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畢威高速公路2號滑坡成因及治理措施分析

文檔作者：楊敏文檔來源：四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局108 地質(zhì)隊(duì)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月26日
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畢威高速公路2# 滑坡成因及治理措施分析
楊　敏
(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局108 地質(zhì)隊(duì), 四川　成都　611200)
收稿日期:2016 -12 -14;修回日期:2016 -12 -16
作者簡介:楊敏(1981 - ),男,四川大邑人,在職研究生,主要從事高
邊坡病害防治、地質(zhì)災(zāi)害勘查設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)工作。
摘　要:畢威高速公路K85 + 020 ~ K85 + 240R 段發(fā)育一個(gè)
巖質(zhì)(玄武巖體)滑坡,玄武巖體中的似層狀的層間錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)
面和層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)面是坡體穩(wěn)定性的控制性結(jié)構(gòu)面,構(gòu)成了
山體滑坡的內(nèi)因。該段路塹開挖深度最大約25 m,邊坡開挖
至滑帶位置時(shí),誘發(fā)了該路滑坡整體復(fù)活滑動(dòng)。經(jīng)計(jì)算分
析,如果僅采用抗滑樁或錨桿進(jìn)行加固,其工程量大、成本
高,因此,提出以削坡減載為主結(jié)合其他防護(hù)措施的治理
方案。
關(guān)鍵詞:高速公路;路塹邊坡;玄武巖滑坡;分析與治理
中圖分類號:P642. 22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1672 -4011(2017)02 -0146 -03
DOI:10. 3969/ j. issn. 1672 -4011. 2017. 02. 067
Analysis on Causes and Treatment
Measures of Landslide 2# of Biwei Expressway
YANG Min
(Bureau of Geology and Mineral Resources Development Sichuan
of 108 Geological Team,Chengdu 611200,China)
Abstract:Bi Wei highway K85 + 020 ~ K85 + 240R development
of a Rock (basalt body)landslide,between the body of the
basalt layer stratoid dislocation structure and the inner surface
layer of dislocation structure is controlled slope stability surface
structure,constitutes a landslide internal. The segment most cutting
excavation depth of about 25m,slippery slope excavation to a
position when the road induced landslide resurrection whole
slide. After calculation and analysis,if only anti - slide pile or
anchor reinforcement, its engineering capacity, high cost, and
therefore proposes to slope cutting load shedding in combination
with other protective measures based governance programs.
Key words:highway;cham road slopes;basalt landslides;analysis
