某富水滑坡处治方案分析(假日专题)

前几天朋友咨询北方某路堑开挖引发的工程滑坡,觉得工程处治具有一定的代表性,现汇总如下,希望能对类似工点提供一定的参考。

一、基本情况

某高速公路路堑边坡最大高度约11.14m,其中一级坡坡率为1:1,高8m,坡脚设置高约6m(路基面以上约4m)挡土墙;二级坡坡率为1:1.5,最大坡高为3.14m。在路基开挖到位后,一~二级边坡出现变形,并随着不断牵引,造成路堑后部的S101路面拉裂,下错约50~100cm。

根据勘察,坡体上覆厚度约3.5m的可塑状第四系全新统冲洪积(Q4al +p l)灰色粉质黏土。下伏全~中风化泥岩(E3q),其产状为107°∠15°。其中3.5m~9.0m 的全风化泥岩呈软塑~可塑状,且在9.0m左右有地下水渗出;9m以下为强~中风化泥岩,强度较高,地下水贫乏。

二、原病害处治方案

为确保路堑边坡上部的S101 线的安全,技术人员在S101 线坡脚外2~5m 处设置桩长10m,桩径1.5m,桩间距5.0m的埋入式抗滑桩进行支挡,并于2018年11月完工。根据后期监测,坡体变形速率虽有所减缓,但仍存在持续变形。截止2019 年6月18日,分别在在路堑边坡顶部和S101 出现贯通性,裂缝宽约10~15cm。坡脚挡墙墙顶后部坡体呈饱和状态。

图1 路堑边坡后部的S101开裂

图2 S101后部自然边坡开裂

图3 路堑边坡顶贯通性裂缝

图4 路堑坡脚挡墙后部坡体饱水

图5 坡脚挡墙坡面泄水孔失效

三、本次拟采用病害处治方案

病害再次发生后,技术人员根据试桩地勘,判断滑面位于原地面以下9.0m 左右的全~强风化的富水带,剪出口位于坡脚处,并根据计算得出按滑坡下滑力为700KN /m。

故决定在S101坡脚约16m左右的位置再次设置桩长18m,桩径1.5m,桩间距5.0m的抗滑桩进行支挡。并本次和原抗滑桩的桩顶分别设置横梁连接,每隔2.5m 设置长22.5m~30m的4s15.24锚索,其中锚固段长12m,设计拉力400KN。

图6 本次拟采用的滑坡处治方案

四、病害分析

1、该坡体的主要病害为水作用所致,故病害处治应首先抓住地下水和地表水的处治,提高坡体的自身稳定性,从而达到事半功倍的效果。

2、原病害处治方案由于排水措施欠佳,桩体锚固长度偏短,造成工程施做后滑坡继续发展。

3、本次采用的病害处治方案,对地下水和地表水的处治仍欠缺,且采用大直径抗滑桩进行抢险,很难在短时间内确保S101的安全,加之工程规模较大,方案存在一定的欠合理。

4、边坡坡顶的贯通性裂缝系富水地层,由于开挖边坡较陡,故产生滑塌式变形所致,系坡体的局部变形。

5、穿过S101的长大贯通性裂缝,系工程滑坡滑动所致,系坡体整体变形所致。

五、笔者建议的处治方案

1、为快速提高坡体的稳定性,首先在路堑坡脚挡墙部位设置长度较大的仰斜排水孔,疏排坡体地下水;在S101内侧边沟设置截水盲沟,用以截排地表水由S101边沟破损渗入滑体而恶化坡体稳定性。

2、从原坡脚挡墙和已完工的抗滑桩工程复核滑坡的下滑力,本次滑坡的潜在下滑力技术人员采用700KN/m是偏大的,且做为公路工程,以地震+暴雨工况进行计算是不可取的。

依据经验,滑坡下滑力应不大于500KN/m,且原桩于坡脚挡墙之间的下滑力应不大于200KN/m(因为挡墙的截面为10平方左右),原桩后的下滑力不大于300KN/m(因为原桩径1.5m,间距5.0m)。尤其是在疏排坡体地下水和截排坡后地表水后,坡体的下滑力应大为减小,可适当提高反算内摩擦角1度进行下滑力核查。

3、考虑到坡脚挡墙并没有发生位移且结构完整,依据下滑力核查,在挡墙胸坡上设置一排面板厚度为30cm的钢筋砼,间距为2.5m、设计拉力为500KN锚索工程,用以主动加固原抗滑桩与挡墙之间的滑坡下滑力,控制坡度体变形,且锚索倾角由15度调整为20度,以快速进入滑面以下。该方案实施速度快,较大直径抗滑桩能有效起到抢险的效果。

4、本次变更技术人员采用在原抗滑桩设置锚索是合理的,非常必要的,可以在一定程度上弥补原抗滑桩长度不足的问题,并有效提高桩体的稳定性,和坡脚挡墙部位设置的面板式锚索挡墙共同抵抗滑坡的下滑力。但考虑到全风化泥岩处于可塑状,为确保锚固力,将锚索倾角由15度调整为25度,以快速进入到贫水的中风化泥岩。

5、对挡墙上部的边坡设置间距为5~8m的支撑渗沟,挡墙后部设置1m左右高的格宾挡墙,用以确保挡墙后部边坡的稳定性和抵抗挡墙上部坡体的整体稳定性。

6、根据锚索的受力特性,技术人员采用锚固段长为12m欠合理,建议采用10m的锚固段即可,且从工程地质断面上看,锚固段基本位于中风化泥岩段,设置小吨位的锚固力是可行的。

图7 笔者建议的处治方案

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