所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:379
副标题#e# 摘要：公路建设中，滑坡是一种重要的地质灾害，对公路施工建设及后期运营带来重大威胁。因此，在山区公路工程勘察设计中，应加强对一些复杂山体的稳定性分析和判断。滑坡稳定性分析为边坡治理提供了极为有力的依据，是滑坡治理的关键，同时对滑坡地形地貌、周边环境、水文地质条件等应进行充分解析，制定安全、经济、合理的工程处治方案尤为重要。铁坑牌滑坡处理采用反压结合预应力锚索抗滑桩进行治理，配合稳定性计算分析，较好地控制了滑坡变形，保证了工程施工和运营的安全。
关键词：滑坡稳定性分析反压预应力锚索抗滑桩治理
引言：
山区高速公路建设工程中，大桥和隧道是非常重要的结构物，横跨沟谷的大桥或隧道进出口在修建中往往受到滑坡和高边坡变形的威胁，对于桥墩位于滑坡体时，更应加强滑坡稳定分析，采取有效的处治措施，严格控制滑坡变形以免对桥梁带来危害。滑坡稳定性分析时，如滑坡经过一定措施处治后，计算模型发生变化，应根据实际处理措施对计算模型进行分析修正，以便确定更为实际的受力和变形特点，为设计提供治理依据。
一、工程概况
铁牌坑滑坡位于龙岩市永定县高陂镇坑背村东侧约1km处，东侧约300m为永定县与龙岩市新罗区分界线。滑坡体为较高坡地上的古滑坡，现已无滑动迹象，因其滑坡堆积物处于铁牌坑桥位处，且原始地形较陡，对线路有影响，需进行治理。
二、区域地质环境和滑坡工程地质条件
（一）区域地质环境
1、自然地理及地形地貌
本项目位于福建省西南部的龙岩市，大多属重丘地貌，高程一般270～610m，区内峰峦起伏，其间间夹大小不一的山间盆地及河流阶地。公路沿线以侵蚀剥蚀地貌为主，为早期受构造作用、受风化剥蚀作用和流水的侵蚀作用形成。
2、水文气候
龙岩市属亚热带气候，年平均气温为19℃，历年平均降水量1500mm。区内水系发育，大体呈树枝状，均为雨源型，绝大部分属雁石溪、九龙江及支流。河川径流主要由降水补给，降水对径流量及时空分布和变化有着决定性的影响。区内各水系流量受天然降水量控制，雨季常暴雨成灾。
（二）滑坡的工程地质条件
1、地形地貌
滑坡堆积体处于构造剥蚀丘陵地貌中，位于山岭半山坡部位。山坡自然坡度约28～35°，部分地段达45～55°，坡面植被发育。斜坡半坡有一水渠通过，该水渠已建成40年以上，未见因坡体变形引起的破坏现象。有一简易公路斜穿滑坡堆积体。坡脚处有一小溪，小溪外侧约25m处为省道203。
2、地层岩性
据工程地质调绘及钻探成果，场址区表层分布滑坡堆积物、坡积含碎石粉质粘土和角砾、碎石；下伏基岩为石炭系林地组粉砂岩、砂岩、砂砾岩。
3、地质构造及地震
场址区见一近北东向断裂构造F217发育，构造带内及其两侧岩石风化成土状，风化厚度大。
场址区抗震设防烈度为6度，分组第一组，基本地震动峰值加速度为0.05g，基本地震动反应特征周期为0.35s，场址区土层主要为中硬场地土，场地类型为Ⅱ类，属建筑抗震不利地段。
4、水文地质特征
场址区虽有地表水渠，但未见有明显渗漏现象，谷地未见有地表水流。
本区地下水主要为下部基岩风化层中孔隙-裂隙水。主要受大气降水及地表水下渗补给。地下水位埋深变化大，赋水量较少。
该场地地下水水质类型为HCO3•SO4-Ca型水，地下水对砼不具腐蚀性。
三、原设计情况
由于K198+395跨越省道S203，K198+360~K198+600段路线必须以桥梁的形式从滑坡前通过，路线纵坡-4%，最大墩高19.6m。滑坡位于路线左侧，桥梁中心位于坡脚左侧15m处，位于坡脚的小溪向右改移18.5m至省道左侧。
四、滑坡特征
（一）滑坡外貌特征
据现场地形地貌调查并结合钻探资料确定该滑坡的范围#p#副标题#e#，上部滑坡形态呈开口向西的长约62m，宽约30m，高度约为20-40m，滑坡体滑动到坡体下部形成长约100m、宽约160m，厚度3-15m不等的堆积体；体积约为72000m3；滑坡体成分为含碎、砾石粉质粘土等与坡积物混杂难分，剖面图中将坡积物和滑坡堆积体全并成一层。