and tracking
0　前　言
畢威高速公路2# 滑坡位于K85 + 020 ~ K85 + 240R 段,
該段公路路基為開挖形成,最大開挖高度約25 m,據(jù)后補(bǔ)充
勘察發(fā)現(xiàn),其公路通過段發(fā)育一老滑坡。開挖造成其路基右
側(cè)邊坡坡面產(chǎn)生局部滑塌,坡頂裂縫大量出現(xiàn),縱向開裂長
度達(dá)240 m,最大下錯(cuò)深度達(dá)1. 6 m,坡體變形已擴(kuò)展至老滑
坡的后緣,滑坡已出現(xiàn)整體性的復(fù)活,平面圖見圖1。由于坡
體變形跡象明顯,整體穩(wěn)定性較差,在降雨和繼續(xù)開挖等不
利條件下有可能產(chǎn)生整體性失穩(wěn),嚴(yán)重危及施工安全。
本文通過對畢威高速公路2# 滑坡成因機(jī)制以及復(fù)活因
素分析和計(jì)算,提出以削坡減載為主結(jié)合其他防護(hù)措施的綜
合治理方案。方案施工后,目前滑坡已處于穩(wěn)定狀態(tài),說明
治理方案是合理可靠的,從而為高速公路同類性質(zhì)的高路塹
邊坡的順層滑坡治理提供設(shè)計(jì)思路和工程參考價(jià)值。
圖1　滑坡平面示意圖
1　滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況
1． 1　地質(zhì)構(gòu)造
本段公路沿線區(qū)域一級褶皺構(gòu)造帶主要由羅州一赫章
背斜組成,區(qū)域地質(zhì)圖見圖2。褶皺構(gòu)造軸向約NE20° ~
40°,巖層傾向?yàn)镾W,傾角25° ~ 40°。區(qū)內(nèi)巖體節(jié)理裂隙較
發(fā)育,主要裂隙有3 ~ 4 組,其產(chǎn)狀分別為①N85°E/ SE∠35°
~65°;②N72°W/ SW∠19° ~ 60°;③N88°W/ SW∠25° ~ 38°;
④N70°W/ NE∠50° ~ 80°。本區(qū)地震烈度為Ⅵ度,設(shè)計(jì)時(shí)不
考慮地震影響。
1． 2　地層巖性
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、鉆孔資料以及切方路基資料,滑坡區(qū)主
要地層有:①粉質(zhì)黏土含碎石、黏土含碎石及碎石土,碎石含
量約15% ~80%,結(jié)構(gòu)較松散,該層分布于區(qū)內(nèi)大部分地段,
厚度11 ~18 m;②全風(fēng)化玄武巖,風(fēng)化較強(qiáng)烈,呈灰黑色,已
風(fēng)化呈粗砂土狀,局部夾碎塊石,密實(shí)狀,該層分布不均,厚
度7 ~15 m;③強(qiáng)風(fēng)化玄武巖,呈灰黃~ 灰黑色,巖體呈碎裂
狀結(jié)構(gòu),裂隙切割大小約2 ~5 cm 左右,厚度約3 ~4 m;④中
風(fēng)化玄武巖,呈灰黑色~ 青灰色,巖石成分主要以輝石為主,
其次成分為長石,結(jié)構(gòu)致密,杏仁狀構(gòu)造,局部可見氣孔狀構(gòu)
造,巖體強(qiáng)度高,該層主要分布于滑坡底部,揭露厚度大于
5 m。
1． 3　氣象與水文
場地屬暖溫帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),年均氣溫14. 0℃,極端
最高氣溫34. 5℃,極端最低- 8. 6℃。降水量在793. 1 ~
·146·萬方數(shù)據(jù)
984. 5 mm,年均降水851. 6 mm,年平均日照時(shí)數(shù)1 380. 7 h,
年無霜期平均247 d,年平均相對濕度79%。歷年最大風(fēng)速
28. 0 m/ s,平均風(fēng)速2. 1 m/ s,年無霜期平均207 d。
地表水系屬長江流域之烏江水系,場地沿線地表水發(fā)育
一般,僅斜坡東西兩側(cè)各發(fā)育一條沖溝,屬于季節(jié)性沖溝。
2　滑坡的基本特征
2． 1　形態(tài)特征
滑坡平面呈上陡下緩的靠椅狀地形,北側(cè)為平緩山脊,
前部為陡坡,兩翼均為沖溝,后緣坡度較陡,呈圈椅狀地形,
2#滑坡總體積為55 ×104 m3 。受滑坡前緣公路開挖影響,造
成滑坡整體復(fù)活,復(fù)活滑坡后緣高程為1 633 ~1 634 m,前緣
剪出口高程為1 586 m,相對高差47 m,縱向長約233 m,平面
面積約2. 1 × 104 m2 。滑坡體厚度10 ~ 20 m,平均厚度約
15m,復(fù)活體總體積為35 ×104 m3 ,主滑方向?yàn)?92°,其典型
剖面圖見圖2。
圖2　滑坡典型橫剖面圖
2． 2　結(jié)構(gòu)特征
滑體物質(zhì)上部以紅褐色、黃褐色可塑~ 硬塑狀粉質(zhì)黏土
