应急与永久处治工程相结合的路堤滑坡*

文摘   2024-11-20 20:59   山西  

对于规模较小、变形较快的滑坡,宜尽量配合有效的卸载反压,采用施工速度较快的锚固工程,从而在快速有效处治滑坡的基础上,有效降低工程造价。换句话说,此类滑坡不宜采用工程起效较慢的大体积抗滑桩等圬工工程。因为在工程完工的后期抗滑桩能有效起到坡体的支挡作用,但在坡体变形较快的应急工程中,工程施工期间大体积混凝土强度起效较慢而容易发生结构破坏,且工程造价偏高,工程的性价比偏低。

某路堤填方边坡最大高度为15m,端头与大桥相接。原自然坡约10~15°,地表为可塑状含砾粉质粘土,厚度不大于3m。下伏中风化砂泥岩互层,岩体产状为155°∠7°。路堤填筑到位后进行路面铺砌时,区内连降暴雨,路基出现多条贯通性纵向裂缝,坡体后缘位于距左线路肩约6.5m的位置,裂缝最大宽度约12cm,相邻桥台背墙开裂,锥坡变形下沉达30cm以上,坡脚出现渗水现象。形成的工程滑坡总体积约6万方。

图1 桥台背墙开裂

图2 锥坡下沉

坡体发生变形后,为防止再次在强降雨作用下出现坡体的大变形,在依据坡体现状稳定系数取0.98反算滑面参数后,取暴雨工况下安全系数1.15时计算得滑坡下滑力645KN/m。由此,技术人员采用在路基右路肩处设置2排Φ1200mm旋挖钢管抗滑桩支挡。其中桩顶采用厚1.8m、,宽4.0m的钢筋混凝土联系梁连接;钢管桩纵向间距4m,排距2m,梅花型布置,连系梁厚1.8m。并在路面整幅宽度范围内设置深5~7m,间距2.2m的注浆工程进行处治。该方案工程造价约A万元,工期约B月。

图3 滑坡处治工程地质断面图

从坡体发生病害的原因分析,由于该段路堤填高较大而自然坡度较陡。虽然采用开挖台阶的清表处治,但仍残留了一定厚度的可塑状含砾粉质粘土形成了潜在软弱带,为工程滑坡的发生提供了良好的滑带。

此外,该段填方右侧边沟下部虽然设置了盲沟工程,但由于盲沟施作时放置于下伏基岩顶面,且设置形式为渗水盲沟而非截水盲沟,造成暴雨后大量地表汇水从坡后汇流渗入进入路堤,从而导致了路堤工程滑坡的发生。

从工程治理效果分析,技术人员采用小间距、大直径的双排旋挖钢管桩进行病害应急时,虽然工程完工后抗滑桩能有效对滑坡进行支挡,但钢管内混凝土强度上升较慢,故大规模快速施工旋挖桩对坡体扰动较大而桩体的支挡见效较慢,工程造价高。

此外,路基部位设置全幅的注浆加固虽然能有效胶结填方体,但本次病害主要是稳定性欠佳的工程滑坡问题,而非路堤压实度不足的沉降问题。故采用注浆处治的工程性价比较低,且工程费用较高。

从滑面的参数反算成果分析,目前坡体变形表现为后缘出现贯通性拉张裂缝,但滑坡的侧界与前缘目前尚未变形,即滑坡处于蠕变向挤压过渡的状态。这就是说,滑坡的现状稳定系数宜取1.02,而不宜取滑坡已经出现整体微滑时的稳定系数0.98。由此进行滑面参数反算后,滑面的内摩擦角提高了1.6°,在取暴雨工况下安全系数1.15时,计算得滑坡下滑力436KN/m,为设计的68.7%。

基于此,对滑坡处治方案进行如下优化:

1、在路基面部位快速卸载1万方,即占滑坡总体积1/6,从而达到快速减小滑坡下滑力提高坡体稳定性的效果。

卸载工程实施后,坡体后缘的变形由4mm/d快速下降收敛而趋于零,显示卸载效果良好。

2、在卸载使坡体变形有效控制的基础上,在路堤下部一级边坡设置4排,拉力为400KN/孔,水平间距为3m的预应力锚索框架,对滑坡下滑力进行有效平衡。

在路堤下部一级边坡设置锚索的原因是该部位滑面埋深浅,工程规模明显较设置于路堤上部二级边坡为优。且一级边坡部位所在的滑面位置的确定性明显也较二级边坡可靠。

3、在路堤右侧边沟下部设置深3m的截水盲沟,其中沟底进入下伏中风化基岩深度0.9m,有效截断后部山体汇水渗入路堤的可能性。

4、锚固工程完工后,回填卸载的2m高路堤,并在路床顶部设置3层土工格栅,从而有效对滑坡变形造成的坡体压实度降低问题进行有效处治。

图4 优化后的工程地质断面图

该优化方案施工速度快,可采用多台钻机进行同时施工;工程针对性强,依据滑坡特征、诱因,采用临时与永久工程相结合的卸载+锚固+排水工程进行综合处治。工程造价约为0.3A万元,工期约0.5B 月,是一个相对较优的方案。

 

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悠游2019
博士,教高,注册岩土工程师,中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事,深部国重实验室顾问委员,世界交通灾害防治与应急委员会委员,中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员,国际工程地质协会会员
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