摘 要:滑坡是公路建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害,而引發(fā)滑坡的因素很多,在復(fù)雜地質(zhì)條件下,邊坡的支擋防護設(shè)計是非常重要的。結(jié)合工程實例,簡要闡述了高速公路邊坡滑坡的特征,提出了以抗滑樁為主的支護措施和局部位置結(jié)合框架錨索的綜合治理方案,并詳細論述了滑坡治理施工關(guān)鍵環(huán)節(jié),為類似滑坡治理提供了一定的經(jīng)驗借鑒。
關(guān)鍵詞:公路;滑坡;抗滑樁;支擋防護設(shè)計
中圖分類號:U417.1+2 文獻標(biāo)識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.026
滑坡是工程建設(shè)中比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一,破壞力巨大。目前,在河南公路建設(shè)的過程中,遇到的邊坡滑坡災(zāi)害逐年遞增,且多發(fā)生在山區(qū)地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜的路段。誘發(fā)邊坡失穩(wěn)、發(fā)生滑坡的因素比較多,主要有地形、地質(zhì)環(huán)境、巖土體自身結(jié)構(gòu)與特性、降雨、地震和其他。由于特殊地形地勢和氣候誘因,再加上滑坡發(fā)生規(guī)模比較大、破壞類型復(fù)雜、危害程度高等特點,滑坡給山區(qū)公路帶來的危害非常嚴(yán)重,所以,對山區(qū)公路滑坡的準(zhǔn)確分析和綜合治理成為了山區(qū)公路防護加固的重要內(nèi)容之一。
滑坡失穩(wěn)破壞的形式也復(fù)雜,滑坡基本形成過程一般有3個階段:①蠕動變形。在坡面和坡頂處局部有裂縫出現(xiàn),并呈擴張趨勢,邊坡前緣輕微被擠出。②滑動破壞階段??够剡_臨界荷位,裂縫開裂極速擴張,滑坡體沿滑動面迅速移動下滑。③穩(wěn)定階段。疏松的滑體趨于穩(wěn)定。
1 工程概況
洛嵩高速公路K40+065~K40+600段邊坡位于洛陽市嵩縣境內(nèi),嵩縣位于河南省西部,地處伏牛山北麓及其支脈外方山與熊耳山之間,縣城北距洛陽90 km,東與汝陽、魯山縣接壤,西與欒川、洛寧縣毗連,南與南召、內(nèi)鄉(xiāng)、西峽縣相依,北與伊川、宜陽縣為鄰,跨東經(jīng)111°24'~112°22',北緯33°35'~34°21'。該路段滑坡區(qū)上方有一斷裂帶,路線設(shè)計基本與斷裂帶走向平行,斷裂構(gòu)造運動在一定程度上影響了公路線性,節(jié)理發(fā)育,巖體相對破碎,下方山坡地表沖刷崩塌堆積,成為了引發(fā)滑坡的地形和物質(zhì)條件。在施工過程中,邊坡上部堆積土層變形,堆積土層局部產(chǎn)生張拉裂縫,誘發(fā)邊坡變形擴展。在雨季,大量雨水和地表水滲入松散土體,形成飽水帶,土層裂縫逐步貫通,成統(tǒng)滑動面,產(chǎn)生了整體滑移,形成了滑坡。由于每年8月、9月份北部地區(qū)降雨強度大,沿線地質(zhì)情況復(fù)雜,出現(xiàn)不良地質(zhì)等情況,導(dǎo)致項目沿線部分路塹邊坡出現(xiàn)不同程度的滑塌失穩(wěn),存在較大的安全隱患。
2 滑坡處治方案
2.1 處治原則
滑坡防治措施的選用有具體的適用條件和優(yōu)勢,地質(zhì)不同、誘因不同,方案選用也有區(qū)別。防治措施優(yōu)化與選擇,會影響工程造價和工期,關(guān)系到防治效果。根據(jù)滑坡處治地段內(nèi)受滑坡影響區(qū)域的地形特征,同時,考慮到整體調(diào)整規(guī)劃方案對公路工程建設(shè)用地的基本要求,在選擇滑坡治理方案時,應(yīng)遵循以下原則:①地質(zhì)因素是決定因素,不同地質(zhì)區(qū)域,治理方案設(shè)計采用相對應(yīng)的規(guī)范;②確保治理區(qū)內(nèi)相關(guān)民用建筑的安全,既要保證邊坡穩(wěn)定,又要盡量控制邊坡變形,選取的治理方案盡量減小對建筑物的影響;③方案治理要求技術(shù)可靠,構(gòu)造簡單,施工簡便、安全,經(jīng)濟控制在合理范圍內(nèi);④方案處理因地制宜,結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮周圍景觀的要求。
2.2 處治施工方案的選擇
公路滑坡治理對行車安全十分重要,在選擇方案時,要綜合考慮,處理措施也比較多。對于未達到有效處理效果的方案,可選擇比較方案進行對比,要考慮到排水要求、滑坡清除工程量和坡體的穩(wěn)固性等。幾種治理措施的對比、分析情況見表1.
