高速公路匝道滑坡與處理方案分析

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摘要：以河池至百色高速公路K55+100～K55+840隘洞互通A-B匝道處滑坡為工程背景,對該滑坡體區(qū)域水文地貌特征、現(xiàn)狀調(diào)繪、坡體產(chǎn)狀、監(jiān)測資料與鉆探資料等進(jìn)行分析,確定了坡體的規(guī)模,并分析造成滑坡發(fā)生的主要可能因素。最后提出采用雙排抗滑樁、加筋土反壓、坡面排水、削坡減載等多種方式進(jìn)行的處治方案,取得了良好的效果,該研究可為同類工程滑坡災(zāi)害處治提供參考。

關(guān)鍵詞：滑坡；抗滑性能；機(jī)理分析；處治方案

1前言

河池至百色高速公路是汕頭至昆明高速公路廣西境內(nèi)的重要標(biāo)段,同時(shí)也是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃》(2006-2020年)中“四縱六橫”高速公路主骨架網(wǎng)“賀州至隆林高速公路(橫3)”中的一段。該項(xiàng)目的實(shí)施是國家進(jìn)行西部大開發(fā)的重要交通通道,對完善國家公路網(wǎng)和廣西公路網(wǎng)具有重大戰(zhàn)略意義。因此,有必要在分析該地區(qū)工程地質(zhì)條件基礎(chǔ)上,研究該滑坡的形成機(jī)制,從而為類似工程滑坡處治設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

2工程概況

2.1工程概述

河池至百色為新建的高速公路項(xiàng)目,主線全長179.2km,全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),始于北香村,止于那務(wù)村,途經(jīng)河池市金城江區(qū)、南丹縣等地區(qū)。路基寬度24.5m,設(shè)計(jì)行車速度為80km/h。A-B匝道處于廣西西北部東巴鳳山區(qū),地處云貴高原臺(tái)地東部邊緣,里程樁號為K55+100～K55+650,長550m,開挖深度39.8m。原計(jì)劃設(shè)計(jì)為五級坡,每一級坡高在8.0m左右,每級平臺(tái)寬度4.0m,第一級坡度為1:1.15,第二級坡度為1:1.2,第三級坡度為1:1.25,第四級坡度為1:1.30,第五級坡度按1:1.35設(shè)計(jì),坡面植草保持水土平衡。該坡于2018年7月開挖,施工過程中于2018年9月K55+100～K55+840段發(fā)生一級邊坡滑塌現(xiàn)象,當(dāng)時(shí)立即進(jìn)行了清理。2019年3月,受連續(xù)降水影響,邊坡K55+230～K55+450又發(fā)生多次滑移災(zāi)害,多次的降水及滑坡坍塌導(dǎo)致該路段施工多次受影響。

2.2地貌特征

該滑坡區(qū)地處河谷階地、巖溶盆地和巖溶注地底部及邊緣地帶,為粉質(zhì)質(zhì)土及少量碎塊石等,工程性能差?；ネˋ-B匝道為南北走向,海拔高度2306～2465m,高差達(dá)到159m,整體坡角為22°～46°,由于中部匝道的開挖,坡度急劇變陡。

2.3水文地質(zhì)情況

該滑坡區(qū)域可看見一條水溝,位于滑坡體的斜中間,因邊坡滑移,可發(fā)現(xiàn)一至三級平臺(tái)有裂縫跡象,主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水。松散巖類孔隙水分布在巖溶盆地內(nèi)的河流兩側(cè)漫灘,分布面積小、厚度小,水量中等,由大氣降雨及河水補(bǔ)給,再以潛流的形式向河流排泄。

3滑坡變形特征與滑坡體確定

3.1現(xiàn)狀調(diào)繪

整個(gè)坡體總體呈現(xiàn)出上陡下緩的地形外觀。坡體兩側(cè)有兩條沖溝,兩側(cè)沖溝與坡體近視平行。兩側(cè)沖溝向坡后延伸并交匯,形成雙溝同源的地貌特征。該沖溝常年有流水,其中流量分別為1.4L/s和1.8L/s?？倕R水面積接近0.36km2。其中左側(cè)Ⅰ沖溝的匯水面積約為0.19km2,右側(cè)Ⅱ沖溝的匯水面積約為0.17km2?；聟^(qū)域見圖1。