为准确确定滑动带位置，本次勘察在滑坡体内布设了钻孔7个，其中轴线断面5个，纵向两侧各1个，钻孔穿透滑动带至下伏基岩一定深度。
（二）滑坡变形特征
该滑坡堆积体是由于边坡较陡，边坡顶部岩土体失稳向下滑动后堆积于坡脚形成，现滑坡位置已有大量竹子生长，未见有新的滑动迹象，目前滑坡相对比较稳定。
滑坡堆积体所处斜坡半坡有一水渠通过，该水渠已建成40年以上，未见因坡体变形引起的破坏现象。说明目前堆积体相对稳定，但若坡底开挖，则可能引起坡体失稳。
（三）滑坡的形成条件及影响因素
1、特殊的岩土性质
滑体主要由碎块状强风化岩、含碎石粉质粘土等堆积体组成，坡积物混杂难分、结构松散。含水量高，空隙率大，液、塑限高。在堆积体和下部碎块状强风化的分界处易形成滑动带。
2、坡脚处小溪形成的临空面
由于坡脚处存在一条小溪，致使坡体前缘形成4.5m高左右的临空面，并且坡脚长期受溪流的冲刷和渗水浸泡影响，将致使坡脚土体变软，容易在坡脚处产生应力集中，剪切滑动。
3、较为丰富的地下水
引水渠道横贯滑坡中上部，渠水常年入渗补给坡体。地形高低起伏，土体松散，大气降水大量渗入滑坡体，干旱季节钻探地下水位埋藏深度为3.0～7.0m，变化较大。暴雨季节，水位较高，堆积体易浸泡软化，强度降低，并且坡体受动水压力、静水压力作用后，下滑力增长较大，容易诱发坡体滑动。
4、人类活动及工程施工的影响
距离滑坡顶部的简易公路轻型车辆的长期通行对滑坡体有一定动载效应，并且在路线的铁坑牌大桥桥墩、系梁的边坡及基坑开挖施工，将在一定程度上影响坡体稳定，可能诱发坡体下滑。
综合上述，碎块状强风化岩、含碎石粉质粘土等堆积体为易滑层，以及滑坡前缘的临空面，是滑坡发育的物质基础和根本条件。丰富的地表水、地下水、铁坑牌大桥墩台开挖、坡体上方公路的车辆通行，都可能诱发铁坑牌坡体滑动。
五、治理工程
（一）、滑坡稳定性分析及推力计算
1、滑坡稳定性分析及评价
K198+460~580段铁坑牌滑坡为堆积体古滑坡，由于堆积体厚度教大，坡脚临空产生应力集中现象，加之受渠水下渗、堆积体物理力学指标较差等影响，滑坡体具有蠕动变形条件。如果高速公路桥梁施工开挖方式不当，扰动前部土体，使坡体失去支撑，导致整个边坡的稳定性降低，坡体将由蠕动变形发展为滑坡变形，如遇到暴雨或其他因素扰动，土层抗剪指标迅速降低，坡体有随时滑动的可能。坡体一旦失稳，将严重威胁到高速公路的正常施工及施工后的安全运营，必须对滑坡采取治理。
（1）、计算参数的选定
根据土工试验成果报告，K198+460~580段滑坡岩土天然状态下物理力学性质试验结果见下表。
序号 指标 堆积体 ○11111
○11112
○11121
○11122
1 物理指标 天然含水量（%） 45.6 / / / /
2 天然重度（KN/m3） 17.5 19.0 21.0 19.5 21.3
&#p#副标题#e#nbsp; 干容重（KN/cm3） 15.86 / / / /
3 孔隙比 1.288 / / / /
4 液限（%） 52.5 / / / /
5 塑限（%） 31.6 / / / /
6 塑性指数（%） 20.9 / / / /
6 液性指数（%） 0.67 / / / /
7 直剪试验 粘聚力c（KPa） 20 20 15 18 13
8 内摩擦角φ（°） 18．5 28 50 32 55
9 压缩试验 压缩系数a（MPa-1） 0.403 / / / /
10 压缩模量（MPa） 5.69 / / / /
11 地基承载力（KPa） 220 410 650 500 750
12 桩侧阻力标准值（KPa） 45 80 120 85 130
（2）坡体容重确定
处治前根据物理力学性质试验成果表，计算滑坡体容重取17.5KN/m3；采用反压护道处治后，土层成分相对复杂了，计算滑坡体容重取分析滑动面以上土层的平均值18.8KN/m3。
（3）强度指标的选择
一般滑动带力学指标的选择主要依据试验资料、经验数据及反算指标综合确定，该滑坡滑动带处理前后指标主要采用反算法并参考已有的试验指标综合确定。后缘张拉段指标通过经验确定。由于本滑坡目前较稳定，稳定系数K=1.02~1.1，按1.05加以计算，主滑动带内聚力c=20KPa，对主滑动带内摩擦角φ进行反算，计算结果为17°，与试验结果基本一致。
