某市政道路滑坡處治設(shè)計(jì)分析

李元明 蔡華卿 胡兵華 呂 光

(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

0 引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各地城市區(qū)域不斷向郊區(qū)擴(kuò)展，市政道路建設(shè)蒸蒸日上，伴隨而來的是越來越多的地質(zhì)災(zāi)害，而滑坡是其中比較常見的一種。市政道路附近往往居民及建筑較多，滑坡發(fā)生后，附近居民的人身安全危險(xiǎn)性較大，一旦發(fā)生安全事故往往會(huì)導(dǎo)致巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，本文結(jié)合近期實(shí)踐的某市政道路滑坡處治設(shè)計(jì)，介紹應(yīng)急搶險(xiǎn)方案及永久處治措施，對(duì)于提高市政道路建設(shè)及運(yùn)行安全性有著積極意義。

1 工程概況及滑坡特征

該市政道路近似呈南—北走向，設(shè)計(jì)速度60 km/h，半幅路基設(shè)計(jì)寬度為15 m，總寬30 m。滑坡段起點(diǎn)樁號(hào)為K4+385～K4+585，滑坡縱長(zhǎng)34 m～81 m、橫寬200 m，主滑方向?yàn)槲魑⒛?、滑?62°，滑體厚8 m～13 m，滑坡總面積40 500 m2，滑體體積39.6×104m3，滑坡主要為碎石土的土質(zhì)滑坡，滑坡平面形態(tài)呈舌狀，為牽引式大型土質(zhì)滑坡。該滑坡滑體厚8 m～13 m，從滑坡形態(tài)可看出，滑體在前緣、中部較厚、后緣較薄。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)域地勢(shì)總體北高南低，海拔高差最大60 m。滑坡范圍海拔高程在1 437 m～1 474 m，海拔高差37 m。其東南北三側(cè)均有基巖出露，呈簸箕形。

滑坡區(qū)域上屬于構(gòu)造、剝蝕作用形成的低中山緩丘地貌類型，滑坡范圍位于緩坡地段。

2.2 工程地質(zhì)特征

工程區(qū)地層從新到老依次為：第四系耕植土(Qpd)、殘坡積碎石土(Qel+dl)、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)泥質(zhì)粉砂巖。

耕植土結(jié)構(gòu)松散，一般厚0.5 m，力學(xué)性質(zhì)差；碎石土一般厚10.1 m；強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層厚1 m～5.7 m，一般厚3 m；中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖本次最大勘探深度37.6 m，該層未揭穿，均有分布；煤層：黑色，玻璃光澤，鉆探巖芯主要呈碎塊狀、砂狀，根據(jù)鉆探結(jié)果，煤層在滑坡區(qū)域內(nèi)分布無明顯規(guī)律。

2.3 水位地質(zhì)條件

滑區(qū)覆蓋層主要為碎石土，屬含水層。滑區(qū)基巖為泥質(zhì)粉砂巖，區(qū)域上屬相對(duì)隔水層。區(qū)域地下水主要為賦存于碎石土層中的松散孔隙水。場(chǎng)區(qū)地下水含水層主要為碎石土層，含水層頂部無區(qū)域性大范圍隔水巖層，判定場(chǎng)區(qū)地下水總體屬潛水。地下水總體由地勢(shì)相對(duì)較高的東北側(cè)向地勢(shì)較低坡腳徑流，最終排泄坡腳前緣處。

考慮到滑體為碎石土，其透水性弱、含水性強(qiáng)、賦水性好、在滑區(qū)分布較為連續(xù)、屬相對(duì)含水層，降雨匯水下滲形成的地下水對(duì)滑坡的影響主要表現(xiàn)為：大量雨水下滲后在碎石土向坡腳滲流、運(yùn)移，滲流過程中碎石土內(nèi)形成軟弱面，當(dāng)雨量過大、地形及碎石土滲流能力有限時(shí)，地下水在滲流過程中對(duì)碎石土體形成短暫滲透壓力。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度

基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)薄至中厚層泥質(zhì)粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，巖層產(chǎn)狀190°∠25°。

