1.贵州省黔美基础工程公司 贵州贵阳 550001
摘要:强降雨过程中边坡的稳定分析是目前岩土及工程地质工程领域的研究热点问题之一。本文以岑巩县城西南边坡为工程依托,对降雨引起的边坡二次滑坡进行了研究。边坡第一次支护设计采用坡脚设置桩板式档土墙,坡面采用浅层锚杆框架梁进行防护。根据边坡地质条件,本文分析了边坡二次滑坡的形成的主要原因和改进的治理措施。通过现场施工表明,由于地下水害不良地质作用,岩土体抗剪强度及粘结强度急剧降低,锚杆混凝土与岩土体粘结力也随之降低,导致锚杆框架梁断裂破坏,边坡整体滑塌。在我国地质灾害频发的背景下,如何对降雨条件下斜坡进行可靠分析仍是一个急需解决的问题。本文将结合工程案例,对降雨条件下边坡的稳定性进行分析,为更合理的对滑坡灾害进行治理提供借鉴。
关键词:降雨;边坡;稳定性;滑塌
0 引言
中国是世界上受滑坡灾害影响最为严重的地区之一。根据全国地质灾害通报,滑坡灾害占我国地质灾害总数的70%至80%。据文献统计,我国95%以上的滑坡都与自然降雨有关(孙广忠,1998)。降雨诱发滑坡灾害给国家和社会带来了巨大的生命和财产损失。
降雨过程中边坡的稳定分析是目前岩土及工程地质工程领域的研究热点问题之一。在我国地质灾害频发的背景下,如何对降雨条件下斜坡进行可靠分析仍是一个急需解决的问题。
本文将结合工程案例,对降雨条件下边坡的稳定性进行分析,为更合理的对滑坡灾害进行治理提供借鉴。
1 工程概况
岑巩县城西南出口思旸至羊坪公路改扩建工程,
因路基施工,左侧山体形成挖方路堑高边坡。地质灾害区属侵蚀低山丘陵地貌,微地貌类型属斜坡地貌,经河流冲刷、侵蚀后河流下切,形成河流阶地,原边坡开挖范围,高程介于382~428m,相对高差46m,地形相对较陡。原边坡防护坡脚设置桩板式档土墙;坡面采用浅层锚杆框架梁防护。2017年初春雨季,由于极端灾害性天气连续暴雨,地表水冲刷、下渗等不良地质作用,导致坡体浅层滑移与地表滑塌,造成原坡面防护设置钢筋混凝土锚杆框架梁发生严重断裂、变形破坏,形成山体二次浅层滑坡。为根治该路段地质病害,消除地灾造成公路营运安全隐患,确保行人、车辆、施工安全、须对地灾路段挖方高边坡进行全面防治工程处理。
根据地质调绘和钻探揭露,灾害区岩土构成为第四系残坡积层碎石、冲洪积层卵石土及寒武系下统杷榔组泥岩。边坡覆盖层最大厚度20.0m,坡体软弱层(含碎石土、卵石土及强风化泥岩)厚度达21.5m,属于具二元结构岩土混合类型路堑高边坡。
地灾滑坡区地下水主要为第四系残坡积、冲洪积覆盖层孔隙水与基岩裂隙水。第四系覆盖含水层岩土构成主要为碎石、卵石土层,暴雨季节,地表水沿坡面散流,通过碎石、卵石土层孔隙下渗至岩土接触带;基岩裂隙水富存于泥岩层间裂隙之中。地表水主要由大气降水补给。经现场勘察及施工观测,坡面及坡脚设置桩板墙泄水孔均有地下水溢出。
2 滑坡影响因素分析
根据边坡滑塌现状,结合地质勘察、现场开挖情况,本段边坡滑塌的主要原因包括:
(1)地下水害不良地质作用。暴雨季节原边坡桩顶以上第一级、第二级有泉水渗出,由于暴雨季节地表水沿上覆土层孔隙下渗至土层与基岩接触带,泥岩为相对隔水层,导致地下水位抬高,水压力逐渐增大,岩土体抗剪强度及粘结强度急剧降低,锚杆混凝土与岩土体粘结力也随之降低,导致边坡整体滑塌、锚杆框架梁断裂破坏,由此分析,诱发边坡滑塌的。