由表1的分析比較可得:①重力式擋土墻適用于滑坡規(guī)模小、深度淺、滑體厚度不大的情況,小型滑坡比較適合;②抗滑樁適應(yīng)范圍廣,安全性、可靠性比較高,占地面積小,在投資控制的情況下比較適用,要嚴(yán)格控制樁頂位移;③框架錨索受地形的限制,要求布置在斜坡路段,且避免與上部建筑物樁基相互影響,適用于滑坡下滑力影響小、坡頂無建筑物的地段。
綜合分析,該滑坡治理采用以抗滑樁為主的支護措施,局部位置結(jié)合框架錨索。在治理排水的條件下,滑坡下滑力在一定程度上減弱,坡頂沒有建筑,比較適合采用抗滑樁處理;滑坡前緣松弛區(qū)剩余下滑力影響程度比較小,采用抗滑樁支護能夠滿足要求。
2.3 排水處理
采取截排水措施,排水工程分為地表排水和地下排水2部分進行。地表排水主要包括2項內(nèi)容:①在滑坡體外圍設(shè)置截水溝;②坡面排水,每級馬道上設(shè)置截水溝。地下排水也包括2項內(nèi)容:①在一級和二級坡面上設(shè)置仰斜式排水孔。②在二級馬道以上設(shè)置支撐滲溝,以排除坡體內(nèi)部地下水。在二級馬道上設(shè)置4 m高的擋土墻,用于支擋支撐滲溝。
2.4 滑坡處理現(xiàn)場布置
根據(jù)場地特征、邊坡變形破壞情況和保護對象分布情況,在邊坡治理工程中,要先選擇削坡減載和加寬馬道措施。削坡后坡比為:一級邊坡坡比1∶1.25,二級邊坡1∶1.5,三級邊坡1∶1.75,四級邊坡1∶2.0,一級和三級馬道寬度為3 m,二級馬道寬度為6 m。
采取抗滑樁支擋措施,在二級馬道上設(shè)置一排抗滑樁,支擋滑坡的中、深層滑動。樁截面有以下3種類型:Ⅰ型樁截面2.0 m×3.0 m,樁長30.0 m,樁間距5.0 m;Ⅱ型樁截面為2.4 m×
3.6 m,樁長30.0 m,樁間距5.0 m;Ⅲ型樁截面為3.0 m×4.0 m,樁長32.0 m,樁間距5.0 m。一級、二級坡面采用拱形骨架護坡,坡腳部位設(shè)置擋墻,擋墻頂寬0.6 m,高3.0 m。
3 滑坡治理施工
3.1 地表排水溝施工
按照設(shè)計要求準(zhǔn)確放出截、排水溝邊線,用滑石粉放出水溝開挖線,并每隔15~20 m用木樁定位。塊石應(yīng)選擇質(zhì)地堅硬、無風(fēng)化剝落和裂紋的新鮮石料,塊石應(yīng)在材料場粗加工后運到施工現(xiàn)場,塊石材料按用量分別堆放在每個施工段。溝底為M7.5砂漿砌片石,待溝底砂漿塊石達到一定強度后,砌筑溝壁,溝壁為M7.5砂漿砌片石。溝底塊石砌筑前,應(yīng)將基底夯實,平整。塊石砌筑要求平(砌筑表面大體平整)、穩(wěn)(塊石大面朝下,安放穩(wěn)定)、緊(塊石間必須緊靠)、滿(石縫用砂漿填滿搗實,不留空隙)。溝壁塊石大體尺寸均勻,溝槽面平整,砌筑時灰漿飽滿,砌筑面整合穩(wěn)定,并用M10標(biāo)號砂漿勾縫,同時,滿足相關(guān)單位對外觀質(zhì)量的要求。
3.2 地下支撐滲溝施工
滲溝屬于隱蔽工程,埋置于地下,不易維護。所以在施工時,必須確保施工質(zhì)量,保證滲流暢通,引排有效。溝內(nèi)用于集水和排水的填充料為干砌片石,滲溝的封閉層采用M10漿砌片石,排水溝底部同樣采用M10漿砌片石,并用M10水泥砂漿抹面。在出水口設(shè)置端墻,端墻下部預(yù)埋2根Φ100 mm的PVC泄水管,端墻排水孔底面距排水溝溝底的高度不宜小于20 cm。滲溝的排水溝與溝壁間應(yīng)設(shè)反濾層和隔滲層。溝底置于不透水層上時,反濾層設(shè)在迎水側(cè),隔滲層設(shè)在背側(cè),如果溝底設(shè)在含水層時,兩側(cè)溝壁和溝底均應(yīng)設(shè)置反濾層。反濾層厚20 cm,反濾層外側(cè)鋪設(shè)土工布。土工布的滲透系數(shù)要小于10~11 cm/s,其橫向強度要求大于0.3 kN/m。滲溝的開挖宜自下游向上游進行,并隨挖隨填,即支撐后迅速回填,不可暴露太久,以免造成坍塌。
3.3 抗滑樁施工
施工放線測量按照設(shè)計坐標(biāo)放線復(fù)測樁位,在樁位外設(shè)置龍門樁,以便施工時隨時校正樁位,保證樁心的偏差小于等于20 mm。在挖孔樁孔口做鋼筋砼護圈,護圈厚400 mm,高于周邊土300 mm,以防地表坡體滾石下井。在井圈上方設(shè)置擋土板,在每個孔口搭棚防雨,以保證樁開挖工作能夠順利進行。
