浙江某高速公路大型复杂滑坡治理方案

文章编号:1671-2579(2010)03-0063-04

中 外 公 路

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浙江某高速公路大型复杂滑坡治理方案

朱益军,杨少华

(浙江省交通规划设计研究院,浙江杭州 310006)

摘 要:以浙江某高速公路滑坡为例,通过深入分析滑坡体所处的变形阶段,论证滑坡形成的条件,再结合定量分析方法确定滑坡的总体治理方案。研究表明:大型复杂滑坡治理方案应统筹规划,/一次设计,分阶段实施,不留后患0。并通过监测分析评价相应阶段治理效果,必要时修正方案,稳妥推进各阶段的综合治理效果,从而既确保工程安全,又节约工程造价。

关键词:山区公路;大型滑坡;三维场地;地理信息系统;稳定分析;综合治理

构造复杂,两处高边坡出现不良的地质灾害(图1)。

1 概述

公路边坡是一种人工边坡,一般分为土质和岩质两大类。在公路建设中,大型复杂滑坡多为岩质复合型滑坡,坡率略缓,其坡表多为土质风化层或坡积物所

覆盖,下覆岩层受场地地质构造所影响,结构破碎,滑动带空间展布十分复杂,且具有多个潜在不稳定区域,是山区公路边坡开挖颇为棘手的防护对象。笔者以浙江省某高速公路滑坡为例,该滑坡体规模大,岩层组成复杂,地质灾害具有潜伏性,经深入分析和研究,确定滑坡体的变形机制和滑移状态,结合定量计算分析,确定综合治理方案,治理经验可为同类工程提供借鉴。

其中,1滑坡体地貌特征如图2所示。

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图1 基于ARCGIS获取滑坡区域三维地貌

2 大型复杂滑坡变形机制分析及地质

模型构建

滑坡区位于高山峡谷区域,地形地貌复杂,区内自然边坡高且陡,坡度为30b~60b,坡表植被茂盛,乔灌木发育良好。路线从临近山体坡脚上方的平缓地带穿越,受区域构造影响,工程区内自然边坡岩体破碎,根据多个钻孔资料分析,坡体内含巨厚层块碎石层(厚约10~16m),其上覆盖厚层坡积层(约5~16m),为含碎石粘性土。下覆岩层为晶屑凝灰岩,强风化层较薄,弱风化层相对破碎,节理发育,RQD约为5%~20%,钻孔取芯呈碎块状为主,少数成短柱状。钻孔40m以下岩体完整性略好,RQD=30%~60%。区内地质

收稿日期:2009-09-23

作者简介:朱益军,男,博士,高级工程师.E-mail:zhuyijun1207@foxmail.com

图2 基于ARCGIS获取1#滑坡体三维地貌

根据现场地质钻孔分析,1#边坡存在多个不同规模的潜在滑动面(图3)。1#滑动面临近山体坡脚,由坡积层及破碎块体堆积层组成滑坡,2005年11月开

中 外 公 路 第30卷 挖期间已滑塌,滑坡体积约8万m3,并推倒了公路右幅桥梁立柱2根,左幅桥台被掩埋;2滑动面为坡表破碎岩土层与弱风化层的界面,其后缘比1#滑动面更高,规模更大,滑坡体积约为36万m3,属于潜在滑动面;3#滑动面主要由弱风化岩层层面、破裂节理、断层破碎带和坡积土质滑动面共同组成,是一种复合式潜在滑动面。根据区内结构面赤平投影分析,断层破碎带平行路线走向(倾向NE60bN65b),多层发育,与边坡走向呈反倾关系,破碎带为构造角砾和断层泥(含泥

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15%),厚度不均,钻孔揭示最大厚度17.8m。3#潜在滑动面上方弱风化岩体十分破碎,其RQD均为5%~20%,钻孔岩芯多为碎块状,少量呈短柱状。因此,根据地质结构分析,该边坡主滑面应为2#滑动面,3#滑动面一般情况下不会整体蠕动变形,但若雨水渗入,坡体水位上升且岩土体受软化,也不能排除其诱发性滑移可能,为确保工程安全,需进一步开展定量分析和滑坡体监测分析。