3.2地層產(chǎn)狀量測

滑坡發(fā)生后對坡體前、中、后出露巖層的產(chǎn)狀進(jìn)行測量。測出坡體后部巖體的產(chǎn)狀為350°/SW∠35°,坡體中部兩側(cè)巖體的產(chǎn)狀分別為350°/SW∠28°10°、350°/SW∠33°,坡體中部兩側(cè)巖體的產(chǎn)狀分別為10/NW∠16°355°/SW∠15°。測量發(fā)現(xiàn)巖層傾向與匝道挖方邊坡坡向?yàn)轫槍咏M合關(guān)系。地層產(chǎn)狀量測見圖2。

3.3坡體變形特征

在滑坡發(fā)生后,對匝道區(qū)域滑坡堆積體進(jìn)行清除,調(diào)查發(fā)現(xiàn)原一級坡體局部出現(xiàn)隆起、原邊坡錨索松弛失效脫落、匝道邊溝局部開裂等變形現(xiàn)象。坡面、邊溝變形特征見圖3。錨索的設(shè)計(jì)長度為25m，一般可承受450～600kN的標(biāo)準(zhǔn)軸向拉力,這說明坡面的錨索在滑坡滑動(dòng)過程中錨索松弛或失效時(shí)才會(huì)被拉出。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)匝道路面未隆起,僅在原一級坡面區(qū)域出現(xiàn)變形及錨索松弛破壞,可以判定,原一級邊坡區(qū)域?yàn)榛虑熬壍募舫隹谖恢谩ｅ^索破壞特征見圖4。

3.4監(jiān)測資料與鉆探成果分析

為探究滑坡發(fā)生的原因及滑坡的規(guī)模,對滑體進(jìn)行鉆探取樣并對監(jiān)測資料進(jìn)行分析。ZK1、ZK2、ZK4、ZK8深層累積位移見圖5。鉆孔取樣位置見圖6,各鉆孔結(jié)果見表1。根據(jù)監(jiān)測資料得到滑坡體的滑動(dòng)位置與泥化夾層及巖層破碎帶位置基本吻合,說明滑坡的滑動(dòng)面是沿著巖層中的軟弱夾層破碎帶滑動(dòng)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示,孔口的位移大于滑面處的位移,這說明滑坡前緣開挖臨空,引起前緣坡體的滑塌,使得滑坡前緣的抗滑力降低,導(dǎo)致下滑力大于抗滑力,進(jìn)而形成滑坡后緣的坡體推動(dòng)前緣滑坡體的滑動(dòng)。結(jié)合圖5和表1可以得出,ZK1監(jiān)測曲線位移變化值不明顯,這是由于1號孔測斜位于原一級邊坡頂部,這說明部分未松弛的錨索仍然有一定的錨固力。ZK2、ZK4均出現(xiàn)了0.8~5m不等的回填砂石流失的現(xiàn)象,說明滑坡一直處于緩慢的蠕動(dòng)變形狀態(tài)。ZK8監(jiān)測曲線近似于直線,說明8號孔沒有發(fā)生滑動(dòng)。根據(jù)鉆探情況看,滑坡體的滑動(dòng)面為10~45m,平均深度約為28m。

3.5確定滑坡

通過以上分析,可以發(fā)現(xiàn)：整個(gè)坡體總體呈現(xiàn)出上陡下緩的地形外觀?；露逊e區(qū)兩側(cè)發(fā)育2條剪切裂縫擴(kuò)張形成的沖溝,這是古滑坡的主要地貌特征。坡體前緣的巖層傾角均小于滑坡后緣穩(wěn)定區(qū)域的巖層傾角,說明該區(qū)域曾經(jīng)發(fā)生過重力搬運(yùn)作用。該滑坡是一個(gè)前端急劇滑動(dòng)而產(chǎn)生的復(fù)合型滑坡。整個(gè)滑坡的長度約為650m,寬度接近100m,土方量約為180萬m3。

