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靖永高速公路土楼互通B 匝道滑坡成因分析及工程治理措施

2021-12-17程千勋

福建交通科技 2021年7期
关键词:坡脚闪长岩挡墙

■程千勋

(龙岩靖永高速公路有限责任公司,龙岩 364000)

靖永高速公路土楼互通B 匝道滑坡位于主线与B 匝道连接段, 高速公路在坡脚刷方形成40 m的高边坡,山坡坡顶为反坡地貌,植被发育,地层岩性为闪长岩,风化严重,边坡为类土质边坡。2020 年11 月边坡加固完成后,在边坡小里程端产生边坡变形病害, 在第四级边坡平台开裂下错, 裂缝宽度30 cm,下错20 cm,二级边坡中部骨架护坡亦产生鼓胀,坡脚挡墙沉降缝发生错动,且出现挡墙破坏裂缝,本段边坡挡墙泄水孔未见出水,但是边坡中段K7+150 位置坡脚出现泉点,泉点渗水沿坡脚路基向小里程方向排泄, 造成边坡小里程BK0+200~BK0+300 段挡墙坡脚路基泡软, 最终沿挡墙外侧约3 m 位置的结构面发生剪切裂缝, 鼓胀约20 cm,随着泉点渗水的继续下渗, 变形加剧。 该滑坡体积约6.6×104m3,从滑坡体积分类为小型滑坡,对坡脚路基及互通区涵洞结构安全形成重大威胁。

1 滑坡区工程地质概况

1.1 地形地貌

位于单斜山坡上,山坡坡度约30°,坡顶为反坡地貌,坡体植被发育,植被茂盛。

1.2 地层岩性

据边坡工程地质勘察揭示的岩土体物质特征,该段山体斜坡场区覆盖层为坡积粉质粘土(Qdl),最大厚度14 m;残积粉质粘土(Qdl),最大厚度15 m;全风化闪长岩(γδ),厚度约25 m,位于构造带附近,厚度19 m,下伏砂土状强风化闪长岩(γδ)。

区内岩体风化现象严重, 区内穿插小型构造,容易形成过水通道,其中全风化及砂土状强风化闪长岩中透水性较差的粘土矿物夹层,容易形成隔水层,在长期浸泡下,抗剪参数下降,形成软弱夹层,容易诱发边坡蠕动挤压变形,为边坡最终发生滑坡的内在因素。

1.3 地质构造

据高速线路公路路基区域地质及现场边坡开挖后地质调查, 边坡中部存在一条小型构造带,该构造带有渗水。

1.4 水文地质特征

地下水类型为第四系的孔隙潜水, 强风化地层的裂隙水, 地下水赋主要赋存于基岩裂隙中及构造带空隙裂隙中, 从高边坡临空面排泄; 主线K7+155 处第一级边坡挡墙墙角处见泉点, 流量较小,约0.1 L/S。大气降水为地下水的主要补给来源,调查期间边坡中部K7+150 附近坡脚亦见泉点。

2 滑坡的变形特征

滑坡后缘张拉裂缝处于第四级平台内侧,裂缝宽度20~30 cm,下错10 cm,滑坡左右侧周界均完全贯通,滑坡周界通过第三级、第二级平台时,滑坡内侧均存在下错现象,滑坡体在第二级边坡中部有鼓胀剪出, 坡脚挡墙沉降缝均有不同程度的变形,呈上宽下窄形态,尤其在滑坡左右侧周界附近沉降缝变形最大, 滑坡中轴附近挡墙出现斜向裂缝,从挡墙顶延伸至挡墙脚; 挡墙脚部路基有剪出鼓胀,鼓胀高度约20 cm,剪出口岩土体擦痕及镜面明显。图1 为滑坡工程地质平面图。

图1 滑坡工程地质平面图

3 滑坡成因分析

3.1 气候条件

持续强降雨是诱发滑坡发生的外因,福建龙岩地区降雨量充沛,降雨时间持续长,补给地下水,在坡面地下水排泄泉点渗水对坡脚挡墙基础长期浸泡,造成边坡脚部岩土体强度参数降低较大,致使边坡坡脚在高应力作用下失稳,发生滑坡。

3.2 地质因素

边坡地层主要为坡残积土、 全风化~砂土状强风化闪长岩风化层。 场区坡残积粉质粘土厚度较大,滑体深部地层多为全风化闪长岩及砂土状强风化闪长岩, 闪长岩风化层中存在粘土矿物风化后,形成相对隔水层,边坡中部的构造带在坡脚形成下降泉眼,泉眼渗水泡软挡墙基础,造成坡脚抗剪参数降低较多,坡脚挡墙支挡作用降低较多。

