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      淺談普通國省干線公路水毀滑坡災(zāi)害的治理措施

      2020-07-06 03:44:56陳桃林
      福建交通科技 2020年3期
      關(guān)鍵詞:條塊滑坡體風(fēng)化

      陳桃林

      (三明市公路養(yǎng)護中心,三明 365001)

      1 前言

      滑坡是邊坡上的巖體在自然或人為因素的影響下失去穩(wěn)定,沿一定的破壞面整體下滑的現(xiàn)象,是一種常見的邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害,其產(chǎn)生條件、作用因素、運動機理具有多變性、多樣性和復(fù)雜性。

      近年來, 國內(nèi)外對公路水毀滑坡的研究和防治也在不斷地擴展和深入,防治措施也在向小型化、輕型化方向發(fā)展,隨著機械和材料等方面的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步,水毀滑坡的治理措施向復(fù)合型、小型機械化方向發(fā)展。

      總體說來,滑坡的工程防治主要有3方面:一是終止或減輕各種誘發(fā)因素的作用; 二是改變坡體內(nèi)部力學(xué)特征,增大抗滑強度從而終止變形;三是直接阻止滑坡的啟動發(fā)生。

      根據(jù)滑坡產(chǎn)生的原因, 目前對公路水毀滑坡的主要治理措施有:抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索框架、抗滑擋土墻、掛網(wǎng)錨噴等;輔助措施有:排水工程、三維掛網(wǎng)植草、邊坡體減載、反壓固腳,護腳、監(jiān)控量測等;還可以采取坡體強度加固法、抗滑明洞、柔性防護工程等治理方法。

      2 水毀滑坡區(qū)自然地理及工程地質(zhì)條件

      2.1 自然地理及氣象條件

      2.1.1 地理位置及交通狀況

      該滑坡區(qū)域位于三明市建寧縣濉溪鎮(zhèn)河?xùn)|村附近,距離縣城區(qū)1 km左右,原省道205線經(jīng)過該區(qū)域,也是通往建寧動車站主要交通道路,交通便利。

      2.1.2 氣象水文條件

      2016年6月, 建寧縣全境反復(fù)遭受持續(xù)性暴雨襲擊,其主要特點有:(1)短時間內(nèi)降雨量大,日平均降雨量達到100mm;(2)反復(fù)出現(xiàn)特大暴雨,持續(xù)時間較長;(3)部分地區(qū)短時間強降雨頻發(fā), 上述特點是誘發(fā)水毀滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。

      該滑坡區(qū)常年無地表性水流, 邊坡體上土體呈干燥狀態(tài),雨季坡體較濕潤。 在滑坡區(qū)北側(cè)為濉溪河,常年流水,季節(jié)性變化較大。

      2.2 工程地質(zhì)條件

      2.2.1 地形地貌

      建寧縣河?xùn)|滑坡位于原省道205線K363+410~K363+510段左側(cè)山坡,公路右側(cè)為濉溪河,屬低山丘陵地貌,整體地形坡度較緩,自然坡度約25°~30°,坡腳由于修建原省道205線開挖形成人工邊坡,坡度約70°。

      2.2.2 地層巖性

      調(diào)查及勘探發(fā)現(xiàn),該滑坡區(qū)域地層由新到老主要有:坡積含少量角礫粉質(zhì)黏土(Qd1)、殘積砂質(zhì)粘黏土(Qe1)、砂土狀強風(fēng)化花崗巖(γm3)、碎塊狀強風(fēng)化花崗巖(γm3)、中風(fēng)化花崗巖(γm3),地質(zhì)狀況斷面情況見圖1。各巖土層巖性分述如下:

      ①坡積含少量角礫粉質(zhì)黏土 (Qd1): 灰褐色, 濕,可塑-硬塑,以黏粉粒為主,干強度中等,切面粗糙,韌性高,局部含有少量碎石、礫石等,地表多為薄層耕(腐)土,層厚0~5.3 m。