為主,表部1 ~ 2 m 土體較干,強(qiáng)度低,韌性差,用手可捏碎,
底部呈可塑狀~ 硬塑狀,該層鉆孔揭露厚度為5 ~ 6 m;中下
部以灰黃色、灰黑色碎石夾黏土、粉質(zhì)黏土含碎石為主,碎石
為強(qiáng)~ 中風(fēng)化玄武巖,棱角狀,灰黃~ 灰黑色,塊徑5 ~ 15
cm,碎石含量不一,一般為30% ~ 60%,局部段碎石含量最
大可達(dá)80% ~90%,結(jié)構(gòu)松散,該層厚度15 ~20m。
滑帶土主要物質(zhì)成分為紫紅色、灰黃色粉質(zhì)黏土含碎石
組成,碎石含量多為30% ~35%,一般粒徑約2 ~ 3 cm,原巖
為玄武巖,全風(fēng)化狀,用手可捏碎,該層土體鏡面擦痕明顯
(見圖3),擦痕方向與滑坡主滑方向一致;土體含水率為
28% ~30%,液性指數(shù)為0. 29 ~0. 34,屬于可塑狀,滑帶中黃
色次生泥較發(fā)育(見圖4),其厚度約5 ~ 10 cm 左右,兩側(cè)延
續(xù)性較差,可塑性較好,用手可搓條,稍濕。
根據(jù)高密度電法印證(見圖5),滑體部位電阻率斷面圖
呈現(xiàn)低阻圈閉,說明其基巖結(jié)構(gòu)松散,巖體破碎,風(fēng)化較嚴(yán)
重,裂隙發(fā)育,富水性好,并且在滑帶位置低阻與高阻區(qū)界限
明顯,而該段恰好為滑帶位置。
圖3　滑面擦痕(鏡面特征)
　　
圖4　滑帶中夾雜次生泥
圖5　滑坡物探橫剖面圖
2． 3　變形破裂特征
2011 年3 月3 日坡頂只是出現(xiàn)一些細(xì)小裂縫,至4 月中
旬,滑坡中部、后緣、側(cè)緣以及中前緣均出現(xiàn)較明顯變形,復(fù)
活體的變形特征主要表現(xiàn)為后緣下錯(cuò),中部緩平臺拉張下陷
伴有扇狀裂縫、弧狀和羽狀剪切或張拉裂縫,前緣剪出隆起。
從目前情況看,坡體變形已擴(kuò)展至老滑坡的后緣,滑坡已出
現(xiàn)整體性的復(fù)活。
3　滑坡成因及復(fù)活機(jī)理
3． 1　滑坡成因機(jī)理
根據(jù)病害邊坡形態(tài)特征、巖土體結(jié)構(gòu)特征以及變形破壞
特征綜合分析,滑坡的形成與本身坡體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、構(gòu)造等影
響密切相關(guān),而滑坡體復(fù)活則與人類工程活動(dòng)有密切關(guān)系。
1)區(qū)內(nèi)峨眉山組玄武巖其噴發(fā)時(shí)期屬二疊紀(jì)晚期,其噴
發(fā)特點(diǎn)為弱爆發(fā)或弱爆發(fā)與溢出的混合噴發(fā),噴發(fā)物少且周
期長,由于其噴出周期較長以及初期表層風(fēng)化程度不同,在
成巖過程中,形成似層面和巖體之間夾凝灰質(zhì)夾層、沉積夾
層等弱面。
2)玄武巖層受區(qū)域構(gòu)造影響,節(jié)理裂隙較發(fā)育,且發(fā)育
一組陡~ 緩傾順坡向節(jié)理,巖石風(fēng)化強(qiáng)烈、破碎,通過后期河
谷下切、風(fēng)化剝蝕卸荷等淺表生改造,弱面前緣被揭露臨空,
巖體內(nèi)部出現(xiàn)沿似層狀的層間錯(cuò)動(dòng)帶和軟弱面層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶,
這一過程主要以上覆巖土體沿下覆弱面發(fā)生蠕滑變形為主。
3)由于弱面附近拉應(yīng)力集中,促進(jìn)了坡體原有陡傾裂隙
擴(kuò)容剪切變形,巖體沿原有結(jié)構(gòu)面相互錯(cuò)位調(diào)整,逐漸貫通
成為與弱面近于垂直張拉裂縫,變形逐漸向滑動(dòng)過渡;當(dāng)后
緣拉裂縫形成后,隨即出現(xiàn)快速滑動(dòng),滑坡表現(xiàn)形式以錯(cuò)動(dòng)
體,即上覆巖體多保持原巖結(jié)構(gòu),局部巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生旋轉(zhuǎn)傾
向坡內(nèi)。
因此,玄武巖體中的似層狀的層間錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)面和層內(nèi)錯(cuò)
動(dòng)結(jié)構(gòu)面是坡體穩(wěn)定性的控制性結(jié)構(gòu)面,在不同的地形條件
下,容易發(fā)生滑移- 彎曲型和滑移- 拉裂型的變形破壞。
3． 2　滑坡復(fù)活成因
1)滑體中原巖中孔隙較大,大氣降水主要排泄方式是通
過孔隙大量滲入地下,而下覆滑帶土相對隔水且排泄條件較
差,造成水在該部位匯集,土體含水率在28% ~30%,液性指
