某高速公路边坡失稳机理及治理技术浅析 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

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	某高速公路边坡失稳机理及治理技术浅析

发布时间：2016.05.20 新闻来源： 浏览次数：

    受连续强降雨的影响，粤境某高速公路K3267 +660 ～ + 860 左侧路堑边坡的K3267 + 725 ～ + 748 区段浆砌片石挡墙墙脚部位出现开裂变形，随着病害进一步加剧，边坡K3267 + 700 ～ + 800 段出现滑塌病害，滑坡体积约为2. 5 万方，属于小型滑坡。滑坡体向上延伸至四级边坡顶部并形成高约1. 5m 的陡坎。滑坡剪出口位于一级边坡坡脚附近，边坡滑动导致该范围内原加固的钢锚管格梁等结构受力破坏，部分钢锚管被拔出，连接的混凝土格梁被剪断。边坡失稳已严重影响着线路的正常运营。因此，及时采取有效措施对该段边坡进行治理关系到线路的安全通行，意义重大。
    1· 边坡工程概况
    1. 1 既有工程概况
    该段边坡坡26. 96m，坡长约200m，边坡设计为四级边坡，每级边坡高度为8m，平台宽度为2m。其中一～四级边坡坡率均为1∶ 1. 25，一级边坡采用人字形骨架植草防护，二级边坡采用钢锚管格梁( L =14m) 结合三维网植草加固防护，三级边坡采用人字形骨架植草结合三维网植草防护，四级边坡采用三维网植草防护。
    一级边坡K3267 + 712 ～ + 748 区段在2010 年度雨季期间出现滑塌病害，边坡采用浆砌片石挡墙结合护面墙进行加固。
    1. 2 地形地貌
    边坡所在地区属山地丘陵地貌，地形有一定起伏，边坡小桩号端为一自然冲沟，坡顶处较缓，山脊走向335°。堑顶往后约20m 为当地墓地。地面标高约144. 31 ～ 159. 85m，路段设计标高143. 3 ～145. 56m，坡脚有较多农田。
    1. 3 地层岩性
    边坡由第四系坡残积亚粘土和全、强风化砾岩组成，其中强风化砾岩的原岩结构构造基本破坏，岩芯呈砂土状，局部风化不均匀，夹少量强风化角砾，粒径约0. 2 ～ 8cm，岩质软，遇水易化。
    水文地质情况
    边坡周边地表水汇集面积较大，地下水类型主要为第四系松散堆积层的孔隙水和基岩中的裂隙水，均受大气降水补给。堑顶山坡地形平缓，坡度10 ～20°左右，植被较发育，地表径流排水条件差，地表水容易渗入坡内，补给地下水，雨季地下水丰富。现场踏勘坡面渗水严重，原有的深层排水孔部分出水且水量较大，但也有部分已失效，坡面排水系统不畅，易使坡体中地下水不能及时排出，形成潜水、承压水及较高的静水压力。
    2· 边坡失稳模式与原因
    2. 1 边坡失稳模式
    根据现场边坡的失稳破坏现象及边坡地质条件分析可以推断边坡破坏模式主要为牵引式滑坡，在滑坡过程中，由于边坡下部滑体松散失去平衡，逐渐向上发展，使上部滑体受到牵引而跟随滑动，进而在四级边坡顶部形成高约1. 5m 的后缘壁。但因坡脚采用浆砌片石挡墙加固有效地阻止了边坡滑塌体往线路中央滑动，同时坡面采用钢锚管格梁加固则有效抑制了边坡滑塌体往两侧继续发展。
    2. 2 边坡失稳原因
    根据地质勘探及现场调查结果分析，边坡前缘临高速公路，滑坡产生的原因一方面受该区区域构造影响，岩层破碎，节理发育，地下水较发育，强风化砾岩遇水极易软化，强度降低，另一方面从恢复原地貌状态来看，坡体部位地形比较陡峻，在自然坡坡脚下开挖的公路，形成新的临空面，破坏了原有的平衡条件，加之连续降雨时大量表水下渗在残积土底面及全、强风化砾岩岩软弱结构面之间形成滑面，产生了牵引式滑坡，并于高速公路坡脚浆砌片石挡墙墙身及护面墙部位切出。
    3· 滑坡稳定性及病害发展趋势分析
    3. 1 边坡稳定性分析
    ( 1) 边坡稳定性定性分析
    根据现场踏勘情况，该边坡地表水汇集面较大，且地下水通道较多，边坡多处渗水，而且目前边坡K3267 + 730 ～ + 790 区段已出现塌滑变形现象，该区域边坡稳定性差，处于不稳定状态，其余区段可见斜向裂缝发展，同时在二级边坡坡脚存在顺线路方向的贯通裂缝，边坡目前存在轻微变形，受K3267 + 730～ + 790 区段的变形发展影响，目前边坡稳定性差，处于挤压变形向滑动变形发展阶段。故该边坡目前为整体稳定性差且局部不稳定状态。
    ( 2) 边坡稳定性计算
    边坡稳定性的定量计算主要是在合理确定计算断面和计算参数的基础上，通过数值分析计算，定量评价该滑坡的稳定现状及其发展趋势。
    ( 3) 计算结果
    根据边坡失稳破坏的实际情况，边坡稳定性计算考虑其在非正常工况条件( 边坡受持久强降雨因素影响) 下的稳定性。
    根据本次工程现场踏勘资料，并结合原有的工程资料，依据建筑边坡工程技术规范》( GB50330 －2013) 和《公路路基设计规范》( JTGD30 － 2004) 中有关规定，类比同地区同条件的工程经验确定滑坡稳定性计算所需的主要岩土物理力学参数值见表1。

