随坡率变缓不断加大的顺层边坡病害*

文摘   2024-11-26 20:58   四川  

当需要对滑坡进行工程治理时,减载方案是滑坡防治工程中见效最快、经济性最好的工程措施。但在顺层边坡病害治理中,如果不能沿层面进行彻底清除滑体,则放缓边坡虽然在一定程度可以减小坡体的下滑力,但坡体的稳定性仍然可能不满足工程的安全系数要求。甚至随着坡率放缓,坡面暴露于大气中的面积不断增大,地表植被破坏加剧,造成坡体水文地质环境发生了大的变化,导致坡体在降雨作用下极易出现顺层滑坡病害。且随着刷方坡率的放缓,边坡高度的增加,发生潜在滑坡的规模也将不断增加。

尤其是由于受到构造作用导致坡体产状在纵向或横向上存在渐变时,设置同一坡率刷方时极易留下一个断面上坡体,或在不同断面上相邻坡体的稳定性存在较大差异,从而导致随着刷方的进行造成坡体的变形部位不断发生变化。

因此,顺层边坡处治前一定要查清在整体或局部的坡体结构,并应考虑刷方放坡一旦不能进行彻底的顺层面清方,就宜在设置合理的地表水和地下水截、疏、排基础上,布置相应的支挡加固工程,有效提高坡体的稳定性。否则,就可能导致边坡刷方放坡“屡战屡败”的恶性循环,造成大量的人力、物力、财力浪费。

案例:

边坡位于低缓丘陵区,植被茂盛,地表为棕黄色硬塑粉质粘土,平均厚度为4.0m。其下全风化泥质粉砂岩平均厚度为3.0m,呈坚硬土状,遇水易软化。强~中风化地层主要由泥质粉砂岩、炭质泥岩构成,薄~中厚层构造。其中强风化层平均厚度为6.7m。岩层产状205~250°∠9~30°,节理裂隙非常发育,层间存在全风化泥岩或炭质泥岩形成软弱夹层,开挖路堑坡向242°,为沿软弱夹层易于滑动的顺层边坡。坡后汇水面积大,地下水埋深为6.90~30.20m。

图1 顺层砂泥岩地层

图2 坡体中发育的顺层炭质地层

该段边坡由于地勘失误,原设计采用1:0.75~1:1的坡率设置,坡面采用绿化防护设置,坡高23m。在工程基本至路路基面约3m的位置时,坡体依附于顺倾层面从一级边坡中下部发生剪出的顺层滑移,主轴滑面倾角30°坡体滑坡后缘距坡脚约34m。滑坡主轴位于K97+250断面,滑面依附于

图1-1 第一次坡体变形工程地质断面图

图1-2 第一次坡体变形

图1-3 坡体依附的顺层滑面

坡体病害发生后,技术人员采用第一级边坡设置1:1坡率,第二级边坡采用1:1.25的坡率刷方,并设置长9~12m长的锚杆框架进行加固,第一次边坡变形严重部位局部设置宽7m宽平台,边坡高26m。为减上地表水软化岩体,采用全坡面浆砌片石封闭。

在边坡开挖加固至一级平台部位时,由于锚杆工程的加固力度无法有效平衡坡体的下滑力,加之坡体渗水严重,导致坡体再次沿层面发生大规模滑坡,造成工程处治失效。坡体滑坡后缘距坡脚约49m的部位,剪出口位于一级平台内侧边坡坡脚。滑坡主轴位于K97+255断面,,主轴滑面倾角27°

图2-1 第二次坡体变形工程地质断面图

图2-2 第二次坡体变形前二级边坡渗水流严重

由此,坡体病害发生后,技术人员将一级平台设置为10m宽,一级宽平台,二级边坡采用1:1.65~1:1.5的坡率刷方后,在1:1.65坡率段设置19~23m长锚索进行加固。一级边坡设置1:1的坡率后,采用锚杆框架进行加固。为减上地表水软化岩体,采用全坡面浆砌片石封闭,边坡高30m。

工程完工后,区内普降暴雨,加之施工质量较差,坡体再次沿层面发生大规模滑坡,造成工程处治失效。坡体滑坡后缘距坡脚约63m的部位,剪出口位于边坡坡脚。滑坡主轴位于K97+260断面,主轴滑面倾角23°

图3-1 第三次坡体变形工程地质断面图

图3-2 第三次坡体变形

基于此,为有效在公路通车前确保坡体防护工程完工,结合现场施工质量水平,决定采用1:1.25~1:1.75的坡率刷方,并分别在坡脚,一级平台和二级平台设置7m,12m,10m的宽平台,在此基础上,对全坡面采用锚固能力较强的12m~15m钢锚管进行加固,且为提高锚固能力,特加密了钢锚管的布置排数,并设置仰斜排水孔加强地下水的疏排。
工程完工通车一年后,区内在台风带来的大暴雨作用下,以及工程施工质量因素,坡体再次发生变形。坡体滑坡后缘距坡脚约94m的部位,剪出口位于边坡坡脚。滑坡主轴位于K97+275断面,主轴滑面倾角21°

图4-1 第四次坡体变形工程地质断面图

图4-2 第四次坡体变形全貌

图4-3 第四次坡体变形前缘挤压和隆起

图4-4 第四次坡体变形时检查发现钢锚管锚头缺少质量问题

坡体变形后,严重影响高速公路运营安全。结合前几次坡体变形的原因,决定采用在坡脚设置抗滑桩进行支挡加固,坡后回填反压,并加强地下水的疏排进行处治。即坡脚设置2×3×23m@6m的普通抗滑桩,桩后采用1:4坡率回填反压病害边坡,坡脚设置长35m的仰斜排水孔进行地下水疏排。工程实施后约10年来,坡体一直保持稳定,坡体病害终于取得了有效治理。

图5 第五次治理工程地质断面图

经验教训:该顺层边坡的多次治理,除了对地质条件认识出现偏差,坡体产状逐段变化外,也与地下水与地表水的截、疏、排欠佳,以及工程施工质量和天气原因密不可分。在不断地变更处治过程中,随着刷方坡率变缓,边坡高度的增加,坡体病害范围逐次加大,形成大量的工程报废,造成了不好的社会影响,这是非常遗憾的。


图6 历次治理刷方坡率变化图

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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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