萬開路大啞口滑坡變形機制及整治

1、某高速公路滑坡整治及生態(tài)防護 姜 云 王學武（四川省交通廳公路水運工程質量監(jiān)督站，成都市，610041）摘要：在對四川某高速公路滑坡現(xiàn)場調研和對滑坡地質環(huán)境及變形機制分析的基礎上，通過反算滑動面的C、值，求取滑坡推力，對可能采取的工程整治措施進行綜合比較，在此基礎上提出了預應力錨索結合生態(tài)防護的技術方案。關鍵詞： 公路滑坡 變形機制 整治設計 生態(tài)防護1 引言 四川某在建高速公路k15+270m處，由于公路路塹開挖引發(fā)斜坡巖土體的順層滑動，形成滑坡，滑坡體前緣部分進入路塹，若不進行整治繼續(xù)開挖將引起斜坡的進一步滑動。本文根據(jù)現(xiàn)場調研資料，對該滑坡地質環(huán)境及變形破壞機制進行分析，反算滑動面的C、

2、值，求取滑坡推力，在此基礎上提出了用預應力錨索結合生態(tài)防護整治滑坡的技術方案。2 滑坡地質環(huán)境及變形機制2.1 地質環(huán)境 滑坡所處地貌為構造剝蝕型地貌，海拔高程865.99m?；掳l(fā)生在一近南北向展布的小山梁鞍部公路開挖形成路塹邊坡的部位，邊坡巖體呈一單斜構造，巖層傾向330340°，傾角16-18°，巖性為薄層狀鈣質砂巖、夾薄層狀灰?guī)r。斜坡地表覆蓋12m厚粉質粘土。區(qū)內地下水屬構造裂隙水，受大氣降水、地表水補給，沿層間流動于坡腳和地勢低洼處以泉的形式排泄。2.2 滑坡體特征滑坡體平面形狀呈箕狀，長約95m，寬約100m，坡體厚8l00m?；麦w內有一系列橫向拉裂縫，裂縫平

3、行展布。后緣裂縫寬lm，可見深度達2m，長度80m，中部裂縫相對密集，形成裂縫帶，寬度達48m(圖1)。滑坡體周界清楚，東部出露一沖溝基巖控制側向邊界，西部可據(jù)拉裂縫展布范圍確定?；麦w前緣巖體表現(xiàn)為12m塊裂狀，頁巖與灰?guī)r接觸面為滑移控制面，并伴有層間錯動現(xiàn)象。 圖1 滑坡平面圖及剖面圖2.3 變形破壞機制據(jù)調查分析，該滑坡巖層接觸面在沿層間活動的地下水作用下軟化、泥化，形成層間軟弱結構面。大量研究表明，這類緩傾外層狀斜坡(=1020°)，在天然狀態(tài)下不會產生坡腳剪出失穩(wěn)破壞，只有滑移控制面在坡腳被切割臨空的情況下，才可能沿軟面向下滑移，形成滑移-拉裂型變形體或滑坡。斜坡一但失穩(wěn)，

4、滑移控制面峰值抗剪強度將降為殘余值，導致順層斜坡由下而上遞進滑動失穩(wěn)破壞。該滑坡也正是在路塹開挖過程中，一方面形成了臨空面，具備滑動的空間條件，另一方面，開挖主要集中在坡腳，這就加速了滑動失穩(wěn)破壞。3 滑坡整治工程設計滑坡工程整治以對滑坡地質條件，變形破壞機制的分析為基礎，根據(jù)滑坡和規(guī)模運動特征，采取相應的工程措施。雖然滑坡整治工程有多種方法，但每一方法都是在一定地質條件下發(fā)揮其獨特的效果。因此，滑坡的整治應在對滑坡地質條件深入分析論證的基礎上，選擇技術上可行經濟上合理的最優(yōu)方案。3.1 滑動面強度參數(shù)反算與推力計算根據(jù)觀場調研編制的平剖面圖，采用國家標準巖土工程勘察規(guī)范(GB5002194)

