牛營滑坡形成機(jī)理及整治

摘要:本文通過具體工程實(shí)例分析了滑坡的成因機(jī)理,介紹了治水、減重及抗滑樁等綜合治理手段,并對深挖方路段的施工方法做了有益的探討。

關(guān)鍵詞:滑坡;工程地質(zhì)條件;水文地質(zhì)條件;抗滑樁

中圖分類號:U455.49文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1009-8631(2009)12-0065-02

一、工程概況

牛營滑坡位于寧夏涇源縣牛營村北側(cè)、即固原—沿川子高速公路第A13合同段、路線樁號K174+775-K175+240,路線由北向南布設(shè)。

該段施工前為土山,為深挖方路段,最大挖深約24m,施工過程中,大規(guī)模的開挖形成高大臨空面,由于未及時(shí)支護(hù)加上雨水的影響,巖土體失去穩(wěn)定的支撐而變形,K174+970-K175+100段左側(cè)巖土體由東向西滑塌,屬于工程滑坡。

二、工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

本段處于六盤山山脈東麓,為低山區(qū),地形復(fù)雜,梁峁起伏溝壑縱橫,工程難度較大?；聟^(qū)為黃土低山,山勢為中間低、東西兩側(cè)漸高,原始地面自然坡度約10-15°,路線從中部埡口通過,海拔高度1990-2050m。所處梁峁坡地,一般為階梯狀旱地,土地貧瘠,種植小麥、燕麥、胡麻、苜蓿等,產(chǎn)量低。

2.2地層巖性

工程區(qū)地形起伏大,表層為黃土狀土覆蓋,基巖出露較少?？傮w上基巖向西緩傾,傾角5°左右。

①黃土(或黃土狀土):Q4al 沿線分布較廣,主要分布于梁崗頂部,厚度3.0-4.0m,灰黃色為主,結(jié)構(gòu)松散,稍濕-潮濕。

②低液限粉土:Q4al工程區(qū)內(nèi)窩狀分布,厚度2.0-3.5m,最厚可達(dá)10m,暗灰色,松散-稍密狀態(tài),潮濕-飽和。該層富含有機(jī)質(zhì),從已開挖的斷面可見樹枝、樹根、葉片,最大直徑15-20cm;并見有螺殼,開挖時(shí)散發(fā)出“沼氣”,具有靜水環(huán)境中沉積的特征。

③全風(fēng)化泥巖:E2S褐紅色,原巖結(jié)構(gòu)完全破壞,巖芯破碎,大多呈土狀。厚度4.0-14.0m。具有弱膨脹性。

④全風(fēng)化砂巖:E2S 褐紅色,原巖結(jié)構(gòu)完全破壞,巖芯破碎成散狀,飽和,密實(shí)。厚度約2.2m。

⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖:E2S 褐紅色,原巖結(jié)構(gòu)部分破壞,有完整巖芯,部分破碎,潮濕,硬塑-半堅(jiān)硬。厚度約7.0-8.0m。

⑥強(qiáng)風(fēng)化砂巖:E2S 灰白色,巖芯短柱狀,擾動后易碎不易散,潮濕,密實(shí)。

⑦強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖:E2S 褐黃色、原巖結(jié)構(gòu)部分破壞,擾動后易碎易散,潮濕-飽和,密實(shí)。

⑧弱風(fēng)化泥巖:E2S 褐紅色,原巖結(jié)構(gòu)較完整,巖芯長柱狀,部分破碎,潮濕,半堅(jiān)硬。單軸抗壓強(qiáng)度1.26MPa,極軟巖 。

⑨弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖:E2S 褐紅色,原巖結(jié)構(gòu)較完整,巖芯短—長柱狀,潮濕,半堅(jiān)硬。

2.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

中生代時(shí)期,形成了走廊內(nèi)陸盆地,沉積了巨厚的河湖相碎屑巖地層。燕山運(yùn)動,走廊內(nèi)陸盆地整體抬升,形成了六盤山等褶皺帶,山間小盆地陸續(xù)接受第三紀(jì)河湖相沉積。

本路段位于六盤山東麓斷裂帶的東側(cè),根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)劃分,地震動峰值加速度為0.20g,對應(yīng)地震烈度為Ⅷ度。

2.4水文地質(zhì)條件

滑坡體位于黃土低山,路線從埡口經(jīng)過,埡口東西兩側(cè)漸高。北部的大紅溝、南部的牛營河,其河床均低于滑坡區(qū)基底30-50m。因此,地下水來源主要為大氣降水滲入補(bǔ)給,賦存于土層的孔隙中。受地貌因素控制,富積地下水會沿基巖面滲透排泄。據(jù)勘探期間觀測,地下水位為5.5-16m。

根據(jù)勘探結(jié)果,表層黃土狀土孔隙發(fā)育,自然降水后很快下滲;灰色粉土中含有朽木、螺殼、有機(jī)物,微具嗅味,具有在靜水環(huán)境中緩慢沉積的特征,推測該滑坡處曾經(jīng)是一個湖沼。

農(nóng)田澆灌方式依靠自然降水,屬于靠天吃飯。每年的6—9月為雨季,降水量占全年的60%以上。

泥巖為相對隔水層,在路基左側(cè)邊坡開挖出露的泥巖面上,可看到幾處滲水。按照地下水的賦存條件,主要屬于第四紀(jì)松散層孔隙水。

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果,其PH值為7.81,SO42-含量為158.97mg/l,Cl-含量為1.65mg/l。按照《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ064-98)附錄D:《環(huán)境介質(zhì)對混凝土腐蝕的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,水質(zhì)對混凝土無腐蝕性。

