高边坡滑坡分析与动态治理工程设计

-1-高边坡滑坡原因分析与动态治理设计孟祥马河北路桥集团有限公司摘要:本文结合漳永高速公路滑坡治理工程通过对滑坡山体的原因分析,根据滑坡现场的地质特点、岩土特性，经过计算，采用动态治理设计，综合支挡体系与锚式体系相结合的加固措施，并对坡体地下、地表排水进行设计，实践证明，治理效果良好，设计理念可供同行参考。关键词:山体滑坡原因分析动态治理一、工程概况漳永高速公路A10合同段K134+450-K134+650左侧山坡,原设计为三级边坡，最高约22m。原设计坡率为1：1，均为普通坡面植草防护。该段路基在边坡开挖施工前山体及附近范围均未有滑裂发生，天然边坡稳定。由于2013年6月份连续降雨的条件下，坡体饱水且未能及时排出，导致坡体出现变形滑塌（见图1）。由于后期持续的降雨作用又进一步扩大发展为主轴长约80米，宽度约100米，平均深度约10m，滑体约8万方的中型中层牵引式滑坡，滑体中部及前缘呈散体状。图1勘察期间滑塌情况二、地质概况（一）地形地貌本滑坡段为剥蚀丘陵地貌区，天然坡度约20～25°，坡体由东至西向逐渐增高。原地表植被较发育，种植灌木等，现场未见明显地表水。受施工开挖影响，地-2-表地形地貌特征已有较大改观。坡体下部已基本开挖成型，开挖形成约3级边坡，高约22-24米，形成较陡的坡面，边坡已按原设计对坡面进行植草防护。（二）地层岩性据工程地质调绘及钻孔揭露，场地上覆残坡积土（Qdl-el），下伏基岩为（J3n）凝灰熔岩及其风化层。岩土层工程地质特征自上而下分述如下：Qdl4-12坡积粉质粘土：褐黄色，可塑，稍湿，成分以粘粉粒为主，含碎石15-30%，块径3-8cm，个别大于10cm。4-13坡积粉质粘土：黄褐色，硬塑，稍湿，成分以粘粉粒为主，含碎石10-20%，块径2-3cm。J3n8-311砂土状强风化凝灰熔岩：灰色，岩石矿物组织结构破坏，岩芯呈砂土状夹少量碎块状强风化岩块，块径2-5cm。8-312碎块状强风化凝灰熔岩：浅灰色，岩芯呈碎块状，块径2-6cm，击易碎，局部夹砂土状强风化凝灰熔岩。8-313中风化凝灰熔岩：浅灰色、灰褐色，凝灰质结构，硬度较大，岩芯呈短柱状夹块状，块径4-8cm，节理裂隙较发育，TCR=80%，RQD=15%。（三）地质构造及地震烈度据区域地质资料及现场测绘于勘探成果，场区附近有F5断裂构造:产状为150°∠60°，长度约2500m，宽约5-10m，为一压性断层，受其影响场区边坡顶部存在小构造，根据地质钻孔揭露，断裂带内岩石风化强烈，一般呈土状，粉末状胶结，夹杂角砾及岩块。该断层位于滑塌路段的西侧约50m，对滑塌路段的场地稳定性影响小。（四）水文地质1、地表水，本场区位处丘陵山地，场区地表水系不发育，经现场测绘滑塌区地表未见溪流，仅在坡体西北侧为和睦溪，宽约30米，流量较大，流量主要受降雨影响。-3-2、地下水，场区内发育地下水为坡积土及基岩风化带中的孔隙裂隙水，主要赋存于坡积土及强-中风化层中，透水性较差，富水程度相对较差。主要接受大气降水补给,水量受降雨影响大，山坡、山脚及盆地内为迳流区，多沿边坡下部设置的排水孔排泄。一般为无压潜水。此类水降雨后地下水垂直径流速度较大，水量也较大，对边坡稳定性影响大。根据目前钻孔勘察资料，勘察期间场区未见明显地表水。地下水位较为稳定标高基本在138-163m间，钻孔钻探过程中个别钻孔发现漏水情况。三、滑坡成因分析影响斜坡稳定的因素是多种多样的，据现场调绘及钻探结果分析，造成坡体失稳的主要原因有三个方面：（一）地质方面原因坡体坡积层及风化层较厚，遇水极易软化，饱水后极松软，呈软-可塑状，降雨后该层土入渗性好，接受地表水补给能力强，持水能力强，故降雨后该层土能对其下土层进行源源不断的渗入补给；且坡体中夹杂较多碎块石，较多的碎块石存在瓦解了坡体的完整性，使坡体在降雨、重力等外因作用下极易松动变形。