安徽地区沿江某高速公路滑坡治理分析研究

2016-06-05过年生

工程与建设 2016年5期

关键词：趾板块段坡脚

许魁，过年生

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088)

安徽地区沿江某高速公路滑坡治理分析研究

许魁，过年生

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088)

通过对滑坡地质概况、特征、形成及变形机理以及稳定性分析,考虑施工过程中受地形、工期等限制因素，提出采用换填与趾板挡墙相结合的措施对滑坡进行综合治理,具有一定的现实意义。

滑坡治理；支挡工程；研究分析

0 引言

滑坡位于芜湖地区某高速线43 km+100 m～43 km+200 m处。滑坡体宽约65～75 m,长约110 m,面积约2 800 m2,滑坡后已经卸载部分土方,滑坡体平均厚度约5.0 m,属浅层牵引型滑坡[1-2]。路线受纵坡、地形、地物限制,需正穿该滑坡体,应对其进行综合治理。

1 滑坡体工程概况

1.1 工程地质概况

1.1.1 地形地貌及地层

滑坡区微地貌属低丘,地面标高一般16～85 m。滑坡区地势总体呈上陡下缓,边坡中上部较陡,坡度一般在25°～40°,下部及坡脚较缓,坡度一般在5°～15°。植被茂密,主要以灌木为主。滑坡体自上而下地层岩性见表1所列。

表1 地层岩性表

1.1.2 不良地质

根据勘察资料,滑坡区溶洞溶蚀发育,灰岩地层,多呈溶洞、溶孔、溶隙等岩溶形态,溶洞多为竖向发育,最大可达4 m,横向发育一般,多为1～2 m,多为半充填状,充填物为粘性土。

1.1.3 滑坡体地质概况

根据勘探资料,滑动带厚度一般20 cm左右,呈黏土夹砾状,含水率约45.2%～60.2%,孔隙比约1.194～1.622,液性指数IL约0.85～1.00,性质软弱,见揉皱现象。滑动面呈船型,中上部较陡,下部及坡脚较缓,为复合面,滑坡主要沿岩土界面以及地下水位线滑出。滑坡体地层主要由第四系黏土组成,滑体呈不等厚楔型体状;滑床主要由三叠系下统南陵湖组(T1n)灰岩组成,呈折线型。

1.2 水文地质概况

滑坡区的地下水类型主要为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩裂隙水,勘察期间地下水位埋深在0.80～2.70 m,位于潜水层。

2 原设计工程方案

该处滑坡体下缘紧邻地方排洪渠、居民区,原设计采用12～15 m高衡重式挡墙+挖除滑坡体方案,收缩坡脚,避免侵占排洪渠,抗滑挡墙基础入基岩0.5 m。施工期间发现,挡墙埋设位置的基岩面与原勘察基岩面有偏差,较原勘察基岩面低 2.0～5.0 m,滑坡体积增大至35 000 m3,且地下水丰富,开挖深基坑塌方严重,挡墙基础不能入岩,原设计方案无法实施。需要对其变更设计。

3 滑坡稳定性评价

取典型剖面为代表对滑坡体进行稳定性分析,滑动带力学参数结合试验和反演法计算综合确定[3-6]。具体力学参数见表2所列。

反演法取得的滑带土强度参数(c、φ)及室内试验取得的滑体物理参数(γ),根据规范[7-8],按(1)～(3)式,稳定性计算结果见表3所列。

表2 滑动带力学参数

(1)

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

(2)

Ri=Nitanφi+ciLi

(3)

其中,Fs为稳定系数;θi为第i块段滑动面与水平面的夹角(°);Ri为作用于第i块段的抗滑力(kN·m);Ni为作用于第i块段的法向分力(kN·m);ci为第i块段土的粘聚力(kPa);φi为第i块段土的内摩擦角(°);Li为第i块段滑动面长度(m);Ti为作用于第i块段滑动面上的滑动分力(kN/m);Ψj为第i块段的剩余下滑动力传递至i+1块段是的传递系数(j=i)。

表3 滑坡稳定性计算结果

根据文献[6]:① 稳定状态,安全系数应该高于1.20。② 基本稳定状态,安全系数为1.10～1.20。③ 欠稳定状态,安全系数为1.00～1.10。④ 不稳定状态,安全系数低于1.00。

根据稳定性计算结果,可以判明该滑坡经过卸载后,在天然工况下处于稳定状态,饱水工况条件下处于欠稳定状态;如进行路基加载,边坡在天然工况下处于欠稳定状态,饱水工况条件下处于不稳定状态。

4 滑坡治理方案

4.1 治理方案比较分析

根据施工期间补勘资料,滑坡体厚度约6～8 m,滑坡体体积约35 000 m3,下伏基岩面较为陡峭,最大倾角可达40°,根据计算[7],路基加载后饱水状态下滑坡推力可达1 190 kN/m。

考虑到滑坡的体积、下伏基岩岩性、岩溶发育状况、工程造价等因素,同时施工现场受工期、不能放炮挖孔、临水开挖等条件限制,提出方案1趾板挡墙+挖除滑坡体、方案2抗滑方桩+锚索、方案3抗滑圆桩+锚索进行比较分析。提出采用趾板挡墙+挖除滑坡体方案,对滑坡体下滑段进行卸载,通过开挖台阶,消除滑动面,采用透水性能较好的碎石土压实填筑,坡脚采用5.0 m高趾板挡墙收缩坡脚,降低挡墙基础所需承载力需求,同时为了避免侵占路侧既有排洪渠,设置加筋路基,将路堤边坡坡率由1∶1.5调整为1∶1.0。加筋带长10 m,满铺处理,垂直间距1.0 m;后缘直接利用已经实施的挡墙进行支护,完善排水系统,确保路基不受冲刷和干燥状态。具体比较分析见表4所列。

通过方案比较,方案1虽在滑坡清理过程中,存在导致上边坡失稳风险,需加强施工期间施工组织,但工期较方案2缩短44.4%,较方案3缩短50%,而且工程造价仅为其的61.54%、53.33%,虽在滑坡清理过程中,存在导致上边坡失稳风险,因此变更设计推荐采用了方案1, 具体设计方案详见图1所示。

表4 滑坡治理方案比选

图1 趾板挡墙+挖除滑坡体治理方案

4.2 趾板挡墙+清除滑坡体方案稳定性计算

挖除滑坡体后,坡脚设置趾板挡墙收缩,墙后填土采用透水性良好的碎石土填筑,设置加筋,根据勘察试验资料,c、Φ分别为2 kPa、30°,重度18 kN/m3,加筋体抗拉力60 kN[9]。计算[7]得挡墙抗滑移系数1.38,抗倾覆系数1.68,满足规范要求[7,10];基底承载力170 kN<200 kN(持力层承载能力),满足要求;路基整体稳定性计算如表5所列。