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      某巖石高邊坡支護結(jié)構(gòu)變形破壞分析及治理措施

      2022-08-02 05:48:42陳星星
      中國水運 2022年6期
      關(guān)鍵詞:冠梁坡腳抗滑樁

      陳星星

      (廣州市設計院集團有限公司,廣東 廣州 510620)

      1 工程概況

      某高邊坡第一段B 區(qū),坡頂標高81.0m,坡腳標高21.0,坡高60m,坡長142m,原設計采用分級放坡+上部坡面格構(gòu)錨桿+下部坡面噴錨網(wǎng)+坡腳樁錨+坡頂?shù)捉嘏潘疁系闹ёo措施。

      邊坡于2012年2月開始施工,2013年6月開始施工坡腳抗滑樁,在樁身四排錨索均未施工的情況下,2013年8月初開始開挖樁前巖體,2013年12月底開挖到底,2014年2月10日局部坡腳抗滑樁被剪切破壞,急需對其采取針對性的綜合性治理。

      2 工程地質(zhì)條件

      2.1 地形地貌

      地質(zhì)構(gòu)造屬單斜構(gòu)造,西北高,東南低,高程80.99m~50.38m,高差約30.61m,平均坡度22°。

      2.2 地質(zhì)構(gòu)造

      南京—湖熟斷裂帶東北側(cè)即為寧鎮(zhèn)弧形褶皺隆起帶,西南側(cè)為寧蕪凹陷盆地,斷裂褶皺被中新生界覆蓋,地表不明顯。擬建場地位于寧蕪凹陷盆地北側(cè)。

      2.3 地層巖性

      場地的主要地層有:人工填積 (Q)層、第四系上更新統(tǒng)沖積 (Q)層、第四系坡積+殘積(Q)層、白堊系上統(tǒng)浦口組(K)巖層等。

      人工填積(Q)層:雜填土(地層編號①1):雜色,主要由碎塊石等夾雜少量粘性土等組成,堆積時間5~10年。

      素填土(地層編號①2):黃褐~灰褐色,由粉質(zhì)粘土夾碎塊石、卵礫石等堆填而成,堆積時間3~6年。

      第四系上更新統(tǒng)沖積 (Q)層:粉質(zhì)黏土(地層編號②1):黃灰色,含鐵錳氧化物,呈濕的、可塑狀態(tài)。

      卵礫石夾砂(地層編號②2):主要由卵石、礫石夾細砂組成,呈稍濕、中密~密實狀態(tài)。

      粉質(zhì)粘土(地層編號③):黃褐色,含氧化鐵結(jié)核及灰白色高嶺土斑點等,呈濕的、可塑~硬塑狀態(tài)。

      白堊系上統(tǒng)浦口組(K)巖層:強風化泥質(zhì)粉砂巖(地層編號⑥1):紫紅~磚紅色,泥質(zhì)膠結(jié),遇水軟化。中風化泥質(zhì)粉砂巖(地層編號⑥2):紫紅~磚紅色,泥質(zhì)膠結(jié),中厚層狀構(gòu)造,遇水軟化。飽和單軸抗壓強度標準值5.88MPa,屬軟巖,較完整~完整,巖層產(chǎn)狀為143°∠29°。

      2.4 水文地質(zhì)條件

      場地內(nèi)地下水類型以潛水為主,在開挖出露的基巖中以基巖裂隙水為主。

      3 本次變形特征及原因分析

      3.1 邊坡支護原設計方案

      原設計采用分級放坡+上部坡面格構(gòu)錨桿+下部坡面噴錨網(wǎng)+坡腳樁錨+坡頂?shù)捉嘏潘疁系闹ёo措施。

      3.2 變形特征

      2013年6月開始施工坡腳抗滑樁,在樁身四排錨索均未施工的情況下,2013年8月初開始開挖樁前巖體,并于2013年12月底開挖到底,2014年2月10日BZ25~BZ39 抗滑樁根部剪切破壞,見圖1、圖2;同時2013年8月坡體變形突然增大,坡面多處開裂。

      圖1 樁身剪切裂縫

      圖2 BZ31#樁身剪切裂縫

      邊坡主要位移監(jiān)測點布置見圖3。

      選取 J43~J48 冠梁和S10~S24 坡體水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù),分別繪制位移時程曲線,見圖4、圖5。

      圖4 冠梁頂部測點累計位移曲線圖

      圖5 坡體測點累計位移曲線圖

      由圖4、圖5可以看出,在坡腳巖體開挖期(2013年8月~2013年12月),整體位移時程曲線的曲率大。

      邊坡的坡體和冠梁累計水平位移持續(xù)快速增長,邊坡處于加速蠕變階段。

      3.3 原因分析

      (1)地層巖性:坡腳巖體為中風化泥質(zhì)粉砂巖,泥質(zhì)膠結(jié),遇水軟化、巖石飽和單軸抗壓強度標準值5.88MPa,屬軟巖。

      (2)巖體結(jié)構(gòu):巖層產(chǎn)狀143 ∠29°,發(fā)育有兩組相互垂直的節(jié)理,其中第一組節(jié)理產(chǎn)狀275 ∠88°,第二組節(jié)理產(chǎn)狀5 ∠58°,均屬硬性結(jié)構(gòu)面;但坡腳巖體局部夾薄層泥巖,產(chǎn)狀為125 ∠15°。