计算结果显示: 非正常工况下，K3267 + 740 断面稳定性系数为0. 988，边坡处于不稳定状态，已失稳破坏。因此，建议对该边坡采取有效措施尽快予以治理。稳定性计算结果见图1。

    3. 2 边坡病害发展趋势分析
    该段边坡目前滑动体方量约为25000m3，边坡K3267+700 ～ +800 区段已出现滑塌变形破坏，如不尽快采取有效措施予以治理，边坡滑塌体将进一步下错，滑塌体将会挤推坡脚排水边沟并滚落至应急车道乃至主车道内，阻碍行车。另外，由于滑塌体主滑方向约为310°，与山脊走向335°相近，如不及时整治，滑塌体将继续向后发展延伸并往两侧扩展，形成更大规模的滑塌体，从而对线路的安全运营造成威胁，并增加整治成本。
    4 ·边坡治理措施
    4. 1 应急措施
    ( 1) 采用粘土夯填裂缝减少地表水或雨水下渗，同时在坡脚采用砂袋等临时反压。
    ( 2) 对于浆砌片石砌体护面墙等开裂部位采用砂浆贴片等进行监测及时掌握边坡的变形情况确保施工安全。
    4. 2 永久治理措施
    边坡由已经破坏的四级边坡自上向下进行逐级刷方、加固。各级边坡的刷方坡率及加固措施如下:
    由于坡体已出现塌滑变形且边坡堑顶即为墓地群，边坡不具备大面积征地的条件。根据现场实际地形情况，边坡按照一级边坡坡率1∶ 1. 5，二级边坡坡率1∶1. 25，三级边坡坡率1∶ 1 进行刷方。边坡刷方时，各级坡面及平台应与既有坡面及平台圆顺过渡连接。
    K3267 +695 ～ +815 区段一级边坡坡脚增设C20 片石混凝土挡墙进行加固，挡墙外露高度2. 0m，埋深1. 5m，顶宽1. 0m。
    二级边坡K3267 + 712 ～ + 800 区段采用预应力锚索框架进行加固，锚索设计荷载500kN，锚索沿坡面呈“丰”字型布设。锚索长度为19 ～ 23m，锚索布设间距为3m × 3m，框架内采用三维网植草防护。三级边坡K3267 + 712 ～ + 800 区段采用格梁内植草进行防护。
    四级边坡K3267 + 712 ～ + 800 区段采用预应力锚索框架进行加固，锚索设计荷载500kN，锚索沿坡面呈井字型布设。锚索长度均为24m，锚索布设间距为3m × 3m，框架内采用三维网植草防护。
    因边坡地下水丰富，在一、二及三级边坡坡脚以上0. 5m 处设置一排仰斜排水孔，排水孔间距为6m，孔深为20m，排水孔长度及间距根据现场出水情况进行动态调整。同时采用C20 素混凝土封闭平台并修复边坡坡表排水系统，确保坡表排水系统顺畅。
    边坡采用上述措施综合治理后，其在非正常工况下稳定系数Fs = 1. 182，满足规范要求。其稳定性计算结果见图2。

    5· 结语
    ( 1) 通过总结分析得出边坡自身地质条件较差及雨水渗入都是导致边坡滑塌的主要因素，应该在边坡工程中加以重视。
    ( 2) 对于运营高速公路发生险情的边坡，其治理过程应划分应急抢险与永久加固两个阶段，2 个阶段的工作重点应有所不同，在边坡治理施工期间应加强日常巡查和变形监测以确保施工安全及线路行车安全。
    ( 3) 锚固工程可以作为运营高速公路边坡不适宜于大面积刷方减载的处治维修方式，尤其是预应力锚索在施作后能够较早提供锚固力确保边坡安全。
    ( 4) 预应力锚索由于其自身结构特殊性，施工过程中应加强锚索成孔、注浆等关键工序控制，特别应做好锚索的张拉锁定工作，确保锚索施工能够满足设计及规范要求。