松散地层结构是山体变形及滑坡的地质基础。（二）降雨方面影响根据调查2013年3月至5月期间持续降雨，大量降雨入渗坡体，且无法及时排出，使上覆松散土体迅速饱水软化，土体自重增加，坡体不利荷载下滑力大大增加，同时土体抗剪强度降低，最后形成土体变形失稳。因此降雨是形成山体滑坡的外因之一。（三）高速公路施工的影响由于路堑施工下切开挖，形成约20米的临空面，特别是在支护未进行施工前，削弱了自然坡体的前缘支撑，使得坡体前部的抗滑力迅速减弱，改变了原有山体的整体力平衡，进而牵引后部的变形开裂。因此高速公路工程开挖施工是引起山体变-4-形和形成滑坡的诱因。四、滑坡治理动态设计（一）总体设计原则1、边坡处理按“减载、固脚、强腰、排水”的原则进行。结合地质资料及地形地貌等因素，在坡体稳定的前提下，考虑以放缓边坡、加强绿化种植为原则进行设计，在加固措施的选用上，综合采用支挡体系与锚式体系相结合的加固方案；2、加强排水设施，根据边坡的地形地貌，合理设置坡顶截水沟；根据边坡的高度，合理设计坡形，以利坡面的排水；3、贯彻“动态治理设计”的方法，对施工方案及监测提出特殊要求，及时掌握施工现场的地质情况、施工情况和变形情况，以及监测的反馈信息及时对设计做出校核、修改和优化。4、以工程地质勘察报告和深孔位移监测报告为依据，施工时，监测单位和施工单位及时反馈，刷坡后揭示的地质情况及时上报设计院，及时调整边坡坡率、预应力锚索长度、截水沟走向等设计参数。（二）综合加固设计方案1、坡率设计：边坡设计最高为3级，各级边坡设计坡率及防护加固工程措施为：第一级坡脚设置4米高挡墙,第二~四级均1:1.5，一级坡平台为改路,加宽为22米,二三级平台均为6米宽；2、加固工程：在K134+515~+603段二、三级坡设置预应力锚索框架加固；3、绿化工程：因刷坡后坡率较缓,且为土质坡面,采用液压客土喷播植草灌绿化防护；4、截排水工程：刷方后，在坡顶设置截水沟，截水沟可以根据地形变化情况适当调整，在第二级坡脚处设置排水平孔，孔深15米，间距4米，可以根据排水平孔施打后出水情况调整间距及打设长度，但确保出水率不小于50%。五、动态治理施工过程中的主要事项-5-1、施工组织设计施工前编制详实、合理、可行并满足工程进度要求的施工组织设计方案。在该滑坡治理工程施工前，对施工中的施工方法、施工工艺程序、劳动力组织和安全质量管理给出详细的设计，并制订相应的施工设计书。2、施工放线测量根据滑坡地形情况进行动态修正边坡部分段落清坡卸载，要求按照设计图纸严格测放边坡顶线及截排水天沟位置；由于坡体地形的复杂性和前期测设工作的困难因素，难免存在一定的差异和变形，在如发现坡级差异或坡率急剧变化，及时上报设计、监理及业主代表，及时进行必要的设计补充完善或修正变更。对于加固工程结构放线，原则要求在坡面开挖成形后进行，并且，除特殊要求外，一般宜按设计桩号采用坡面拉线尺量结合水准测量放线，严禁十字面板或框架梁结构悬空，遇有坡面与设计差异或特殊地形地质情况，及时通告设计、监理及业主代表，必要时进行调整或变更。3、加固工程施工时根据揭露地层情况进行动态调整路堑边坡土石方开挖施工要求严格按照具体有关设计要求进行。对于设有锚固工程的边坡工程开挖，要求严格按照从上至下的开挖施工顺序逐级开挖，待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后（根据实际情况可采用有效可行的临时加固或预加固工程措施）方可进行下级边坡的土石方开挖作业，逐级开挖，逐级加固，直至全部防护工程结束，确保坡体稳定和结构安全。