根據(jù)GB 18306—2015中國(guó)地震參數(shù)區(qū)劃圖，滑區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。

場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震一般地段。場(chǎng)地類別為Ⅱ類。

3 應(yīng)急處置

3.1 坡腳堆載反壓

建議直接威脅區(qū)人員緊急撤離，在該邊坡直接威脅區(qū)范圍以外及間接威脅區(qū)范圍以內(nèi)的住戶存在潛在威脅，現(xiàn)場(chǎng)坡體已經(jīng)大面積開挖，且坡前有剪出口裂縫和坡面隆起裂縫。路基下緣目前未見明顯變形或破壞，在雨季，坡體有繼續(xù)變形及滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，建議對(duì)已經(jīng)開挖的邊坡初步采取堆載反壓臨時(shí)防治措施，堆載嚴(yán)禁使用煤或煤矸石等易軟化材料，應(yīng)采用透水性較好的硬質(zhì)洞渣或砂礫壓實(shí)堆載。

堆載體頂部設(shè)置13 m寬碎落臺(tái)，放坡坡比1∶2;堆載坡體內(nèi)部預(yù)埋打孔雙壁波紋管;坡體內(nèi)設(shè)置打孔鋼管進(jìn)行排水，間距5 m×5 m，呈梅花形布置；全坡面采用彩條布覆蓋，防止雨水沖刷坡面。

3.2 引排水系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)查勘后基本明確地表出水有3處，出水處1主要為上方山體表面水流及坡體滲水匯集于此，出水處2主要為坡體表面滲水，出水處3主要為坡體滲水。

根據(jù)調(diào)查情況，將坡面內(nèi)集中出現(xiàn)的水流向邊坡兩側(cè)導(dǎo)流，避免直接沖刷坡面，減少現(xiàn)有水溝中水流下滲，后緣已建截水溝部分開裂，立即進(jìn)行封閉，現(xiàn)有的集中水流避免流入截水溝，提前從已變形坡體后緣向兩側(cè)導(dǎo)流。

4 滑坡巖土物理力學(xué)參數(shù)確定

4.1 試驗(yàn)法及剖面驗(yàn)證

滑坡范圍覆蓋層有耕植土、碎石土，耕植土在滑坡范圍分布不均勻且分布厚度較小，組成土質(zhì)滑坡滑體的主要物質(zhì)為碎石土，故本次勘察主要采集覆蓋層內(nèi)碎石土土樣。本次勘察采取碎石土土樣作室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)，對(duì)滑坡選取有明顯變形跡象的剖面對(duì)上述碎石土的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證， 經(jīng)驗(yàn)證計(jì)算，滑坡有明顯變形跡象的剖面按試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)圓弧滑動(dòng)為1.13，按試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算，滑坡處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，與滑坡目前的不穩(wěn)定變形特征不符，試驗(yàn)參數(shù)較高。

4.2 滑體及滑床

根據(jù)滑坡情況，現(xiàn)場(chǎng)查清滑面后，參照重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)修正統(tǒng)計(jì)后的錘擊數(shù)N63.5=3.50并且結(jié)合區(qū)域經(jīng)驗(yàn)(其中滑床的粘聚力c取0.9的折減系數(shù))確定滑床、滑體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，見表1。

表1 碎石土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)表

4.3 參數(shù)反演

對(duì)滑坡有明顯變形跡象的剖面進(jìn)行參數(shù)反演，假定圓弧滑動(dòng)滑坡后緣裂縫位置為圓弧入口，滑坡前緣為圓弧出口。根據(jù)滑坡現(xiàn)狀變形特征進(jìn)行參數(shù)反演，將剖面滑坡穩(wěn)定性系數(shù)圓弧法和折線法反演計(jì)算至穩(wěn)定系數(shù)在1.00～1.05。

按折線型滑動(dòng)法最不利剖面計(jì)算的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.04、按圓弧滑動(dòng)法最不利剖面計(jì)算的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.01，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符。故滑坡碎石土滑面參數(shù)為c=14 kPa，φ=15°。

5 滑坡治理設(shè)計(jì)