數(shù)在0. 29 ~0. 34,其力學(xué)性能較低。
2)高速公路邊坡開挖,形成高陡邊坡,坡率1∶ 0. 75 ~
1∶ 1,開挖清除了坡腳抗滑段,抗滑力下降,變形體沿原滑坡
滑面蠕滑變形,形成滑坡。
綜上所述,該段邊坡復(fù)活的滑坡的成因?yàn)槭┕ら_挖邊坡
清除了原滑坡主要抗滑段,造成滑帶在地面段直接出露,巖
土體沿原滑坡滑面發(fā)生牽引變形下滑。
4　滑坡治理方案
4． 1　滑坡治理方案的選取
由滑坡計(jì)算分析可知,如果不采用任何削坡措施, 其加
(下轉(zhuǎn)第150 頁)
·147· 萬方數(shù)據(jù)
而在TBM 技術(shù)快速發(fā)展的今天,TBM 設(shè)備基本上都實(shí)
現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的高緊湊,動(dòng)力上的大推力、大扭矩。影響TBM
利用率的,更多的是初期支護(hù),設(shè)備維保,甚至是風(fēng)、水、電的
供給。掘進(jìn)施工所需的備件、工機(jī)具,例如滾刀、油料、常用
配件、維保器具;用來初期支護(hù)的材料,例如鋼拱架、錨桿、錨
固劑、混凝土、鋼枕、鋼軌等如何布置,成為突出的問題。如
何布置得更方便施工作業(yè),更能滿足連續(xù)施工需求,更能提
高施工效率,成為TBM 施工所要考慮的又一問題。
材料運(yùn)輸?shù)倪B續(xù),減少不必要的間斷和中轉(zhuǎn),是保證連
續(xù)掘進(jìn)施工的前提。這一方面主要從材料吊運(yùn)入手,加強(qiáng)設(shè)
備的連續(xù)性,但這一研究剛剛起步,在以后應(yīng)深入研究,以提
高TBM 施工效率。
2　項(xiàng)目改進(jìn)的原則
對已經(jīng)投入生產(chǎn)使用的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造,本著方便、
快捷且不改變設(shè)計(jì)主體的前提下,抓住問題關(guān)鍵,大幅度提
高設(shè)備性能。在不影響正常施工的前提下,對已經(jīng)投入使用
的TBM 設(shè)備分階段進(jìn)行局部優(yōu)化改造;減少對各系統(tǒng)設(shè)備
做根本性變動(dòng),抓住影響設(shè)備效能的關(guān)鍵問題,通過研究改
造,大幅度提高設(shè)備利用率。與廠家聯(lián)合,結(jié)合TBM 現(xiàn)場使
用經(jīng)驗(yàn),重新對TBM 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析,找出不足和
改進(jìn)點(diǎn)。針對分析結(jié)果,制定可行的改進(jìn)方案,并與生產(chǎn)廠
商和專家協(xié)商,在現(xiàn)場進(jìn)行執(zhí)行驗(yàn)證。
3　項(xiàng)目改進(jìn)的意義
將設(shè)備的工業(yè)水系統(tǒng)兩水路合并優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)節(jié)水降耗;
對噴混系統(tǒng)噴嘴設(shè)計(jì)及其材質(zhì)改進(jìn),提高混凝土噴射質(zhì)量,
降低生產(chǎn)成本;根據(jù)項(xiàng)目單線運(yùn)輸?shù)奶厥庑?對TBM 空間布
局進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化,以及對料運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行合理布置,確保施
工的連貫性。
在國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天,鐵路交通、公路交通、水利
水電、大規(guī)模的調(diào)水工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)全面鋪開,大
斷面、大埋深、長距離、全斷面隧道工程越來越多地采用TBM
施工。眾多的TBM 設(shè)備,雖然尺寸結(jié)構(gòu)有所不同,但施工方
式和作業(yè)的實(shí)現(xiàn)功能是一致的。隨著國產(chǎn)TBM 的大量應(yīng)
用,首臺國產(chǎn)敞開式TBM 設(shè)備改造及優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究將有
利于國產(chǎn)TBM 性能的提升,促進(jìn)國產(chǎn)TBM 裝備事業(yè)的發(fā)展。
