某富水花岗岩类土质滑坡治理(假日专题,旧文新读)
十多年前,笔者曾处理一富水大型滑坡,取得了良好的工程效果,现与大家共探讨,希望能给予大家参考。
一、概况
某二级公路滑坡位于自然坡度10°~15°,最大高差82m。上部滑坡堆积层软~可塑状,部分硬塑状,厚约12~20m,下伏全风化二长花岗岩。地下水位埋深0.50~7.20m之间,从滑坡后缘到滑坡前缘的路基附近均有地下水渗出或流出。区内抗震设防烈度为Ⅷ度,为0.3g。
该滑坡为一大型堆积体滑坡,呈圈椅状,周界明显,滑坡主滑方向334°历史上曾多次发生变形。滑体沿线路方向宽约180m,两侧以自然沟为界,垂直线路方向长约300m,后缘位于堆积体与山体的陡缓交界处,滑坡总体积约70万方,滑坡具有多级滑动的特征:
该滑坡体可分为前后二级滑体,其中前级为路基附近至坡后约150m处,该处滑坡拉张裂缝发育,裂缝长约30m,宽约5~10cm以上,前缘剪出口位于一级边坡坡脚附近。由于前级滑坡的后缘裂缝已基本形成,显示滑坡处于欠稳定状态,滑坡总体积约40万方。
后级滑坡为前级滑坡的后缘至堆积体与山体的陡缓交界处,长约150m,滑坡总体积约30万方,坡体无明显裂缝,显示该级滑坡目前处于基本稳定状态。如果前级滑坡能够及时进行治理,则该级滑体不会发生滑动。
二、滑坡形成机理
1、该滑坡为大型堆积层滑坡,曾在历史上发生过滑动,为大型老滑坡体,为滑坡的再次滑动提供了地质基础。
2、滑坡在地形地貌上位于相对凹陷的部位,汇水面积大,地下水位较高,所形成的水压力对坡体的稳定性相当不利。
3、滑坡前缘人工边坡的开挖使滑坡在前缘的有效支撑力不断降低,造成前级滑体产生松弛,稳定性降低。
三、设计思路
1、根据滑坡特征分析,该滑坡具有多级、多层滑动的特征。因此,设计应考虑到这些因素,以防出现滑面遗漏,影响滑坡治理的效果。
2、后级滑坡由于目前无明显裂缝出现,显示该级滑坡目前处于基本稳定状态。如果前级滑坡能够及时进行治理,则该级滑体不会发生滑动。因此,本次设计所计算的滑坡推力考虑前级滑坡,防止人为扩大防治工程规模。
3、本区地下水相当丰富,对滑坡的成功治理有重要的影响,因此,设计时优先考虑坡体的疏水工程,提高坡体的自身稳定性,继而减小支挡工程规模。
4、本区地层承载力较差,因此设计时考虑了地层对支挡工程的锚固能力。
5、路基边坡高度较大且稳定性较差,因此,设计时在进行滑坡治理的同时,兼顾路基边坡的防护。
6、对滑体上地表水的流动路径做适当改移,使其沿小里面程侧的自然沟排泄,防止其穿越滑体流动。
7、综合考虑附近几个滑坡工点的土石方调配,本滑坡在桩后设置填土反压,以减小滑坡推力及支挡结构的规模。
四、指标选取及推力计算
采用依据现滑体的变形形态等进行反算滑面参数,并参考勘察所得的指标进行剩余下滑力计算。
经计算,滑面C=10KPa,φ=7.6°,考虑到设置集水井等工程进行深层地下水疏排,故将提高为φ=8.6°,在此基础上:
自然工况下安全系数Fs=1.15时,作用工程部位的滑坡推力由设置集水井排水前的E=1860KN/m减小为设置集水井后的E=1150KNm。在此基础上,结合工程反压处治后,桩位处的滑坡下滑力进一步减小为E=896KN/m;
地震工况下安全系数Fs=1.05时,作用工程部位的滑坡推力由设置集水井排水前的E=3221KN/m减小为设置集水井后的E=2121KN/m,经反压后,在此基础上,结合工程反压处治后,桩位处的滑坡下滑力进一步减小为E=1970KN/m。
五、设计措施
1、在路基侧沟靠山侧设置锚索抗滑桩支挡工程,根据所计算推力的大小分别设置A、B、C型三种结构,其桩体长度分别为22m、26m、19m,桩截面均为2.4×3.4m,采用C30砼浇注,桩间距为5m。其中在B型抗滑桩的桩头设置3孔锚索,A、C型抗滑桩的桩头设置2孔锚索,其规格均为5束钢绞线编束而成,每孔锚索的设计拉力为600KN,倾角根据实际情况分别为26°、27°和28°,钻孔直径为φ150mm,采用二次注浆工艺。
2、桩后设置现浇C30砼挂板,板厚30cm,挂板后部设置厚为1.0m的级配碎石反滤层疏排地下水,防止桩后积水。
3、在桩顶采用1:2的坡率对滑坡进行反压,防止滑坡越顶事故的发生。反压土体的密实度不得小于0.85。
4、在级配碎石后部与反压土体下部,设置高4.0m,宽2.5m的干砌片石。
5、在滑体上设置11孔直径为4.0m的集水井,其深度为9~17m。集水井的井壁均采用C30钢筋砼现浇制作,壁厚为0.4m。集水井挖至设计标高后,先用C20砼封底,上铺0.5m厚的碎石。
6、为了加大集水井疏排地下水的范围及能力,在井壁设置放射状集水斜孔以疏排滑体中的地下水。每井设置1~2层仰斜集水孔,长度为14.0~28.0m,同一层集水孔的夹角约为36°,钻孔直径为Φ130mm,仰角为8°。
7、在小里程段的自然沟上部设置截流滑体地表水的截排水沟,采用三维网植草对路基边坡进行坡面防护。
该工程经排水+反压+支挡处治后,工程完工十余年来,一直保持良好。该工点的治理的经验是:
1、排水是治理滑坡的首要考虑的工程措施,在合理排水的基础上,可有效减小支挡工程规模,并可确保工程的长治久安。
2、含水量高的类土体,抗滑桩的设置应加强桩体锚固力的核查,防止桩体倾斜,且锚索应考虑二次注浆,以后确保锚索的锚固力。