      ②殘積砂質(zhì)粘黏土(Qe1):褐黃~灰褐色,稍濕,可塑-硬塑,稍有光澤,無搖震反應(yīng),干強度和韌性中等,以黏土礦物為主,遇水易軟化,層厚0~6.5m。

      ③砂土狀強風(fēng)化花崗巖(γm3):褐黃色,肉紅色,褐紅色,原巖組織結(jié)構(gòu)大部分破壞,巖芯多呈土柱狀,手捏易散,遇水易軟化,標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊,含中風(fēng)化球狀風(fēng)化,層厚1.3~18m。

      圖1 K363+470地質(zhì)狀況斷面圖

      ④碎塊狀強風(fēng)化花崗巖(γm3):灰白色,肉紅色,原巖組織結(jié)構(gòu)大部分破壞,巖芯多呈碎塊狀,塊徑3~5cm,風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖體破碎,手折可斷,層厚3.6~16.6m。

      ⑤中風(fēng)化花崗巖(γm3):灰白色,肉紅色,中粗粒狀結(jié)構(gòu),塊狀結(jié)構(gòu),風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖芯多呈短柱狀、柱狀,錘擊聲脆,RQD=50%,屬堅硬巖,層厚大于10m。

      2.2.3 人類工程活動

      根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),該滑坡區(qū)附近無工業(yè)設(shè)施及采礦等破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動,主要的人類工程活動為修建原省道205線時,由于人工切坡形成高陡邊坡,且均未采取防護措施,這也是誘發(fā)水毀滑坡地質(zhì)災(zāi)害的因素。

      3 滑坡基本特征

      3.1 滑坡規(guī)模及形態(tài)

      該滑坡體前緣寬約95m,后緣寬約60m,后緣高程約355.6m,前緣高程約325.69m,滑坡體斜長約55m,滑動巖土體平均土厚約5~8m, 面積約5000m2, 體積約25000~40000m3,屬于小型淺層土質(zhì)滑坡。

      根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查發(fā)現(xiàn), 該滑坡體后緣斜坡上正發(fā)育一條與路線方向相一致的張拉裂縫,裂縫長約35m,寬0.2m,下沉0.3m,且有繼續(xù)向下發(fā)展趨勢。 滑坡前緣以原省道205線為界,前緣邊坡已經(jīng)出現(xiàn)滑塌,溜方已經(jīng)堆積至道路上。

      3.2 滑坡帶特征

      滑坡體的滑面主要為上部殘積物的分界面, 在雨水的作用下充分飽和,強度降低,易形成多層面、階梯狀的滑坡。 而殘積砂質(zhì)黏土與坡積含角礫粉質(zhì)黏土之間的滲透性不同,對地表水的排泄能力不同,容易在該分界面處形成軟弱帶。 滑坡體整體沿土層分界面發(fā)生大規(guī)?;瑒拥目赡苄暂^大。

      4 滑坡穩(wěn)定性分析

      4.1 滑坡穩(wěn)定性評價

      根據(jù)地質(zhì)勘查報告,得出各計算參數(shù)如表1所示。

      表1 滑帶土穩(wěn)定性計算參數(shù)

      滑坡穩(wěn)定性計算采用傳遞系數(shù)法對滑坡土體的穩(wěn)定性及推力進行計算,計算公式如下:

      式中:

      其中ψj為第i塊段的剩余下滑力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(shù)(i=j);Wi為第i條塊的重量(kN/m3);Ci為第i條塊內(nèi)聚力(kPa);φi為第i條塊內(nèi)摩擦角(°);Li為第i條塊滑面長度(m);αi為第i條塊滑面傾角(°);βi為第i條塊地下水流向(°);A為地震加速度(重力加速度g);Kj為穩(wěn)定系數(shù)。