吉林引松供水工程實(shí)施首臺國產(chǎn)敞開式TBM 設(shè)備改造及優(yōu)
化設(shè)計(jì)的研究以來,積累了大量的經(jīng)驗(yàn),完成了多項(xiàng)成果,帶
來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[ID:003840]
參考文獻(xiàn):
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固力為795 ~2 110 kN/ m,若直接采用錨索或抗滑樁加固,其
工程量及費(fèi)用相當(dāng)大,加固直接費(fèi)用將超過2 000 萬元;且邊
坡現(xiàn)狀仍處于緩慢變形當(dāng)中,直接加固時(shí)其施工安全又難以
保障。如果由于滑坡方量較大,若采用挖方清除,削方量約
(18 ~20) ×104 m3 ,而區(qū)內(nèi)土地資源緊缺,附近無棄土堆填
場地,而遠(yuǎn)距離堆填又造成削方成本增加較大,故大規(guī)模削
方不適合本工程。根據(jù)目前邊坡狀況,結(jié)合本條高速公路其
他路段設(shè)計(jì)施工情況,采用以削坡減載結(jié)合其他加固措施的
治理方案,同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測,以隨時(shí)調(diào)整治理方案。
4． 2　滑坡治理方案
鑒于病害的原因分析及整治方案的順利實(shí)施,防止病害
的繼續(xù)發(fā)生,應(yīng)采取如下工程措施。
1)畢威高速公路K85 +020 ~ K85 + 240R 段治理設(shè)計(jì)邊
坡坡面滑動(dòng)帶上為塊石土,坡面局部穩(wěn)定性差,因此,第一級
邊坡坡比為1∶ 1,坡高10 m;第二級邊坡坡比為1∶ 1. 5,坡高
10 m;第三級邊坡坡比1∶ 4 ~1∶ 5,削至滑坡后緣坡底,再以1
∶ 1. 5 坡度至坡頂。該區(qū)段削坡總方量8. 5 ×104 m3 。
2)第一級邊坡底部修建漿砌石護(hù)坡墻,底寬1 m,頂寬
0. 6 m,高度10 m,在距離墻底4 m 位置設(shè)置耳墻,寬1 m。
3)第二級邊坡局部段以及第四級邊坡坡面段采用錨桿
格構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡,錨桿橫向間距為3 m,豎向間距為3 m;錨桿
按矩型布置,長度為9 ~12 m,錨桿采用全粘結(jié)式,桿體直徑
采用28 mm 的HRB335 鋼筋,錨孔直徑為90 mm,角度取
25°,采用M30 水泥砂漿灌注,注漿壓力不小于0. 5 MPa。
4)按調(diào)整后的邊坡坡率開挖后,最大剩余下滑力為
618. 5 kN/ m。根據(jù)各剖面優(yōu)化后,在K85 +110 ~ K85 +205R
第二級邊坡段設(shè)置3 排預(yù)應(yīng)力框架錨索,錨索采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度
1860 級的?15. 2 無粘結(jié)低松弛高強(qiáng)度鋼絞線,傾角取25°,
錨孔直徑為150 mm,錨索橫向以及縱向間距均為4 m,頂部
錨索距坡頂1 m,長度31 ~33 m。
5)滑坡后緣以及第三級邊坡前緣設(shè)置一道截水溝,截水
溝斷面尺寸0. 4 m ×0. 4 m,采用M7. 5 砌石砌筑。
5　結(jié)　論
1)玄武巖體中的似層狀的層間錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)面和層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)
結(jié)構(gòu)面是坡體穩(wěn)定性的控制性結(jié)構(gòu)面,在不同的地形條件
下,容易發(fā)生滑移- 彎曲型和滑移- 拉裂型的變形破壞。
2)切方開挖打破了山體原有的平衡狀態(tài)以及地表水順
利入滲是滑坡復(fù)活的外因。
3)玄武巖滑坡的治理過程中,單獨(dú)采用削坡減載的措
施,難以提高邊坡的抗滑穩(wěn)定性,只能降低滑坡所需要的加
固力。直接采用錨桿或抗滑樁等加固措施,治理工程費(fèi)用巨
大,不宜采用。因此,滑坡治理必須采用削坡減載結(jié)合其他
加固措施,如錨桿、抗滑樁或擋土墻等,同時(shí)采取必要的排水
和防水措施才能使滑坡最終保持長期穩(wěn)定。[ID:003784]
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