图3 滑坡体及其多层潜在滑动面(照片为1#滑动面区域,单位:cm)

体3个典型横断面反算平均值。于是,经危险滑动面

3 大型复杂公路滑坡稳定分析

滑坡是大自然平衡状态的一种过渡形式。以2005年11月坡脚坡积层初滑为极限状态(K=0.99),可以采用BISHOP法反算坡积层抗剪强度参数c=12kPa,U=22b(图4(a)],图4(b)为上边坡坡积破碎层稳定分析状况(K=0.965)。结合地质资料,边坡各层岩土力学参数见表1,表中括号内参数为滑坡

搜索和验算,1#高边坡2#滑动面安全系数K=1.075,而采用<25精轧螺纹长锚杆(L=16m@3m@3m)防护后,其安全系数可达到K=1.231[图4(b)],由此可见,该边坡坡积层通过适当锚固可稳定[图4(c)]。

此外,鉴于坡体结构的复杂性,自2005年坡面清表开挖以来,该边坡屡受台风降水入渗影响,3滑动面宜结合深部监测成果确定其存在可能性及变形特征。为此,对该边坡2008年1月以来的监测报告进行

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图4 边坡各工况稳定验算成果 2010年第3期 朱益军,等:浙江某高速公路大型复杂滑坡治理方案

表1 边坡岩土计算参数列表

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岩土特性坡积层

断层破碎带及岩层层面

破碎块石层强风化晶屑凝灰岩弱风化晶屑凝灰岩微风化晶屑凝灰岩

c/kPa15(12)15(16)121221002300

U/(b)24(22)28(26)303042.446

E/GPa0.030.030.60.60.916

L0.300.300.250.250.250.22

C/(kN#m-3)

20.019.022.023.026.026.5

注:括号内岩土力学参数为反算值。

了认真分析,根据浙江大学的监测分析报告,该坡体深层具有蠕动变形,莫拉克台风期间,该坡多个测斜孔累

计深部位移为1~3cm,坡表位移达到5cm,而且,经现场勘察,高边坡目前在高程530m处已形成多道5cm宽度、长约10cm的后缘张裂缝。由此判定,该滑坡3滑动面存在滑移迹象,3滑动面为该滑坡主滑面。3#滑动面所确定的滑坡体体积约103万m3,滑床长度约270m,厚度约40m,潜在滑动面埋置较深,滑坡治理将颇为棘手。

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岩体的抗剪强度参数为c=16kPa,U=26b。根据北京理正软件分析,该滑坡体安全系数为K=1.20时,其剩余推力将达到5106.4kN/m。根据图4(d),若在第Ó级平台设置1排抗滑桩(截面2m@3m,H=35m@6m),滑坡体安全系数约为K=1.092[1.20,不满足JTGD30-20045公路路基设计规范6之要求。

根据以上分析,1#高边坡坡面浅层滑体通过锚固治理比较容易达到稳定性要求[图4(c)]。结合工程类比经验和地形、地质条件,该滑坡治理可考虑采用2个比选方案:1)坡面长锚杆锚固+坡脚双排桩支挡方案[图5(a):K=1.248\\1.20],长锚杆锚入破碎块体岩层;2)坡面长锚索锚固+坡脚单排桩支挡方案[图5(b):K=1.235\\1.20],锚索锚固端均要求锚入完整性较好的弱风化岩层。经综合比较,以上两个滑坡治理方案均能统筹兼顾2#滑体和3#滑体的整体稳定性,其对比分析如表2所示。由此,经专家会议讨论推荐,采用了方案一作为推荐治理方案。

4 大型复杂公路滑坡综合治理对策

鉴于滑坡的复杂性,坚持复杂滑坡/一次设计,分期治理,不留后患0为原则,为确保高速公路的工后安全与稳定,同时结合该滑坡近1年的监测分析成果,对该滑坡体进行整体稳定计算时,初始条件按最不利的临滑状态考虑(K0=1.0),由此可反算得滑动面破碎