(2)第一次治理时坡面没有清方完全,现有抗滑桩桩顶的土方长期在干湿变化条件下,强度逐渐降低,自稳能力变差,表现为山体二次浅层滑坡。
3 滑坡治理方案
3.1原设计
原设计坡脚设置桩板式档土墙和抗滑桩,坡面采用浅层锚杆框架梁防护。
3.2边坡滑塌处治设计
经现场勘察原边坡抗滑桩及挡土墙未见拉裂、倾斜,桩间挡土板及桩身无裂缝,原设计抗滑桩及挡土墙对边坡治理效果较好。由滑坡影响因素分析可知,强降雨是诱发滑坡发生的关键因素,降雨是引起土体抗剪强度降低的关键因素,因此在本次滑坡治理方案中,应特别注意排水工程的布置,防止雨水对边坡坡面的冲刷作用。
针对治理边坡工程地质、水文地质条件,且滑坡体下方已设置桩板式挡土墙,本次滑坡治理主要在现有抗滑桩上方采用坡率法进行清方减载,坡面设置预应力锚索框架梁、回填植草护坡及截排水工程处理。具体如下:
(1)截、排水沟工程
在滑坡后缘5~8m范围设置截水沟。在各级边坡之间设置2m宽安全平台,并设置平台引水沟,将坡面地表及基岩裂隙溢出地下水引流至边坡周界截水沟。
(2)清方减载
对抗滑桩以上边坡,各级边坡分别采用1:2、1:2、1:1.75坡率对滑坡体进行削方减载,第一、二级边坡每级边坡高度均为10m,第三级边坡放坡到顶,各级边坡之间设置2m宽安全平台,平台内侧设平台引水沟,引水沟引流至边坡周界截水沟。
图3-1 山体二次滑坡全貌图
(3)框架锚索工程
在K1+850~K1+910段路基左侧现有抗滑桩上方各级边坡设置锚索框架梁,锚索间距为3m×3m,锚孔俯斜倾角为30°,锚索长度为28m,自由段长10m,锚固段长18m,且锚固段必须进入稳定岩层8米以上
(4)边坡地下水治理工程
施工过程中,对各级边坡坡脚,应钻孔设置横向排水软管,引排地下水;第一、二级坡脚设置两排长度为28m横向排水软管,间距为6m,梅花形布置;第三级坡脚设置一排长度为20m横向排水软管,间距为6m;横向排水软管仰斜倾角为5~7°。
图3-2 边坡滑塌处理断面图
(5)植草护坡
框架锚索梁施工完成后对锚索框架梁内回填黏土,然后进行植草护坡,绿化坡面。
4 边坡塌方治理施工及监测验证
按照该段处治防护方案,对边坡进行施工、监控量测,施工完成后监控数据无明显变形、稳定性较好,未对道路行车造成威胁。
通过稳定性软件计算,边坡安全系数值为1.42,满足规范要求。
5 结论
(1)降雨是诱发滑坡的主要因素之一,降雨诱发滑坡对我国地质灾害的防治具有重要影响。案例边坡发生二次滑坡,主要原因在于强降雨条件下导致的浅层滑坡。降雨入渗过程分成了两个阶段,即产生积水前的入渗和产生积水之后的入渗两个阶段。第一阶段降雨雨强小于土壤饱和渗透系数,此时雨水全部入渗,表层不产生径流;第二阶段表层开始产生积水,此时雨水部分被土壤吸收,导致土体抗剪强度降低,稳定性下降,最终滑坡。
(2)本文案例边坡在强降雨条件下,发生浅层滑坡,故原有支护的抗滑桩和坡脚挡墙并没有遭受破坏,在此基础上,进行浅层滑坡防护和截排水措施即可消除隐患,主要措施为清方+框架锚杆护坡+截排水沟。
(3)文中的治理措施是有针对性的/有效的,能及时消除隐患,确保行人、车辆安全。
参考文献:
(1)王恭先,边坡滑坡原因分析及防治方法[J]。重庆建筑,2005[6]:59-61。
(2)王恭先,滑坡学与滑坡防治技术[J]。北京:中国铁道出版社,2004。