本處理工程采用人工開挖的方式。為了加快施工進度,對于坡體中的大塊孤石,可采用風(fēng)鎬開挖,禁止爆破。挖孔時,采取人工開挖與風(fēng)鎬剝削方式相結(jié)合的開挖方案,即人工掏挖土層和碎石土,基巖用風(fēng)鎬剝削,再進行人工清除、修整;采用跳樁開挖、二序施工法,即一序開挖孔號為每間隔至少一樁孔開挖。樁鋼筋在鋼筋加工房內(nèi)下料,搭架運送至樁孔內(nèi),在孔內(nèi)安裝。樁芯砼集中拌制,設(shè)置攪拌站,樁砼要用振動器振搗密實。
在護圈上用鋼管搭設(shè)操作平臺,平臺3 m×4 m,平臺上鋪設(shè)8 mm厚的木板,并在平臺上搭設(shè)提升腳手架井架,以便于運輸土石方,井架荷載大于等于2 000 kg。平臺上搭設(shè)彩條布,以遮擋雨水。另外,要邊挖邊支護,在風(fēng)基巖孔段開挖時,應(yīng)根據(jù)土體的穩(wěn)定性確定每循環(huán)的開挖深度,挖好一段必須及時支護一段,并且還要保證井壁的支護質(zhì)量。孔內(nèi)照明設(shè)施必須用安全電壓照明,電壓36 V以下,全部采用防爆燈具。
挖孔時,如果有水滲入,應(yīng)及時支護孔壁,防止水在孔壁浸泡流淌造成坍孔。滲水應(yīng)設(shè)法排除,比如用井點降水或集中泵排,及時抽排孔內(nèi)積水。如果挖孔時涌水量比較大,可采用水泥砂漿灌壓環(huán)圈或其他有效的措施。
樁孔挖掘和護壁兩道工序必須連續(xù)作業(yè),不宜中途停頓,以防坍孔。護壁每天必須檢查是否有變形、裂縫、滲水等情況發(fā)生??變?nèi)設(shè)置應(yīng)急軟爬梯,人員上下井采用安全、可靠并有自動卡緊保險裝置的吊籠。
3.4 擋土墻施工
按照設(shè)計要求準(zhǔn)確放出墻邊線,用滑石粉放出墻開挖線,并每隔10~15 m用木樁定位。開挖放坡坡率為1∶0.5,基坑開挖后,特別是雨季施工期間,應(yīng)及時完成施工,避免積水下滲。
漿砌片石石材的上下面應(yīng)大致平整,強度不低于MU30,應(yīng)選擇質(zhì)地堅硬、無風(fēng)化剝落和裂紋的新鮮石料,片石應(yīng)在材料場粗加工后運到施工現(xiàn)場,片石材料按用量分別堆放在每個施工段。墻體高度根據(jù)地形可適當(dāng)調(diào)整,原材料質(zhì)量、墻體位置偏差、墻身斷面尺寸、墻體的偏斜、基礎(chǔ)地基土等均應(yīng)符合設(shè)計要求。墻體漿砌片石的施工必須采用座漿法,所用砂漿宜采用機械拌和。條石表面應(yīng)清洗干凈,砂漿填塞飽滿。
在墻基坑開挖過程中,應(yīng)注意做好排水工作?;娱_挖后,應(yīng)及時完成施工,避免積水下滲影響墻體的穩(wěn)定性。開挖需回填的土方要夯填壓實,其壓實度應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求。墻開挖與砌筑可采用放坡開挖的方式,底部在砌筑前應(yīng)將基底夯實、平整。片石砌筑要求平(砌筑表面大體平整)、穩(wěn)(條石大面朝下,安放穩(wěn)定)、緊(條石間必須緊靠)、滿(石縫用砂漿填滿搗實,不留空隙)。墻體片石大體尺寸均勻,墻面平整,砌筑時灰漿飽滿,砌筑面整合穩(wěn)定,并用M10標(biāo)號砂漿勾縫,滿足相關(guān)單位對外觀質(zhì)量的要求。
4 結(jié)束語
在公路建設(shè)的過程中,結(jié)合地形、地質(zhì)情況治理滑坡,既要滿足邊坡的穩(wěn)定性,也要考慮區(qū)域生態(tài)環(huán)境的需要,最大限度地減小地質(zhì)災(zāi)害對工程、土地和環(huán)境資源造成的不良影響。針對邊坡失穩(wěn)的情況,要及時做出判斷,考慮地質(zhì)地形特征,結(jié)合滑坡區(qū)域建筑物和景觀布置,采用合適的支護防護,提高邊坡治理效果。
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作者簡介:孫平(1988—),女,河南正陽人,主要從事路橋設(shè)計方面的研究。
〔編輯:白潔〕