4滑坡形成機(jī)制分析

通過分析,得到滑坡發(fā)生的原因如下：(1)在未修建匝道之前,古滑坡在原有應(yīng)力作用下處于平衡狀態(tài)。(2)匝道修建后,由于深挖路塹邊坡在前緣形成臨空面,同時(shí)降低了古滑坡前緣的抗滑力,改變了坡體的受力狀態(tài),進(jìn)而促使古滑坡復(fù)活。(3)原坡面設(shè)置有錨索,使坡面得到加固,同時(shí)依靠邊坡自穩(wěn)能力,短期內(nèi)可使邊坡滑動(dòng)變形情況得到一定控制,但錨索的長度未穿過古滑面,因此錨索對古滑面起不到錨固效果。(4)在暴雨等不利因素的影響下,使得巖土體強(qiáng)度降低,變形逐步累積,滑面逐步加深,超出錨索加固范圍,致使錨索失效,最終形成整體性的滑動(dòng)變形破壞。

5處治方案

目前常見的滑坡治理方法大致可以分為三大類[1-4]。第一類是降低水對滑坡的危害程度,即盡可能地把地表水消除掉,可采用“截”、“排”、“護(hù)”、“填”等措施；第二類是改善土體的本身力學(xué)強(qiáng)度,增大滑坡面間的抗滑力,盡可能減輕坡面重量加重坡腳壓重的方法,或者設(shè)置擋墻的方式；第三種是改善滑體的性質(zhì),即采用錨桿、灌注水泥砂漿、砂井等措施,從而達(dá)到加固土體的效果,提高滑坡面的穩(wěn)定性。結(jié)合本項(xiàng)目的現(xiàn)場實(shí)際情況,建議在坡前采用雙排抗滑樁進(jìn)行強(qiáng)支擋。根據(jù)滑坡推力情況綜合分析,在滑坡左側(cè)設(shè)置兩排抗滑樁支擋,抗滑樁尺寸為1.6m×2.2m,樁長25～55m；在滑坡右側(cè)及影響變形區(qū)設(shè)置2.0m×3.0m抗滑樁,樁長30～60m；抗滑樁間距均為4m,樁身采用C30混凝土澆筑。由于前緣急劇變形區(qū)存在多層淺層滑動(dòng)面,在滑坡前緣采用加筋土反壓,以提高滑坡抗滑力,同時(shí)防止邊坡發(fā)生越頂變形。在滑坡后方進(jìn)行減載,以到降低滑坡的下滑力。將急劇變形區(qū)的裂縫區(qū)進(jìn)行翻挖壓實(shí)。坡面排水,在滑坡區(qū)設(shè)置多級排水溝,排水溝尺寸為30cm×30cm,采用M10漿砌片石砌筑。同時(shí),充分利用張拉凹槽Ⅰ,將張拉凹槽Ⅰ后緣坡面的地表水體引入張拉凹槽Ⅰ排離坡面,同時(shí)在前緣布置深層泄水孔。處治方案平面見圖7。為了便于抗滑樁的施工,同時(shí),提高滑坡前緣的抗滑力,需要在原一級邊坡區(qū)域堆填一個(gè)施工平臺(tái),以便保障施工順利、安全地進(jìn)行。處治方案造價(jià)約為2455萬元,反壓回填約為207萬，共計(jì)2662萬元。目前滑坡變形得到有效控制,防護(hù)工程取得了圓滿成功。

6結(jié)論

(1)該案例工程滑坡是一個(gè)前緣急劇滑動(dòng)而牽引引發(fā)的一個(gè)復(fù)合型滑坡?？辈靺^(qū)的地形地貌特征、巖層產(chǎn)狀、地層分布等現(xiàn)象符合古滑坡特點(diǎn),因此判定勘察區(qū)為古滑坡地段。(2)人類工程活動(dòng)和降雨是滑坡產(chǎn)生的主導(dǎo)因素,使得巖土體強(qiáng)度降低,滑面逐步加深,超出錨索加固范圍,最終形成整體性的滑動(dòng)變形破壞。(3)該滑坡在采用抗滑樁,滑坡前緣加筋土反壓,滑坡后緣進(jìn)行削坡減載,坡面排水等防護(hù)措施下使該路段得到安全有效的保障。

參考文獻(xiàn)

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作者：楊兆平 單位：龍巖市一方建設(shè)工程有限公司