和全强风化。
5 滑坡治理工程处治分析
5.1稳定性分析
        根据地质资料,边坡主要为强风化泥质粉砂岩组成,属软岩边坡,根据岩层产状,边坡为切层逆向坡。边坡按设计坡比自然稳定,但根据边坡地质条件,坡体强风化层风化严重,节理裂隙发育,岩体破碎,在受降雨和地下水的长期影响下,边坡可能产生沿风化界面的滑动,由开挖断面资料分析可知,边坡开挖后在坡脚位置形成薄弱面,加速坡体沿风化界面滑动的可能,应加强防护。
5.2滑坡治理原则
        (1)安全:做到一次根治,不留后患,保证公路的安全营运。
        (2)防治结合:遵循“防治结合,合理利用土地”的原则。
        (3)经济合理:在保证安全的基础上尽量节约投资,可以选择简便易行、易于控制的方法。
        (4)施工工期:处治工段的实施情况直接影响到公路的营运需要,施工考虑尽量控制缩短施工周期,施工期间能保持通行。
        (5)充分考虑场地限制,确保施工安全与减少对既有公路主线干扰影响。
5.3主要处治措施内容
        (1)放缓边坡
        对主滑段AKO+590~AK+612.985左侧、BKO+365~BKO+389302右侧边坡,除第一级维持原来的坡率1:1.5基本不变,第三级坡率调整为1:2.5,第二级以上其他坡率由原来的1:1.5~1:2.0,全面放缓到1:2.0;边坡平台按每10米高一级设置,第1~2级平台5米、第3级平台10米、第4级平台宽5米、第5级平台宽30米,第6级以上均为5米。
        (2)边坡锚固
        充分利用AK+590~BK0+386原第一级边坡未破坏的锚素格梁防护,修复局部破坏的格梁和锚索;采用锚索格梁对AK+590~BK365段第二、三级边坡进行锚固,起到加固作用。为保证锚固效果,锚索采用压力分散型错索,总长30米(第三级边坡上两排锚索锚固段长为12米,其余锚固段长为10米),锚索用6Φ15.2 1860kPa的高强度低松无粘结钢线,单束锚索7根绞线,注浆材料用纯水泥浆,强度30MPa;锚固段均进入强风化、中风化粉砂岩,单根锚索锚力为500N(第三级边坡上两排锚索锚固力值分别为400N、350kN)对破坏程度较轻的BKO+345~BKO+365右侧边坡清理坡面松土后,坡率由原米的1:1.0~1:1.5,统一放缓到1:1.5以上,灵活设置过渡性平台宽度。放缓后第2、3级坡面设30长米索格梁锚固。
        (3)设置挡墙
        针对3-3剖面推测滑面剪出口位于一级边坡坡面的情况,在段落BKO+345-BKO+386右侧设置墙高8米的仰斜式挡墙,以加强抗滑作用。
        (4)坡面防护
        对AK+590~AKO+612985第4级一第8级坡面采用挂铁丝网喷播基材植草,第9级坡面采用喷播植草。
        (5)完善边坡排水系统
        坡顶增设顶截水沟,每级边坡平台设置平台截水沟排水到边坡急流槽,集中引排坡面汇水;第二级~第九级边坡设置仰斜排水管排除坡体内部滲水;疏通两侧沟谷泥土堆积物,设置加大急流槽排水到匝道路基边沟,保障排水畅通。不恢复原第三级边坡水电站水渠。
        (6)弃土场设置
        边坡挖方弃上于新选K53+220右侧200米弃土场,弃土场设置排水及防护绿化工程。
结语
        综上所述,该高速公路采取“削坡减载+锚固+挡土墙”的方案,有效的解决了边坡滑塌治理,提升了边坡的稳定性。经过了一个雨季的考验后,经过相关数据表明该边坡均未发生开裂及下沉现象。
参考文献
[1]潘菲.某高速公路互通A匝道滑坡变形分析及整治[J].交通世界,2020(25):46-48.
[2]贾韵洁.某山区高速公路深挖路堑边坡诱发滑坡的综合治理方案[J].山西交通科技,2020(01):1-3+9.
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