图5 滑坡体防护方案及安全系数分析情况(单位:m) 66 中 外 公 路 第30卷

表2 滑坡治理方案对比分析表

方案

方案一 坡面长锚杆锚固+坡脚H形双排桩支挡方案方案二 坡面长锚索锚固+坡脚单排桩支挡方案

18851547造价/万元

优缺点

1)坡脚双排抗滑桩实施完成后,方可开挖坡脚,开展路面施工,工期相对较短;2)造价相对较低;3)施工工序要求较高,排桩横向刚性连接宜确保变相协调;4)施工质量容易保证,治理效果易保障

1)坡脚抗滑桩实施完成后,即可开挖坡脚,开展路面施工,工期相对较长;2)造价相对较高;3)施工工序安排比较简单,施工工艺比较成熟,锚索可采用偏心锤+套管跟进技术解决破碎岩体卡孔问题;4)具有可靠的工程类比经验,治理效果易保障

根据推荐的滑坡治理方案,按照/自上而下,分级开挖,逐级防护0的原则,高边坡滑坡防护目前已施工至坡脚一排抗滑桩,抗滑桩以上边坡各坡面目前稳定性良好。随着抗滑桩完成施工,1#高边坡的稳定性也将达到了设计预期的初步效果。在滑坡整个治理施工过程中,高边坡均采用深部位移监测和坡面位移观测,并将在高速公路通车后的数年中,继续采用GPS、自动化引张线数据采集系统、水位遥测仪、钻孔测斜仪等技术进行紧密跟踪监测,以确保工程运营安全,同时也为大型复杂滑坡治理积累丰富的工程经验和宝贵的科学分析数据。

入坡体,并在弱风化基岩面和破碎带滞留下来,含粘性土破碎岩体受到严重软化,进而诱发破碎坡体整体蠕动变形。而且该工程地下水埋藏较深,因此,排水工程措施除坡面防护外,未设置坡体内深层排水工程。

(3)滑坡设计要重视多方案比选,重视工程经验与理论分析、监测分析紧密相结合,并相互验证。滑坡治理要有全局观,坚持治理方案/一次设计,不留后患0,大型复杂滑坡则可考虑/分期治理0,通过滑坡体的系统观测有力保障滑坡治理安全与成效。

(4)抗滑桩是一种工期和质量均易保障的滑坡治理措施,相比于预应力锚索易产生工后松弛和抗腐蚀耐久性不足等缺陷,破碎岩质滑坡治理宜优先采用抗滑桩防护。参考文献:

[1] 王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论[J].甘肃科学学

报,2003(8).

[2] 晏同珍,杨顺安,方云.滑坡学[M].北京:中国地质大学

出版社,2000.

[3] 浙江大学.K120-1#滑坡监测报告[R],2009.

[4] 柳治国,张家新,刘世奇.反分析法在高速公路滑坡治理

中的应用[J].中外公路,2008(4).

5 结论与建议

(1)公路是一种对工程场址具有可选择性的工程,建设前期必须重视地质勘察,对场地地质灾害比较恶劣的区域应/以避为主,以治为辅0。该工程滑坡是一种工程诱发型古滑坡,巨厚破碎堆积层和断层破碎带影响是该区域易发生大型地质灾害的重要原因。(2)水是滑坡的主要诱发因素。由于该边坡清表比较早,但坡面防护措施却迟迟未加处理。加上坡表厚层破碎岩土体渗透性良好,植被破坏后,大量雨水渗

厦门翔安隧道通车

)))施工全过程/零死亡0获交通运输部、国家安监总局表彰

2010年4月26日,经过4年8个月的紧张施工,中国地区第一条自主设计并建设的海底隧道)))厦门翔安隧道正式通车。2010年4月21日,交通运输部和国家安监总局发文,对厦门翔安海底隧道安全生产工作进行联合通报表彰。

之前,厦门岛内到翔安需要1.5h,翔安隧道通车后,只需9min。工程全长8.69km,其中海底隧道长约6.05km。据介绍,翔安海底隧道工程攻克了海底风化深槽(囊)、陆域浅埋富水段以及海域透水砂层段等复杂地质环境下的海底隧道施工多项技术难题,实现了工程质量优良、安全保障设施完备、施工全过程/零死亡0的目标。

摘自:5中国交通报62010.04.27