應(yīng)急與永久處治工程相結(jié)合的路堤滑坡
應(yīng)急與永久處治工程相結(jié)合的路堤滑坡
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博士,教高,注冊巖土工程師,中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會滑坡與工程邊坡分會理事,中國土木工程學(xué)會非飽和土與特殊土專業(yè)委員會常務(wù)委員和交通巖土工程專業(yè)委員會委員,國際工程地質(zhì)協(xié)會會員,中國國家公路建設(shè)項目評標(biāo)專家,四川省交通運輸專業(yè)人才教育專家
對于規(guī)模較小、變形較快的滑坡,宜盡量配合有效的卸載反壓,采用施工速度較快的錨固工程,從而在快速有效處治滑坡的基礎(chǔ)上,有效降低工程造價。換句話說,此類滑坡不宜采用工程起效較慢的大體積抗滑樁等圬工工程。因為在工程完工的后期抗滑樁能有效起到坡體的支擋作用,但在坡體變形較快的應(yīng)急工程中,工程施工期間大體積混凝土強度起效較慢而容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞,且工程造價偏高,工程的性價比偏低。
某路堤填方邊坡最大高度為15m,端頭與大橋相接。原自然坡約10~15°,地表為可塑狀含礫粉質(zhì)粘土,厚度不大于3m。下伏中風(fēng)化砂泥巖互層,巖體產(chǎn)狀為155°∠7°。路堤填筑到位后進(jìn)行路面鋪砌時,區(qū)內(nèi)連降暴雨,路基出現(xiàn)多條貫通性縱向裂縫,坡體后緣位于距左線路肩約6.5m的位置,裂縫最大寬度約12cm,相鄰橋臺背墻開裂,錐坡變形下沉達(dá)30cm以上,坡腳出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。形成的工程滑坡總體積約6萬方。
圖1 橋臺背墻開裂
圖2 錐坡下沉
坡體發(fā)生變形后,為防止再次在強降雨作用下出現(xiàn)坡體的大變形,在依據(jù)坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定系數(shù)取0.98反算滑面參數(shù)后,取暴雨工況下安全系數(shù)1.15時計算得滑坡下滑力645KN/m。由此,技術(shù)人員采用在路基右路肩處設(shè)置2排Φ1200mm旋挖鋼管抗滑樁支擋。其中樁頂采用厚1.8m、,寬4.0m的鋼筋混凝土聯(lián)系梁連接;鋼管樁縱向間距4m,排距2m,梅花型布置,連系梁厚1.8m。并在路面整幅寬度范圍內(nèi)設(shè)置深5~7m,間距2.2m的注漿工程進(jìn)行處治。該方案工程造價約A萬元,工期約B月。
圖3 滑坡處治工程地質(zhì)斷面圖
從坡體發(fā)生病害的原因分析,由于該段路堤填高較大而自然坡度較陡。雖然采用開挖臺階的清表處治,但仍殘留了一定厚度的可塑狀含礫粉質(zhì)粘土形成了潛在軟弱帶,為工程滑坡的發(fā)生提供了良好的滑帶。
此外,該段填方右側(cè)邊溝下部雖然設(shè)置了盲溝工程,但由于盲溝施作時放置于下伏基巖頂面,且設(shè)置形式為滲水盲溝而非截水盲溝,造成暴雨后大量地表匯水從坡后匯流滲入進(jìn)入路堤,從而導(dǎo)致了路堤工程滑坡的發(fā)生。
從工程治理效果分析,技術(shù)人員采用小間距、大直徑的雙排旋挖鋼管樁進(jìn)行病害應(yīng)急時,雖然工程完工后抗滑樁能有效對滑坡進(jìn)行支擋,但鋼管內(nèi)混凝土強度上升較慢,故大規(guī)??焖偈┕ば跇秾ζ麦w擾動較大而樁體的支擋見效較慢,工程造價高。
此外,路基部位設(shè)置全幅的注漿加固雖然能有效膠結(jié)填方體,但本次病害主要是穩(wěn)定性欠佳的工程滑坡問題,而非路堤壓實度不足的沉降問題。故采用注漿處治的工程性價比較低,且工程費用較高。
從滑面的參數(shù)反算成果分析,目前坡體變形表現(xiàn)為后緣出現(xiàn)貫通性拉張裂縫,但滑坡的側(cè)界與前緣目前尚未變形,即滑坡處于蠕變向擠壓過渡的狀態(tài)。這就是說,滑坡的現(xiàn)狀穩(wěn)定系數(shù)宜取1.02,而不宜取滑坡已經(jīng)出現(xiàn)整體微滑時的穩(wěn)定系數(shù)0.98。由此進(jìn)行滑面參數(shù)反算后,滑面的內(nèi)摩擦角提高了1.6°,在取暴雨工況下安全系數(shù)1.15時,計算得滑坡下滑力436KN/m,為設(shè)計的68.7%。
基于此,對滑坡處治方案進(jìn)行如下優(yōu)化:
1、在路基面部位快速卸載1萬方,即占滑坡總體積1/6,從而達(dá)到快速減小滑坡下滑力提高坡體穩(wěn)定性的效果。
卸載工程實施后,坡體后緣的變形由4mm/d快速下降收斂而趨于零,顯示卸載效果良好。
2、在卸載使坡體變形有效控制的基礎(chǔ)上,在路堤下部一級邊坡設(shè)置4排,拉力為400KN/孔,水平間距為3m的預(yù)應(yīng)力錨索框架,對滑坡下滑力進(jìn)行有效平衡。
在路堤下部一級邊坡設(shè)置錨索的原因是該部位滑面埋深淺,工程規(guī)模明顯較設(shè)置于路堤上部二級邊坡為優(yōu)。且一級邊坡部位所在的滑面位置的確定性明顯也較二級邊坡可靠。
3、在路堤右側(cè)邊溝下部設(shè)置深3m的截水盲溝,其中溝底進(jìn)入下伏中風(fēng)化基巖深度0.9m,有效截斷后部山體匯水滲入路堤的可能性。
4、錨固工程完工后,回填卸載的2m高路堤,并在路床頂部設(shè)置3層土工格柵,從而有效對滑坡變形造成的坡體壓實度降低問題進(jìn)行有效處治。
圖4 優(yōu)化后的工程地質(zhì)斷面圖
該優(yōu)化方案施工速度快,可采用多臺鉆機進(jìn)行同時施工;工程針對性強,依據(jù)滑坡特征、誘因,采用臨時與永久工程相結(jié)合的卸載+錨固+排水工程進(jìn)行綜合處治。工程造價約為0.3A萬元,工期約0.5B 月,是一個相對較優(yōu)的方案。
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