高寒阴湿红泥岩地区滑坡处治的研究

张 晓 峰

(甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

高寒阴湿红泥岩地区滑坡处治的研究

张 晓 峰

(甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

以某公路滑坡处治为例，分析了滑坡形成的具体原因，通过滑坡治理计算分析，介绍了高寒阴湿红泥岩地区滑坡处治的方案，并对其施工顺序与技术要求进行了研究，对类似地质构造下滑坡处治有一定的借鉴作用。

高寒地区，滑坡，桩板墙，处治方案

1 工程概况

研究段滑坡YK128+850～YK129+170路线位于中低山侵蚀沟谷区。路线位于甘净沟，主沟甘净沟下切侵蚀强烈，沟谷相对较窄，中段以上呈“V”字形。冲沟发育，冲沟可见常年流水，植被发育。两侧坡积体一般厚约2 m～4 m，均垦为农田，阴坡坡积土层较阳坡厚，多条坡面冲沟季节性流水，土体含水量较大，甘净沟沟底可见白垩系(K)紫红色泥岩、砂岩出露。

该滑塌后壁、剪出口较明显，自然坡度较缓，约15°，开挖前坡体处于稳定状态。滑塌体主要为白垩系泥岩砂岩，上部覆盖第四系粉质粘土，土体多呈可塑～硬塑，土体潮湿，含水量较大。滑面主要为砂岩泥岩互层中的薄层泥岩夹层，前缘深入到泥岩强风化层。本段以路堑式通过，滑塌主滑轴线与路线直交。

该段斜坡在天然状态下整体处于稳定状态，目前随着路堑开挖施工，路基右侧边坡进入变形的发展期，转入欠稳定状态，在施工扰动及降雨入渗等条件下将进一步变形，引起边坡整体滑移失稳。

2 滑坡成因分析

研究区在甘肃公路自然区划及环境参数研究报告中，属于滑坡高发生、发育区。晚第三纪以来的新构造运动奠定了现代地貌轮廓的构造运动，与老构造有着密切的联系。研究区处于新构造运动强烈的陇西旋卷构造体系边缘，白垩系、第三系红层软岩中褶皱、断裂构造也较为发育。陇西黄土高原的基底地层主要由白垩系、第三系等红层软岩组成，在起伏的古地形基础上披覆式堆积了第四系厚层黄土。绝大多数地区为黄土梁峁及沟壑组成的黄土丘陵地貌，一般海拔在1 200 m～2 300 m之间，高差约为100 m～500 m，切割深度较大，后经流水的长期侵蚀切割，使得地形支离破碎、沟壑纵横交错，水土流失严重，为滑坡等地质灾害的发育提供了有利地形条件。

研究区内的黄土接触面滑坡一般发育在黄土丘陵坡度10°～20°的黄土斜坡上，由于风成马兰黄土多以披覆形式沉积在由第三系、白垩系等泥质岩类组成的高低起伏的古地形之上，上部黄土的渗透性较好，下部泥质岩类为渗透性较差的隔水层，从而构造成“双层异质”斜坡结构，其接触面的低洼部位易汇集地下水，使黄土底部接触面一带岩土长期处于过湿软塑～饱和状态，成为滑坡发育的软弱结构面。在降水等外因条件下沿接触面形成黄土—泥岩滑坡。多为中层牵引式滑坡，此类滑坡常发生在雨季和丰水年，特别是连阴雨较多的情况下，雨水渗透进入岩土体节理、裂隙，使斜坡岩土体重量增大，构造面软化，粘聚力降低，在自身作用下发生滑坡。

3 滑坡治理计算分析

3.1 设计荷载及设计标准

3.1.1 设计荷载组合

按JGJ D30—2004公路路基设计规范的相关规定，剩余下滑力按以下两种工况考虑：

工况一：天然工况；工况二：连续降雨(暴雨)+地震。

3.1.2 设计标准

按JGJ D30—2004公路路基设计规范第7.2.2条规定，综合考虑各影响因素后，滑坡稳定性验算工况一条件下，滑坡稳定安全系数取K=1.20，工况二(连续降雨+地震)条件下，滑坡稳定安全系数取K=1.1。

3.2 剩余下滑力计算

剩余下滑推力计算采用JTG D30—2004公路路基设计规范推荐的折线形滑面传递系数法推力计算，公式如下：

Ti=FSWisinαi+ψiTi-1-Wicosαitanφi-ciLi

(1)

其中,Ti,Ti-1分别为第i和i-1滑块剩余下滑力,kN/m；FS为稳定安全系数；Wi为第i滑块的自重力,kN/m；αi,αi-1分别为第i和i-1滑块对应滑面的倾角，(°)；φi为第i滑块滑面的内摩擦角，(°)；ci为第i滑块滑面的粘聚力,kN/m；Li为第i滑块的滑面长度,m；ψi为传递系数。

3.2.1 参数选取

根据滑塌体地貌形态、同类工程经验，结合滑塌体目前稳定状况的反分析，滑塌体粉质粘土天然状态下γ值取18 kN/m3，饱和状态下γ值取20.5 kN/m3，由于该层均处于拉裂带，可不考虑该层抗滑作用。滑面泥岩夹层γ值取21.8 kN/m3，c值取6 kPa，φ值为12°。滑塌体泥岩夹层γ值取21.8 kN/m3，c值取20 kPa，φ值为15°，砂岩夹层γ值取22.3 kN/m3，c值取20 kPa，φ值为15°。各断面设计布置图见图1～图3。