      4.2 滑坡區(qū)穩(wěn)定性計算與結(jié)果

      根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況,對滑坡K363+470剖面的潛在滑動面進行穩(wěn)定性計算,計算結(jié)果見表2。

      表2 滑坡穩(wěn)定性分析計算成果

      從計算結(jié)果中可以看出, 該滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài), 在暴雨即土壤飽和條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài),該滑坡目前總體上處于臨界和不穩(wěn)定狀態(tài)。

      5 滑坡治理方案

      綜合考慮水文地質(zhì)情況、 滑坡體規(guī)模等情況, 按照“安全、耐久、節(jié)約、和諧”的原則,通過方案優(yōu)化對比,最終設(shè)計方案選取刷坡減載+預(yù)應(yīng)力錨索框架+三維植草+掛網(wǎng)錨噴+平孔排水對該滑坡進行綜合治理方案,具體方案如下。

      (1)采用三級刷坡減載,自下而上第一、二級坡率為1∶1.0,第三級坡率為1∶1.25,后緣斜坡裂縫一并進行卸載;并在距路面8m、16m高度處設(shè)置寬2m防滑平臺,平臺設(shè)置4%向內(nèi)橫坡, 平臺內(nèi)側(cè)設(shè)置40cm×40cm的C20混凝土水溝, 第二級平臺排水溝兩側(cè)出口要求與截水天溝順暢連接;第一級邊坡設(shè)置一條寬1.0m的急流槽,與第一級平臺排水溝連接。

      (2)第一級邊坡采用掛網(wǎng)噴射C20細(xì)石砼對松散破碎的坡面進行封閉防護; 在距路面高度50cm設(shè)置平孔排水,平孔排水排水管采用直徑100mm鋼塑透水管,排水孔間距5m,共14孔,單根長20m。

      (3) 第二級邊坡采用7片預(yù)應(yīng)力錨索框架梁進行防護,框架內(nèi)三維植草,單片框架寬8m,設(shè)4孔錨索分兩排布置,單根錨索長40m,其中錨固段長度為10m,單孔預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計錨固力為700kN,框架采用C30鋼筋砼澆筑。

      (4) 第三級邊坡采用三維掛網(wǎng)植草防護在距邊坡面頂邊大于5m處設(shè)置C20砼截水溝。 滑坡治理方案見圖2,滑坡治理構(gòu)造見圖3。

      圖2 滑坡治理方案示意圖

      圖3 滑坡治理構(gòu)造圖

      6 治理成效

      該邊坡治理的主要措施為錨索框架, 而錨索張拉力驗收是檢驗錨索施工質(zhì)量是否達到設(shè)計要求的重要指標(biāo), 該邊坡錨索驗收由業(yè)主委托具有相關(guān)試驗檢測資質(zhì)的試驗檢測機構(gòu)進行檢驗, 其抗拔力和錨索張拉質(zhì)量檢測結(jié)果見表3。

      7 結(jié)語

      表3 錨索驗收實驗數(shù)據(jù)檢測結(jié)果

      圖4 整治后的路面情況

      滑坡的治理應(yīng)結(jié)合滑坡地質(zhì)勘查報告, 分析滑坡的成因機理,根據(jù)滑坡的特征,對滑坡穩(wěn)定性進行評價,按照“預(yù)防為主、防治結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的方針,進行邊坡水毀滑坡治理。建寧河?xùn)|滑坡治理工程于2016年9月開工,12月完工,治理后經(jīng)過多年雨季考驗,整治效果明顯,滑坡體不再有滑移的跡象,也沒有發(fā)現(xiàn)新的邊坡變形。滑坡體上植被生長茂盛,同時配合每年的公路綠化養(yǎng)護工程,該路段已呈現(xiàn)出清晰整潔的路容路貌,行車通行順暢,過往行人安全通行,樹立了公路養(yǎng)護系統(tǒng)的良好社會形象,取得了良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益,整治后的路面情況如圖4所示。

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