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318國道恩施市境K1578+190~K1578+390(肖家坳)段為高邊坡路段,由于邊坡上方肖家坳至銅盆水林場道路的修建和降雨等影響,產生了滑坡(見圖1)。為保護318國道的正常通行和附近人民的生命財產安全,同時保證肖家坳至銅盆水林場道路的順利實施,通過對滑坡的勘察,確定了滑坡的范圍和規模,對邊坡地質災害的治理提出了經濟技術合理方案。
1勘察方法
通過地表工程地質調查、測繪、勘探(鉆探、坑槽探)、試驗(巖土體物理力學試驗、水質分析)、室內計算分析等手段。查明工程地質條件,具體包括地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體結構特征、巖土體物理力學性質、水文地質條件等。查明工點地質災害體可能的失穩破壞模式及規模、影響范圍及危害程度。根據失穩破壞模式建立穩定性計算模型,選取合理的計算參數,評價預測各種工況下地質災害體的穩定現狀及發展趨勢。完成的實物工作量見表1。
2滑坡工程地質和水文地質條件
2.1地層巖性根據地面工程地質測繪及鉆探揭露,邊坡區主要出露地層為寒武系中上統碎屑巖,邊坡地表廣泛分布為第四系崩坡積覆蓋層。⑴人工填筑土(Qml):黃褐色,稍濕-濕,松散,夾約5%碎塊石,碎塊石主要成分為中風化灰巖,鉆探揭露塊徑2~8cm不等,大者0.5cm。該層在填方路基均有分布,為路基施工填料,厚度差異較大,一般為1.5~2.6m不等。⑵第四系粉質粘土夾碎石土層(Q4c+dl):黃褐色,稍濕-濕,可塑狀,夾約10%碎塊石,碎塊石主要成分為中風化灰巖,鉆探揭露塊徑一般2~10cm不等,大者0.50cm。該層邊坡范圍內均有分布,為邊坡表層的主要構成物質。厚度差異較大,一般3.5~8.0m不等。⑶寒武系中統光竹嶺組灰巖(∈2gn):灰色、灰白色,中風化,微-細晶結構,中厚層狀,下部為高臺組(∈2g)灰綠色水云母頁巖與黃色薄層泥質白云巖互層。據區域地質資料,本層總厚580~650m。本次實測巖層產狀145°∠42°。該層全場地分布。
2.2地質構造工程區區域構造位置處于揚子臺坪八面山臺褶帶恩施-黔江臺褶束腹部。本區斷裂不發育且無區域性深大活動斷裂,斷裂構造基本穩定。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),本區地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s,相應的地震基本烈度為Ⅵ度,沿線一般人工構造物設計可簡易設防。
2.3水文地質勘查區內地表水主要受大氣降水影響,為降雨在地表匯流后形成的暫時性地表徑流。滑坡區內地表水不豐富,裂隙水及巖溶水水量較大,分布不均勻,地下水對混凝土、鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性,水質較好。對混凝土結構和鋼筋有微腐蝕。
3滑坡成因、性質及特征分析
收集肖家坳至銅盆水林場道路本段地形圖測繪資料,對滑坡前邊坡地面線進行恢復。結合邊坡現有變形破壞模式分析,根據《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T0218-2006)和《公路路基設計規范》(JTGD30-2004)的相關規定,選用傳遞系數法對原有邊坡進行穩定性計算。
3.1穩定分析參數滑坡物理力學參數的確定一般有三種方法,一是工程類比法,二是室內外試驗法,三是反算法。工程類比法經驗性太強且需要類似的工程作為類比,對于本滑坡條件有限無法采用。本工程以室內試驗成果為依據,再通過反算和工程經驗類比來綜合取值。
3.2穩定性分析結果按照《公路路基設計規范》滑坡推力計算采用不平衡推力法。從表2計算結果可以看出,最不利滑面經計算機自動搜索后均為沿基覆界面滑動,與現場滑坡情況較一致。剖面在暴雨工況下穩定系數都有顯著下降,剩余下滑推力均有較大提升,因此,暴雨為土體蠕滑變形的主要誘因。
4邊坡治理方案比選
本項目除了要考慮318國道邊坡地質災害的治理問題,而且還要考慮恢復肖銅公路路基的問題。根據本工點具體情況,可行的治理方案有:①樁板墻+挖臺階+邊坡回填+坡面防護;②分兩階修筑擋土墻+坡面防護。經過詳細的方案比選后,方案一(樁板墻+挖臺階+邊坡回填+坡面防護)以其施工對巖土擾動較小,施工簡便安全,造價低等優點勝出。
5推薦治理方案設計
5.1設計計算
5.1.1安全系數根據《公路路基設計規范》(JTGD30-2004)的規定,設置于不良土質地基、表土下為傾斜基巖地基及斜坡上的樁板式擋土墻,安全系數[1]應采用1.25。
5.1.2設計參數及計算結果設計考慮清除滑塌邊坡全部覆土,在基巖上開挖寬度大于2m臺階,然后路基邊坡回填采用不易風化的片塊石回填,取C為0KPa,摩擦角φ為40°,填土容重取γ=20kN/m3,安全系數1.25,按《公路路基設計規范》滑坡推力計算采用傳遞系數法,樁后計算得剩余下滑力為-92.441(kN)。
5.2治理方案布置治理方案橫斷面圖見圖2。
5.2.1板墻在道路左側邊線1.7m處設置樁,設計采用軟件進行土壓力、穩定性分析以及樁彎矩、剪力、變形等計算,安全系數取1.25,按《混凝土結構設計規范》[3]對樁、擋土板進行配筋計算。混凝土標號的選擇以及樁結構和構造鋼筋的布置按《公路擋土墻設計與施工技術細則》[4]的相關規定進行。根據計算,選用1.5m×2.0m的樁,樁間距為6.0m,并在樁與樁之間下部設置擋土墻和擋土板擋土,可有效治理該處地質災害。
5.2.2邊坡回填及防護采取清除滑動面上的剩余土方,在強風化灰巖上開挖寬度大于2m的臺階,將邊坡分兩級按1∶1.5的坡率回填至肖銅路設計標高,保證肖銅公路路基寬度≥4.5m。坡面使用袋裝次堅石碼砌,厚度0.5m,然后在坡面噴播草籽綠化。
5.2.3坡面排水增設坡面截水溝和急流槽,將肖銅公路邊溝水引至318國道涵洞,涵洞洞口前設置擋水墻,防止水沖刷318國道路面。
6結語
建設單位、施工單位按該邊坡治理方案進行施工,施工順利,效果良好(見圖3)。由于山區公路沿線地形、地質情況復雜,加上氣候、降水等因素,邊坡發生滑坡事故不可避免,而滑坡治理的綜合技術一直是公路建設的薄弱環節。318國道恩施市境K1578+190~K1578+390(肖家坳)邊坡地質災害,經許多專家參與評估,提出了切實可行、科學合理、經濟的治理方案。
作者:涂長松 楊彬 單位:中交遠洲交通科技集團有限公司 成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室