1 工程概况
望东长江公路大桥4标K 15+530-K 15十750段路基左侧边坡为路堑挖方,原地貌为低丘,边坡中上部为土质,基岩为中风化灰岩。边坡原设计为一级至四级坡,每级坡高8m,设计坡率1:1,最大坡高约28m,分级开挖。边坡基本开挖到路面设计高时,边坡发生滑坡,滑坡为土质滑坡,滑坡后缘线基本呈圆弧状,后缘裂缝发展至开挖坡口线外5-lOm。滑坡对路基安全构成严重影响,必须进行治理。
2 滑坡成因分析
2.1 地形地貌因素
滑坡区微地貌属低丘,由于道路施工K15+530-K15十750段形成约30m的高边坡,边坡开挖后坡脚形成临空面,边坡原先的平衡被打破,首先在坡口附近形成裂缝,既而不断向上牵引,形成滑坡。地形地貌是诱发本次滑坡的因素之一。
2.2 地层地质因素
滑坡段地层主要由第四系残坡积含砾茹土和二叠系下统栖霞组的灰岩(P2q)地层。主要由含砾茹土组成,最厚处达18.0m左右,该土具有液限高、垂直裂隙发育,具有弱一中等膨胀性,遇水膨胀、失水收缩,易产生收缩变形及在干燥状况下强度高,在遇水情况下强度较低的特性。故地层地质也是诱发本次滑坡的因素之一。
2.3 水文环境因素
水是诱发滑坡形成的外在因素,也是导致本次滑塌的重要因素。滑塌体顶部汇水面积较大,垂直裂隙发育,渗透性较好,降水沿裂隙下渗,增加了滑坡体重量,降低土体抗剪强度,致使抗滑力小于下滑力,为滑坡的形成创造了有利条件。长期的、持续的降雨是边坡发生滑坡的重要的外部因素。
3 边坡稳定性评价
3.1 定性分析评价
目前,滑塌发生在土体中,呈圆弧形滑动,滑动面物质组成主要为含砾茹土,紫红色,可塑一硬塑,含有粒径0.5一4cm的砾石,主滑方向23。左右,滑坡长度约70一1 OOm,宽度最长处约SOm,面积约3500一SOOOm-,平均厚度为3.0一S.Om左右,体积约1.7万时,性质属土质小型推移式滑坡。
边坡高度大,放坡后边坡最大高度约35m,为土质坡。根据勘察成果及滑坡的后缘裂缝、综合计算分析判定,认为滑体存在进一步向后延伸、向下下切的可能(目前后缘裂缝仍在进一步的扩展中)。根据坡体定量分析可知,发生较深层滑动时,滑坡长度约70-100m,宽度最长处约SOm,面积约3500一SOOOm-,平均厚度为9.5一11.4m左右,滑动体体积约4.5万3m。若不及时治理,在降雨进一步下渗等不利条件下,滑坡体有可能进一步向后牵引,形成更大范围滑坡。
3.2 定量分析评价
3.2.1 边坡土体抗剪强度参数的选取
由于边坡岩土主要为含砾茹土及中风化灰岩,取样及室内试验手段受到限制,该边坡体的强度参数主要通过反分析和类似工程经验进行取值。由于该边坡难以形成稳定的地下水位,暴雨工况强度参数按照正常工况的强度参数进行折减。Bishop法按《公路路基设计规范》2015)的计算公式见式(1):
各断面的强度参数取值如表1所示:JT('r1}30-
3.2.2 边坡稳定性计算
(1)计算方法的选取
边坡稳定性的验算根据《公路路基设计规范》( TTGD30-2004)第3.7.4条,边坡稳定性评价宜综合采用工程地质类比法、极限平衡法及数值分析法进行,其中对于土质边坡宜采用简化Bishop法计算。
(2)计算结果
通过简化Bishop法计算,得出该滑坡在饱水工况下的安全系数0.945,说明滑坡在最不利情况下处于不稳定状态。
3.3 边坡稳定性判断
根据滑坡现场勘察成果及滑坡的后缘裂缝发展情况,通过定量计算综合分析判定:认为滑体存在进一步向后延伸、向下下切的可能(目前后缘裂缝仍在进一步的扩展中)。若不及时治理,在降雨进一步下渗,滑坡体处于饱水不利条件下,有可能进一步向后牵引,形成更大范围滑坡。所以如何治理边坡,防止二次滑坡灾害的发生,保障公路按时通车是目前工作的重中之重,迫在眉睫。
4 治理加固方案
4.1 方案比选
结合工程经验,本工程设计三种方案治理滑坡:①抗滑桩十锚杆框架加固方案;②抗滑挡墙十实体式护面墙方案;OO1:3削坡放缓十一级边坡坡脚位置设置抗滑挡墙加固方案。然后从施工方案、工程造价、工期、施工风险等方面对三种治理方案进行对比,得出优劣。
对比显示:采用方案③,施工工艺简单、造价低、工期短、风险相对较低,在经验方面是最优选择。
4.2 滑坡治理效果数值模拟分析
工程经验只是分析滑坡治理方案合理性的一个方面,为了印证方案③是最优选择,还需从工程治理后的安全稳定性进行评价。
假设在最不利条件下,即在饱水工况下,采用简化Bishop法分别验算三种方案处理该段边坡的安全系数,预测治理效果。
从图2一图4可以看出,在饱水工况下,采用方案③治理滑坡,可以减轻滑坡体自重,降低坡面剪应力,安全系数最大。因此方案③是最优选择。
5 结论
本文通过对望东长江公路大桥高边坡滑坡地质情况,滑坡体特性进行调查分析,得出滑坡产生的原因。结合相关工程经验,设计三套滑坡治理方案,从滑坡治理效果,稳定性,经济性,工期等方面对三种方案进行比选,运用数值分析滑坡治理后安全系数,得出最佳可行性方案,通过坡顶位移监测印证治理效果,总结该地区滑坡相关规律,为后期类似工程提供参考借鉴。
因此针对望东地区含砾茹土的特殊地质情况下的滑坡治理工程,本文总结如下:
(1)优先采取削坡方案,因为削坡方案减轻滑坡体自重,安全系数高,一次根治,能够彻底消除隐患。
(2)提前治理水对坡体的影响,坡顶设置截水沟,坡面施做排水沟,均采用整体式浇筑,防止水渗人土中,将水对滑坡的影响降低到最小。(})数值模拟方法能够模拟各种条件下不同施工方定量预测分析各种方案下的治理效果,减小工程造是滑坡治理有效手段。案价