3.2.2 剩余下滑推力计算

在现有路线设计条件下，对滑塌体削方减载，按折线形传递系数法对各计算断面分别按工况Ⅰ(天然)和工况Ⅱ(暴雨+地震工况)进行稳定性计算分析，各典型断面不同工况下剩余下滑推力稳定性计算结果见表1～表3。

表1 A—A′断面现有滑面多种工况下剩余下滑力计算表

表2 B—B′断面现有滑面多种工况下剩余下滑力计算表

表3 C—C′断面现有滑面多种工况下剩余下滑力计算表

4 处治方案

4.1 抗滑桩处治方案

根据上述数据综合分析，提出抗滑桩+挡土板+清方+夯填裂缝的处治方案来解决本段滑坡。

1)抗滑桩。根据该段边坡剩余下滑推力计算，在YK128+845～YK129+000段坡脚设置桩板墙，抗滑桩中线距边坡外侧1.5 m，抗滑桩截面尺寸为2.0 m×1.6 m，桩长12 m，共32根；挡土板长4.1 m，高4 m，厚0.4 m，共62片；抗滑桩及挡土板均采用C30钢筋混凝土现浇结构。

2)清方。对YK128+845～YK129+000段坡面上方不稳定岩土体进行清除，必要时在坡脚进行临时回填反压，以便抗滑桩安全施工。

3)夯填裂缝。坡面上方形成的拉张裂缝和错台，采用三七灰土夯填，阻止地表水从裂缝灌入。夯填宽度为裂缝外缘各0.50 m，夯填深度视裂缝实际深度为准。

4.2 对该场地进行数值模拟分析

模型分析图见图4。经数值模拟分析结果，在该段不良地质处治中，使用抗滑桩可以安全、有效的治理滑坡。

5 施工顺序与施工技术要求

5.1 总体施工顺序

总体施工顺序：截、排水工程→清方→抗滑桩→挡土板→回填压实。在现场条件允许、确保安全的情况下，部分工程可平行作业。

抗滑桩的施工顺序：桩井开挖→挂网、喷射混凝土护壁→铺底混凝土→钢筋笼吊装→桩身混凝土浇筑。采取从滑塌体两侧逐渐向中间推进的施工工序，间隔两孔以上跳孔进行桩井开挖、浇筑施工，严禁坡脚一次性桩井开挖，防止切脚引起边坡失稳破坏。

5.2 施工技术要求

1)施工应满足设计要求，施工单位在监理的监督下严格按照设计图纸施工，同时严格执行本施工技术要求和有关规范。2)施工单位应尽可能的搜集该工程的相关资料，结合施工场地条件编制施工组织设计，经监理审批后方可施工。3)首先施作地表截排水工程、坡脚适当回填反压，施工期间建立简易边坡变形监测网，加强变形监测，及时发布预警信息，并设立专职安全员，加强施工期间的安全巡检。4)抗滑桩的施工工序为：测放桩位→桩位场地整平→锁口盘施工→开挖桩节与护壁施工→桩体钢筋→桩体混凝土浇筑。5)抗滑桩要按给定坐标，准确放线定位，如与实际不符，及时通知设计人员。6)抗滑桩施工前应先将桩位附近边坡或表层易滑塌部分予以清除，并做好桩位附近地表水的拦截工作。施工废水及泥浆应经适当处理后方可排入沟谷，施工场地不允许泥水漫浸。7)抗滑桩应间隔两孔以上跳孔进行桩井的分节开挖、挂网喷射混凝土护壁，防止桩壁掉块，影响施工安全。桩井开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸，滑动面处(或潜在滑动面处)的护壁应加强。8)在开挖桩井过程中，地质技术人员要下井进行详细的四壁地质编录，核对地层岩性及滑面位置，如发现与设计情况不符时，应及时与监理及设计人员联系，以便及时调整。9)施工中桩截面的误差只能为正，不能为负，以确保主筋混凝土的保护层厚度。10)桩井开挖到设计标高后应进行验槽、保证封底混凝土厚度。11)桩身混凝土应边灌注、边振捣，全桩混凝土应保证不间断一次浇筑完成。12)桩井爆破若采用浅眼爆破法，应严格控制用药量，最大限度减少对边坡体的爆破震动，以确保施工安全。13)未经设计人员同意，不得随意变更施工程序。14)挡土板段桩身应和挡土板同时浇筑施工。

[1] [美]海 兰.滑坡灾害防治手册[M].汪发武，译.北京：地质出版社,2009.

[2] 赵其华，彭社琴.岩土支挡与锚固工程[M].成都：四川大学出版社，2008.

[3] 窦明健.公路工程地质[M].北京：人民交通出版社，2003.

Study on landslide treatment in cold dank red mudstone area

Zhang Xiaofeng

(GansuTrafficPlanning&SurveyDesignInstituteCo.,Ltd,Lanzhou730030,China)

Taking the highway landslide treatment as an example, the paper analyzes landslide forming causes, and introduces landslide treatment scheme in cold dank red mudstone area, studies construction procedures and technological demands through landslide treatment calculation analysis, which has certain guidance role for landslide treatment with similar geological structure.

cold area, landslide, pile-board wall, treatment scheme

2015-03-03

张晓峰(1985- )，男，工程师

1009-6825(2015)14-0050-03

P642.22

A