2、滑坡推力计算
滑坡推力计算采用极限平衡理论传递系数法，根据有关规范，以及本项目滑坡处于桥梁上游，安全系数按1.30考虑，处治前计算结果为：整#p#副标题#e#个边坡每延迷米剩余下滑力-284.5KN。但主线桥位范围土块的下滑力为360~660KN。
采用反压措施后，由于填料地面线发生变化，对滑坡重新假定滑动面，经过计算，处治后计算结果为：整个边坡每延迷米剩余下滑力-1284.5KN，主线桥位范围土块的下滑力为-260~160KN，抗滑桩位置下滑力约为186KN。
（二）治理工程原则
针对该滑坡的特点，在治理工程设计中遵循一下原则：
（1）治理工程确保滑坡一次根治，不留后患，保证高速公路的正常施工及安全运营。
（2）综合治理，防治结合，加固防护工程措施按永久性工程设计。
（3）在确保安全的前提下，采取的措施应技术先进、经济合理、便于施工。
（4）动态设计，信息化施工，根据施工开挖揭露的地质条件，及时收集地质信息，进行科学合理的修改设计。
（三）主要治理工程措施
铁坑牌滑坡长90m，沿路线方向宽160m，平均厚度12.5m，稳定性较差，有一定的剩余下滑力，路线以桥梁的形式从滑坡正前方通过，因此滑坡下滑时将对桥墩产生一定的推力，因此必须采取强加固措施，在最不利的条件下能控制坡体变形。从该滑坡的实际工程条件出发，主要采取的工程措施是坡前反压结合中下部采取锚索抗滑桩处理，辅以地表、地下排水系统，清除松散表层，骨架内植草护面等工程措施综合治理。
1、 坡前填土反压
对路线右侧的原水渠进行改移，改移后将原水渠进行回填反压，原地面线以下采用粘土回填，原地面以上采用透水性材料回填反压。
2、 锚索抗滑桩支档
在沿距离铁坑牌分离式立交最左侧墩柱中心线的左侧7.0m位置设置一排预应力锚索抗滑桩，间距6.0m，共计15根，中间9根（编号4～12）长度为20m，两侧6根长度为16m，截面尺寸为2.0×2.5m，由于该滑坡轴线与路线不完全垂直，设置抗滑桩时，正截面以垂直滑坡做平面控制。每根抗滑桩设置3根预应力锚索，设置角度分别为20°、25°、30°锚索长度为42～46m，锚固段长度为12m，锚索设计抗拉力为700KN。
3、 清除松散表层结合拱型骨架内植草坡面防护
对边坡按1：2的坡率进行刷坡，基本和原自然坡率一致，刷坡后对边坡采取拱型骨架内植草防护。对位于坡顶的角砾层，清除表层松散层，防止散落。
4、 防排水工程
在滑坡周界设置截排水沟，防止地表水入渗滑坡体内。由于滑坡体水位较高，在桩前边坡坡脚设置一排仰斜排水孔，以疏干滑坡体内地下水，排水平孔为水平间距5米水平孔，孔深15米，上仰角8～15°。坡前原小溪采用透水性材料回填，反压土方填筑后，对整个工程起到一个盲沟的作用。
（四）治理结果分析
通过设置抗滑支档、反压、排水、坡面防护等一系列工程治理，滑坡稳定系数有了很大的提高，通过搜索试算，处理后的安全系数为1.32。抗滑桩顶的水平位移基本控制在-13mm，保证了桥梁墩台的施工、运营安全。
六、小结
目前本工程还处于施工阶段，为对以上治理方案进行验证核实，还需要施工过程中进行地质跟踪加以动态设计，并加强滑坡体变形监测，一旦发现变形未能控制，应及时调整加固方案。对于本滑坡设计，总结如下：
1、应以详实的地勘资料为设计依据，并应结合滑坡体的地形地貌、地层岩性、周边环境、水文地质条件、人为活动等因素，对滑坡规模、范围、形成条件、影响因素等进行综合分析。
2、当滑坡下游为重要结构时，应根据结构物的受力情况严格控制滑坡变形，避免对下游结构产生影响。本方案采用反压结合预应力锚索抗滑桩的措施有效地控制了坡体变形。
3、当采用反压方案治理时，由于破坏了原滑坡的滑动模型，应重新采用试算法搜索新的滑动面，此时的滑坡稳定#p#副标题#e#性分析更接近实际。
4、滑坡处理措施应结合地形灵活学则，优先选择对处理最为有效的措施，如本项目将小溪改移后反压，就能很大程度的减少滑坡推力，甚至无剩余下滑力。
参考文献：
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