5.1 計(jì)算分析

本工程為一級(jí)邊坡工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=1.1。邊坡與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計(jì)算采用荷載效應(yīng)基本組合，其分項(xiàng)系數(shù)為1.0。計(jì)算錨索面積，錨索與砂漿的錨固長(zhǎng)度，錨索錨固體與巖土層的錨固長(zhǎng)度應(yīng)采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。確定支護(hù)結(jié)構(gòu)截面，確定配筋時(shí)采用荷載效應(yīng)的基本組合。計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、錨索變形及地基沉降時(shí)，采用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合,不計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。永久荷載效應(yīng)控制的基本組合永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.35。

5.2 削坡卸載

針對(duì)該市政道路滑坡邊坡，首先進(jìn)行削坡卸載，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地面線，第一級(jí)邊坡坡比采用1∶2，坡高 8 m ，坡頂設(shè)置2 m寬平臺(tái),采用錨索框格梁進(jìn)行坡面防護(hù)；第二邊坡坡比采用 1∶2，坡高8 m，坡頂設(shè)置2 m寬平臺(tái),采用錨索框格梁進(jìn)行坡面防護(hù)；第三邊坡坡比采用1∶2，坡高8 m，坡頂設(shè)置2 m寬平臺(tái),采用錨桿掛網(wǎng)噴混進(jìn)行坡面防護(hù)。

5.3 錨索抗滑樁

計(jì)算結(jié)果顯示，剩余下滑力最大為960.208 kN，在應(yīng)急處理方案坡腳反壓堆載體處設(shè)置錨索抗滑樁，抗滑樁中心間距為5 m，方形樁，截面2 m×3 m，樁長(zhǎng)22 m，漏出地面懸臂長(zhǎng)度10 m，樁上設(shè)置5孔預(yù)應(yīng)力錨索(見圖1)，每孔錨索由10根直徑φ15.2 mm、強(qiáng)度1 860 MPa的高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線組成，每孔鎖定張拉力625 kN，抗滑樁之間通過帽梁連接，樁后設(shè)置矩形擋土板，在擋土板底部設(shè)置透水盲溝，有利于地下水排出。

5.4 監(jiān)測(cè)

工程滑坡治理應(yīng)采用信息法施工，邊坡塌滑區(qū)有重要建筑物的一級(jí)邊坡工程施工時(shí)必須對(duì)坡頂水平位移、垂直位移、地表裂縫和坡頂建筑物變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將滑坡現(xiàn)狀的測(cè)量數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，對(duì)抗滑樁及邊坡錨索施工過程中的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。坡頂鄰近建筑物出現(xiàn)新裂縫、原有裂縫有新發(fā)展；支護(hù)結(jié)構(gòu)中有重要構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力驟增、壓屈、斷裂、松弛或破壞的跡象；邊坡底部或周圍巖土體已出現(xiàn)可能導(dǎo)致邊坡剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆等情況應(yīng)該進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警，保證安全。

坡頂位移監(jiān)測(cè)，應(yīng)在每一典型邊坡段的支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置不少于3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)網(wǎng)，觀測(cè)位移量、移動(dòng)速度和移動(dòng)方向。錨索拉力和預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)，應(yīng)選擇有代表性的錨索，測(cè)定錨索應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失。一級(jí)永久性邊坡工程竣工后的監(jiān)測(cè)時(shí)間不宜少于2年。

6 結(jié)語(yǔ)

詳細(xì)介紹了市政道路發(fā)生滑坡后，應(yīng)急搶險(xiǎn)處理階段和永久處治設(shè)計(jì)階段的主要流程、內(nèi)容及一般方法，可供類似工程參考。當(dāng)市政道路滑坡發(fā)生后，周圍一般有大量居民，各方面因素比較敏感，應(yīng)首先進(jìn)行應(yīng)急處置保證周邊人員安全并為后面永久處治提供時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將坡體分為滑體、滑面、滑床，采用試驗(yàn)和反演手段，確定各部位土體參數(shù)，根據(jù)確定的參數(shù)進(jìn)行滑坡永久處治，施工期及運(yùn)營(yíng)期應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，從而提高市政道路的安全性。