除要求严格按开挖一阶，加固一阶的原则进行外，其单阶施工工序如下：开挖上部4米，施打预应力锚索（杆）→注浆，至龄期后30#槽钢预张拉→开挖下一个4米坡面，同上施工坡面锚索（杆）并预张拉至全阶坡面→浇筑框架梁（跳开分片解除，浇筑砼3～7天后预张拉30～50%）→框架梁砼达到强度张拉至设计吨位→施工下一阶坡面。对于开挖实际揭露地层情况与设计防护加固工程不符时，及时通知设计代表确-6-认是否调整或变更防护加固工程措施。4、排水工程施工根据坡体汇水情况进行动态设置地表截排水沟要求在路堑边坡土石方开挖施工前施做，并发挥作用，减少地表水对坡面冲刷和入渗坡体的作用和影响。平台排水沟排水坡率原则与线路纵坡相同，必要时考虑反坡排水；其排水出路主要为急流槽和截水天沟，最终汇入路基排水系统。平台排水沟两侧出口要求与截排水天沟顺畅连接。急流槽兼人行台阶可据汇水面积调整宽度，可由原宽1米调整1.5或2米，当边坡坡率陡于1：0.75时（含1：0.75），在其两侧设镀锌钢管扶手。地下水排水工程主要是为仰斜平孔排水工程，一般设计工程位置和数量均为原则性布设，在具体施工过程中，根据施工揭示地层及含水状态等实际情况调整孔位、孔数和孔深，以排水孔正常出水率达50%以上为宜，确保平孔排水工程效果。5、植被工程施工及时跟进高速公路边坡工程建设中大规模的挖方边坡对沿线的自然环境和景观将产生负面影响，可能导致一系列的不良后果，如水土流失、植物群落遭到破坏、景观质量下降等；为缓解这些不利影响，本着“因地制宜、切实可行、经济有效、景观优美”的原则，在本高速公路边坡工程建设中采用草灌结合的植被护坡技术，力求使高速公路沿线的自然景观得到恢复和再造，以满足高速公路运营和环境保护的需要。本次设计采用的边坡工程植被技术共分湿法喷播（喷播植草、拱形骨架内植草）和客土喷播（三维植被网喷播植草、镀锌网TBS植被护坡、土工格室TBS植被护坡、预置块植被护坡）两类，对有关植被护坡方案详见原设计图。六、结束语1、因边坡变形及滑坡病害受地下水影响较大，施工时避开了雨季，保证了边坡的稳定和结构的安全。2、本段边坡滑坡为重点复杂边坡，由于其地质条件复杂，结合现场实际开挖揭示地层信息、桩坑施工提示地层结构、监测信息及坡体结构条件随时进行了必要的-7-调整与完善，在动态治理设计和信息化施工方面做了很好的探索，达到经济合理和安全可靠的目的。3、通过对滑坡体布置水平位移、垂直位移、沉降观测等进行监测，数据显示：边坡稳定，坡体表面及内部排水畅通，综合加固方案合理、可行、有效。参考文件：1、《公路路基设计规范（JTGD30-2004）》2、《公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）》3、《公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）》4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）》5、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086—2001）；6、《公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）》7、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTGE30-2005）》8、《公路排水设计规范（JTJ018-97）》9、《公路工程技术标准（JTGB0l-2003）》10、《漳永高速10标K134+482~K134+623段滑坡治理工程工程地质勘察报告》