5、推薦的計算方法，先擬定不同的C、值求取穩(wěn)定系數(shù)，再根據(jù)滑坡運動狀態(tài)反求C、值，最后求出各滑動斷面上的推力，作為整治工程的設計依據(jù)?？紤]到滑坡已發(fā)生，滑動面的抗剪強度己降為殘余值，滑坡運動又為緩滑型，穩(wěn)定系數(shù)F取0.951.00。從滑坡運動特征考慮滑動面強度參數(shù)C，值接近滑面的平均傾角，按工程等級，穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.1，得出滑動面的C為0-2kPa，為16-17°，主滑斷面的單寬推力為550600kNm。3.2 整治方案的選擇 工程整治按作用型式可劃分為支檔與結構加固兩種。由于受公路路塹斷面的限制，采用支檔結構的抗滑擋墻或阻滑樁施工要在滑體前沿開挖，對于滑體前緣擾動大，由于滑坡為滑移

6、拉裂型，將會造成坡體的進一步滑動。 用預應力錨索整治則是變被動支擋為主動加固。通過對滑坡體結構面施加預應力，可改善和提高滑移面的抗剪強度，起到抗滑和加固的作用。另一方面，這種方法可以機械施工，速度快，作業(yè)面小，對滑體的擾動小。在工程費用上預應力錨索比抗滑樁節(jié)約工程費15-20。 3.3 整治工程設計 滑坡推力分布依據(jù)對滑坡推力的計算，主滑斷面及各斷面的推力分布如圖2所示。圖2 滑坡推力分布圖滑坡范圍內總的推力為E=42500kN 錨索下傾角計算 單位長度錨索提供最大抗滑增量時的錨索下傾角計算公式為式中：A- 錨索錨固段長與自由段長之比- 錨索段滑動面的內摩擦角 - 滑動面傾角根據(jù)砂巖、頁巖中錨

7、固長度的工程經驗值，L取8m，則錨索下傾角=-23.5° 錨索平面布置及主滑斷面要求提供的抗滑力 根據(jù)本工點巖性及施工條件等具體情況，選取了630kN的錨索。并采用5m×5m等間距布置，目的是使之在整個坡面上形成一個均勻受壓面。主滑斷面要求提供的抗滑力為5×600kN。 主滑斷面錨索排數(shù)錨索采用415.24mm高強度、低松弛鋼絞線，如據(jù)錨索允許抗拉強度值取錨索的設計噸位為624kN，則每根錨索提供的抗滑力為: （式中Pt為設計錨固力） 主滑斷面錨索的排數(shù)n可以用下式求得：N=要求提供的抗滑力每根錨索提供的抗滑力=5.1 以同樣的方法可以得到-和-剖面的錨索排數(shù)為4

8、排，兩側依次遞減。由所需總的錨索數(shù)可以求得，預應力錨索預應力在滑面上的抗滑作用力為令其與剩余下滑力相等，則有： 總的錨索抗滑力與總的下滑力相等，則有：故需錨索總根數(shù)為： 錨索斷面布置及錨索長度設計若錨索全部設在塹頂，則近邊坡上必須再設抗滑擋墻才能擋住未能加固到的滑體推力，勢必增加工程投資。設5排錨索，其中兩排采用框架錨索設在路塹邊坡上，另三排設在塹頂，鎖定在C20 1.5×1.5×0.5的鋼筋混凝土墊磴上。斷面布置及錨索長度如圖3所示。圖3錨索斷面布置圖框架錨索 墊磴 地面 錨索 滑面34 坡面生態(tài)防護針對該滑坡目前現(xiàn)狀，結合生態(tài)防護理念，在路塹邊坡段，除采用框架錨索方案外

9、，還采用了坡面網(wǎng)格植草方案，采用3×5m的網(wǎng)格梁，網(wǎng)格內培土后植草，此種防護可以將邊坡暴露在外的土體基本全部遮蓋起來，防治土體風化及受雨水沖刷，起到了較好的防護作用，同時，在坡頂設置截水溝，防止了地表水對邊坡的沖刷。此種防護視覺效果較好，施工容易。4. 主要認識與結論（1）緩傾外層狀斜坡，如遇公路開挖邊坡切割坡腳，形成結構面臨空，易產生沿結構面的順層滑動。（2）順層坡體一旦發(fā)生滑移，結構面的抗剪強度將迅速由峰值降為殘余值。當?shù)乇硭睾缶壚芽p滲入以及沿結構面地下水活動加劇時，將促使坡體滑移進一步發(fā)展，若不及時進行整治滑坡體范圍將進一步向上擴展。（3）采用預應力錨索加固處理，對坡體的擾動小，可改善和提高滑動面的抗滑性能，是整治這種類型的有效可行的方法。（4）采用路塹邊坡框