3.3 人为因素

路基高边坡切坡坡向与山体坡向一致,形成了40 m 高的临空面,降低了坡脚的支撑力,扰动了坡体应力状态并改变了地下水的渗流场方向,致使原有山坡的自然稳定状况遭受破坏,是诱发滑坡的人为原因。 且边坡施工后,未及时施工仰斜排水孔,对坡体地下水未能及时疏排[1]。

4 滑坡稳定性分析

B 匝道BK0+200~BK0+300 段右侧滑坡处于整体不稳定状态,稳定系数0.97~1.0[2-5]。

本研究采用当前边坡工程岩土专业软件Geo-Slope 之Slope/W 软件包进行滑坡稳定性计算,对于滑坡滑动带的参数主要采取反算结合类似工程经验,Geo-Slope 岩土软件具体选用较为严格的刚体极限平衡方法——Morgensten&Price 法, 对滑动带的岩土强度指标、滑坡推力及稳定系数见表1。

表1 滑坡岩土体、滑带强度指标与滑坡推力计算结果

根据滑坡的变形状态,即后缘张拉裂缝、滑坡两侧周界、滑坡前缘鼓胀裂缝,综合判定该滑坡现状稳定系数为0.98,滑坡处于不稳定状态。 图2 为滑坡稳定性计算结果及滑带岩土参数反算,在评估滑坡稳定度为0.97~1.00 的基础上, 按滑坡稳定系数0.978 反算滑坡主滑段的岩土体参数, 考虑到后缘裂缝深度较大,对牵引段岩土体参数不考虑粘聚力、考虑外部摩擦力为32°。图3 为滑坡推力计算结果,在滑坡稳定系数达到1.2 时,需要提供的反推力即为滑坡推力, 滑坡治理设计时可参考该滑坡推力。 图4 为滑坡加固后稳定性计算结果,根据滑坡所处的高速公路重要性及匝道过渡段等综合情况,提高滑坡稳定安全储备系数至1.342。

图2 滑坡稳定性计算结果及滑带岩土参数反算

图3 滑坡推力计算结果

图4 滑坡加固后稳定性计算结果

5 滑坡工程治理对策

针对该滑坡的破坏特点,本次治理工程方案主要采用刷坡卸载、坡脚挡墙锚索支挡、结合必要的地表及地下排水工程等[1,6-7]。 图5 为边坡典型断面设计图。

图5 BK0+250 断面设计

5.1 刷方卸载

从边坡第二级平台开始内推, 形成宽度16 m的宽大平台,彻底卸载滑坡上部滑体,第三级边坡坡率1∶1.5,采用人字型骨架防护,第三级平台宽度3 m;第四级边坡坡率1∶1.5,采用人字型骨架防护,第四级平台宽度3 m,第五级边坡坡率1∶1.5,采用客土喷播植草防护,一坡到顶。

5.2 支挡工程

由于刷方卸载形成的第二级宽大平台分割高边坡,形成上下两个边坡,通过稳定性计算,在坡脚挡墙上采用锚索地梁进行加固,锚索地梁间距3 m,每根地梁布置三排锚索,上排锚索长度26 m,下排锚索24 m,锚固段长度15 m,锚索下倾角25°,锚索设计荷载400 kN。

5.3 排水工程

5.3.1 地表排水

各级平台硬化并设置必要的平台水沟。

5.3.2 地下排水

在第1 级边坡坡脚设置水平间距为3 m 的仰斜排水孔,排水孔深度15 m,上仰角8°。 排水孔应根据出水效果适当调整间距,对排水效果好的区域加密,其他区域可适当减少。

5.4 变形监测

对该滑坡区刷方卸载后,进行高边坡专项深孔监测,深孔监测曲线表明滑坡治理后,趋于稳定。图6 为二级平台ZK2-2 监测孔监测曲线。

图6 二级平台ZK2-2 孔监测曲线

6 结语

本研究结合土楼互通滑坡的工程地质条件,详细阐述了滑坡发生的原因, 根据滑坡的变形特征,定性的评估了滑坡的稳定状态,并在此基础上进行了定量的稳定性评价,最后根据实际的工程特点提出了工程治理对策。 后期的深孔位移监测结果表明边坡变形趋于收敛, 滑坡治理后处于稳定状态,滑坡治理达到预期的目的,期待对此类滑坡的治理具有一定的借鉴意义。

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