      圖6 樁身剪斷處薄層泥巖

      對其進行赤平投影,結(jié)果見圖7。

      圖7 邊坡赤平投影分析結(jié)果圖

      根據(jù)赤平投影定性分析,結(jié)合坡體結(jié)構(gòu)特征和抗滑樁變形破壞特征,該邊坡的變形破壞模式是沿著薄層泥巖夾層面C’產(chǎn)生平面滑動。

      水的作用:選取 SW1~SW3 地下水位數(shù)據(jù)繪制地下水位變化曲線圖,見圖8。

      圖8 SW1~SW3 地下水位變化曲線圖

      由圖8可以看出,地下水位處于20-25m 之間。坡腳以上4 米內(nèi)巖體長期處于地下水中。

      工程活動:一次開挖到底,巖體快速卸荷,應力失衡。

      綜上,中風化泥質(zhì)粉砂巖所夾薄層泥巖,在地下水的長期作用下,巖體軟化和泥化作用明顯,再加上地下水對結(jié)構(gòu)面的潤滑作用,進一步惡化結(jié)構(gòu)面的抗剪能力;在坡腳巖體開挖卸荷和樁身錨索均未施工的情況下,坡腳失去有效支撐,坡體沿著該軟弱結(jié)構(gòu)面,加速蠕變,急需對邊坡進行加固治理,防止出現(xiàn)滑面貫通,邊坡失穩(wěn)。

      4 治理措施

      4.1 應急方案

      (1)坡腳反壓:反壓平臺寬度17m,反壓高度14m。

      由圖9、圖10可以看出,在坡腳反壓后,冠梁和坡體變形趨于穩(wěn)定。

      圖9 冠梁頂部測點累計位移曲線圖(坡前反壓后)

      圖10 坡體測點累計位移曲線圖(坡前反壓后)

      (2)完善坡體排水體系:對現(xiàn)有截排溝進行修復和完善,防止降雨沖刷和入滲坡體。

      4.2 穩(wěn)定性計算

      4.2.1 軟弱結(jié)構(gòu)面強度指標

      本次軟弱結(jié)構(gòu)面參數(shù)的選取,根據(jù)試驗測試成果,同時結(jié)合樁身被剪斷所需剪力,進行反演分析。分析結(jié)果見表1。

      表1 軟弱結(jié)構(gòu)面參數(shù)表

      4.2.2 穩(wěn)定性分析

      在考慮樁前反壓土體的被動土壓力的情況下,抗滑穩(wěn)定性計算結(jié)果見表2。

      表2 抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果表

      設計工況和校核工況的抗滑穩(wěn)定系數(shù)均小于相關(guān)規(guī)范的要求,需對該邊坡進行治理。

      4.3 治理措施

      (1)抗滑樁+錨索:在斷樁正后方平臺(標高43m),施工一排抗滑樁+錨索,抗滑樁直徑1.5m,間距3.0m,長度25m;冠梁上布置一排錨索,長度38m,間距2.5m。

      (2)錨索:第一段B 區(qū)反壓區(qū)以外的抗滑樁,按原設計施工錨索。

      (3)坡腳擋土墻:坡腳懸臂式擋土墻,高度5m。

      圖11 支護剖面圖

      通過上述治理措施,設計工況和校核工況的抗滑穩(wěn)定系數(shù)分別達到1.59、1.26,均滿足規(guī)范要求。

      5 結(jié)論及建議

      (1)BZ25~BZ39 抗滑樁剪斷處中風化泥質(zhì)粉砂巖所夾薄層泥巖,在地下水的長期作用下,巖體軟化和泥化作用明顯,為軟弱結(jié)構(gòu)面,再加上地下水對結(jié)構(gòu)面的潤滑作用,進一步惡化結(jié)構(gòu)面的抗剪能力;在坡腳巖體開挖卸荷和樁身錨索未施工的情況下,坡腳失去有效支撐,坡體沿著該軟弱結(jié)構(gòu)面,加速蠕變。

      (2)在采用坡腳反壓的應急措施后,整體位移時程曲線的曲率較小,冠梁和坡體變形趨于穩(wěn)定。

      (3)在考慮樁前反壓土體的被動土壓力的情況下,對其進行抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算,結(jié)果顯示設計工況和校核工況的抗滑穩(wěn)定系數(shù)均小于相關(guān)規(guī)范的要求,需對該邊坡進行治理。

      (4)在采用樁錨+坡腳反壓+坡面綠化+坡腳護腳墻+完善坡體排水體系的支護措施后,設計工況和校核工況的抗滑穩(wěn)定系數(shù)分別達到1.59、1.26,均滿足規(guī)范要求。

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