鸡西机场延长跑道段冲沟边坡稳定性分析及治理方案研究
2021-01-21王航
王航
摘要:通过对鸡西机场一期滑坡及 2018 年滑坡原因进行分析,揭示了富水地层软弱滑带是机场滑坡的主要因素,为延长跑道边坡稳定性分析及治理对 策提供技术参考。跑道延长段着眼于处理顺坡高填软弱滑移带处理,分别设置三种工况,采用简化 bishop、瑞典条分法、简布法进行边坡稳定性分析,得 出其安全系数,经过计算发现将软弱地基清除、并将自清表后原地面填筑山皮石至设计標高下 6m 的方案可以有效的提高填筑体及地基的整体稳定性,满足 《民用机场岩土工程设计规范》的要求。
关键词:冲沟边坡、延长跑道、稳定性分析
引言
鸡西兴凯湖民用机场一期建设,因深厚饱和黏性土下覆软弱夹层引发 跑道南侧填筑体及地基深层剪切滑动。2018 年在其东侧,循环冻胀加之粉 土填筑体饱和引发浅层蠕变推移式滑坡带【1】。
机场拟实施跑道向西端延长 500m。结合《勘察报告》,延长跑道横跨 陡壁、顺倾冲沟,东帮为机场一期随弃回填土,形成横穿道面影响区~土 面区~边坡稳定影响区的楔形顺倾填筑体,处理不当易造成跑道侧移,影 响空防安全。文中将以《勘察报告》为基础,结合一期既有滑坡及其东侧 浅层滑坡的经验总结,提出延长跑道段冲沟边坡的治理方案,切实保证机 场运行安全。
1 一期滑坡及其 2018 年滑坡原因分析及经验总结
1.1 一期滑坡原因分析及经验总结
2008 年,该段边坡填筑体塌陷下沉、向坡脚处滑动、坡脚隆起,边坡 顶部出现近垂直裂缝,裂缝最宽处 30~50cm、最窄处 2~5cm,滑塌面积 约 11500m2,滑塌体积 4.7~4.9 万 m3。坡顶处下沉约 11 m、坡脚处土体隆 起高度约 6 m。经过分析,②-2 粉质黏土软弱夹层在瞬时快速填筑加载条 件下出现整体剪切破坏,产生推移滑动。随后采用了在边坡稳定影响区打 设碎石桩,放缓坡率的方案,实现了边坡稳定。
1.2 2018 年滑坡原因分析及经验总结
产生滑坡原因主要有以下二个:(1)饱水填筑体在循环冻融下作用下,在冻结面下 1.5m 形成软弱隔水饱和带,诱发滑动。(2)粉粘粒含量较高、 毛细作用较强的填筑体遇水软化,抗剪强度迅速降低。治理方案采用强基:将原填筑体清除后,边坡稳定影响区采用 2m 厚山皮石稳定基础,原有填筑水层,坡脚设置挡土墙。整体来看,采用了强基、排水方案。
2 延长跑道段冲沟处边坡稳定性分析及治理方案制定
2.1 地貌及地质概况
跑道南侧冲沟顺坡填筑边坡,坡顶到坡脚最大高差达 22.5m,该处局部 原地面坡度为 20%。南部冲沟位于填方区,填筑后构成一个新填方体,与 其东侧的一期弃土区形成楔形填方体。楔形填方体沿跑道方向长度可达 500m,基本与跑道延长段长度相当;垂直于跑道方向宽度可达 200m。跑道 延长段位于楔形填方体的顶部。地层分布见表 2.1-1。
2.2 边坡稳定性计算
冲沟区域需要采用“强基、排水、优填筑”的方案。道面影响区考虑 A321 荷载以及道面均布荷载,采用 bishop 分析法,分别考虑正常以及暴雨 情况,场地的抗震设防烈度为 6 度,设计基本地震加速度为 0.05g,不再考 虑地震情况。结合地表腐殖土、粘性土、细砂清除情况以及填料情况,并 考虑全风化砂岩地基浸水下形成饱和滑动带,考虑以下几种工况:
工况一:将腐殖土清除,填筑场内挖除风化料,地基土留存部分黏性 土
工况二:将腐殖土、粘性土、细砂清除,填筑场内挖除风化料
工况三:工况二基础上,自清表后原地面填筑山皮石至设计标高下 6m,然后填筑封层填土至设计标高。
按照《民用机场岩土工程设计规范》(MH/T 5027-2013)【2】 的有关规定,填筑体及地基整体稳定性暴雨情况下安全系数不小于 1.25,正常工况不小 于 1.35。本次计算分别采用简化 bishop 法、瑞典条分法、简布法计算边坡 安全系数。
体外弃后,采用水稳定性较好的土体填筑,填筑体中间增设 0.5m 厚碎石排经过计算,可以发现:
1、由于工况一在地基下留存部分抗剪强度较差的黏性土层,易在填筑 体与地基之间形成遇水软化层,边坡稳定系数小于《民用机场岩土工程设 计规范》(MH/T 5027-2013) 的要求,工况二,将抗剪强度较低的黏性土等 清除,虽然可以提高安全系数,但由于急倾顺坡填筑坡体采用场内回填料 填筑,抗剪强度低,在填筑体中形成滑带,安全系数不满足要求。工况三 不仅将场内强度较弱的地基土挖除,填筑体采用山皮石填筑,可以有效的 提高填筑体与地基的整体稳定性。
2、从表 2.1.2 可以看出,简化 bishop 法比瑞典条分法安全系数高、简布法安全系数最小,但采用三种计算方法可以相互印证计算结果的精确性。
3、综合各因素,推荐工况三作为设计方案。
3 结论
将软弱地基清除、并将自清表后原地面填筑山皮石至设计标高下 6m 的方案可以有效的提高填筑体及地基的整体稳定性,形成疏水带,提高安 全系数,满足《民用机场岩土工程设计规范》的要求。
参考文献:
[1]张克利.基于强度折减有限元法的三维边坡稳定性与破坏模式分析 [D].大连:大连理工大学,2011.