三、滑坡分析

3.1滑坡規(guī)模、特征

工程區(qū)在滑坡發(fā)生之前已經(jīng)機(jī)械開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高,分4級平臺,開挖最深處約24m,2、3級坡面已砌護(hù)坡面墻。6月份,下了幾場大雨,引發(fā)了滑坡產(chǎn)生。為了避免發(fā)生更大的滑動,在專家的指導(dǎo)下,用土方回填壓實(shí)至1級平臺,形成反壓護(hù)道,經(jīng)觀測,已趨于極限穩(wěn)定。

該滑坡體呈馬蹄形,前緣寬約200m,后緣寬約100m,長約130 m。主要分布于K174+950-175+120段,其中K175+000-K175+090段已滑塌,中間點(diǎn)K175+050前后兩側(cè)邊坡外鼓開裂,二級平臺以上土體傾塌,窗孔式片石護(hù)面墻被破壞。

在滑坡體中部、后緣地表發(fā)現(xiàn)張拉裂縫8條,呈圓弧狀分布,縫長30-60m不等,最長逾百米;裂縫寬度3-20cm不等。在前緣發(fā)現(xiàn)放射狀裂縫十多條。

根據(jù)現(xiàn)場勘察,認(rèn)為該滑坡屬于工程施工引起的牽引式滑坡,規(guī)模為中等。主軸角度約265-270°?；嫣幵诘谌碉L(fēng)化巖層中。

3.2滑坡形成機(jī)理

滑坡區(qū)為黃土低山,山勢為中間低、東西兩側(cè)呈階梯狀漸高,地面自然坡度約10-15°,路線從中部埡口通過?；掳l(fā)生的主要原因有以下幾種。

(1)地質(zhì)環(huán)境

從地質(zhì)構(gòu)造分析,該地區(qū)巖層西傾,傾角約5°。

通過勘探資料、調(diào)查已挖開的坡面土質(zhì)、坍塌物特征,判斷出該地段曾經(jīng)發(fā)育有湖沼、具備靜水環(huán)境中緩慢沉積的條件。觀察到原湖沼底面隨泥巖面起伏,土體中見有螺殼、腐朽樹木,顏色灰黑,工人反映開挖時(shí)聞見腥臭味(沼氣)。

(2)工程活動

該段為深路塹形式,最大挖深約24m,每6m設(shè)置平臺,最大開口寬度約為100m,坡率1:1,工程量巨大。開挖方式為機(jī)械連續(xù)開挖,全部開挖成型后進(jìn)行上部平臺、上部坡面的砌護(hù)(漿砌毛石),從上至下逐級進(jìn)行。

大開挖后,產(chǎn)生高陡邊坡,形成人工臨空面,土體失去原有的支擋,原有的自然平衡被打破;上部不斷增加的漿砌石塊重量,加劇平衡的破壞。

(3)水的滲入

表部黃土、粉土土性疏松孔隙發(fā)育,透水性強(qiáng),強(qiáng)降水后,土體中含水量增大,使土達(dá)到塑性狀態(tài),降低了土體的抗剪強(qiáng)度;水繼續(xù)下滲,使風(fēng)化泥巖面浸泡軟化,減少了摩擦力,抗滑能力減弱。

(4)巖土性質(zhì)

經(jīng)勘探調(diào)查試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),上部灰黑色粉土含螺殼、腐朽樹木,有靜水環(huán)境沉積的特征,土性較軟弱,天然孔隙比可達(dá)0.92-1.2。

下部全風(fēng)化泥巖,巖芯破碎,具有膨脹性,自由膨脹率40-50%;抗擾性差,水穩(wěn)性差,當(dāng)水分增加時(shí),抗剪強(qiáng)度下降明顯。

四、整治措施

經(jīng)過多種方案比較,最后確定采取以抗滑樁為主的綜合整治方案。

(1)治水

大氣降水入滲是造成滑坡產(chǎn)生的重要因素,在滑坡體外圍設(shè)置環(huán)型截水溝、在滑坡體內(nèi)地表設(shè)置數(shù)條樹枝狀截水溝,將水快速排出滑坡體外,截水溝應(yīng)進(jìn)行襯砌,防止水分下滲。在滑坡體坡面內(nèi)一定深度,設(shè)置排導(dǎo)管,將滑坡體內(nèi)的地下水引出。用粘土填塞夯實(shí)滑坡體上的裂縫,阻止地表水滲入滑坡體內(nèi)。

(2)減重

對抗滑樁后部的土體適當(dāng)減重,降低滑坡推力,有利于穩(wěn)定。

(3)抗滑樁工程

在第二級邊坡平臺上設(shè)置錨索抗滑樁,分為Z1、Z2、Z3、Z4四種樁型,共41根。Z1型樁,截面尺寸1.8m×2.6m,樁長22m;Z2型樁,截面尺寸2.0m×3.0m,樁長24m;Z3型樁,截面尺寸2.0m×3.0m,樁長22m;Z4型樁,截面尺寸1.8m×2.6m,樁長20m;每根樁頂設(shè)置2孔預(yù)應(yīng)力錨索。

(4)施工方式

該地段開挖長度大、深度深、開口寬,挖開的地段,應(yīng)及時(shí)支護(hù),不宜長期擱置,避免受降水或其它因素影響使坡體失穩(wěn)。

五、結(jié)束語

該滑坡經(jīng)過整治后,已安全運(yùn)行三年多,通過幾年來的監(jiān)測情況分析,坡體處于穩(wěn)定狀態(tài),說明采取的措施是有效的。

參考文獻(xiàn):

[1]吳萬平等《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 人民交通出版社2005年.

[2]俞文學(xué)等《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》 人民交通出版社1999.

[3]張有良 《工程地質(zhì)手冊》 中國知識出版社2006年.

作者簡介:陳偉剛,男,現(xiàn)就職于寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司。