浅层滑塌体病害处治方案探讨
通过坡体的变形特征和地质条件,以有效的分析坡体的变形性质、规模,即通过合理的坡体病害定性分析,判明坡体病害性质,从而合理确定变更方案和相关定量计算提供必要的依据。一旦坡体病害性质定性分析出现偏差,就可能造成“失之毫厘,谬之千里”的工程处治方案发生,造成工程处治方案针对性差,坡体不安全,或不经济性。
一、基本情况
某高海拔地区自然坡体,上部为厚约6~8m的含碎石粉质粘土,其表层为厚约2~3m的高原草甸腐殖质土,呈松散状,含水量高;其下为厚约6~8m的碎块石土,呈稍密,潮湿状,下伏于体较破碎~破碎状石英砂岩及板岩地层。
该路基中心挖高2.2m,路堑边坡高约10m。边坡开挖后坡体表层的草甸和一些块碎石发生了多级牵引变形,裂缝在形态上叠瓦状排列,使整面山坡伤痕累累,且有继续扩大的趋势。故对变形体在坡脚设置了抗滑桩进行支挡防护。
四年后,坡体变形范围不断扩大,超出了原支挡加固范围。变形范围长约160m,横向宽约150m,厚度2~4m,滑塌方量约4万方。整体上呈“圈椅”状,坡面上发育多条贯通性、顺等高线分布,与路线近于平行的张拉裂缝,裂缝长约150m,相邻裂缝间距6~20m,裂缝宽度20~50cm,深度1~2m,竖向错动量一般10~40cm,坡表兼有冻融滑塌现象。在线路施工扰动的四年中,坡体变形呈不断向后牵引状。
图1 坡体变形全景图
基于此,技术人员计算后认为坡体变形属于浅层高原草甸腐殖质土引发的滑坡,通过计算分析采用同四年前设置相同规格的2×3×22m@6m的抗滑桩进行支挡加固,并在坡面上增设挂网喷砼进行防护。工程造价A元。
1、坡体病害系坡脚开挖导致的浅层滑塌病害,故在合理设置坡脚补偿支挡工程是合理的,但应注意如下几个问题:
1)浅层滑塌体系浅层富水高原草甸变形所致,故坡脚支挡工程应防止滑塌体发生“越顶”事故。
2)浅层富水坡体采用1:1.3~1:1.5的坡率“剥山皮”式刷方后,采用挂网喷砼是欠合理的。这是因为“剥山皮”刷方易导致地表水更宜渗入坡体,加固坡体变形。而在富水覆盖层上设置挂网喷砼,实乃“兵家大忌”,尤其是区内海拔较高,冻胀作用明显,故可能造成在“极短”的时间内挂网喷砼失效。
3)技术人员的反算后通过传递系数法得出浅层2~4m厚的富水高原草甸下滑力为700KN/m,这明显不符合浅层、牵引式坡体病害特征。并且这种变形是缓慢蠕变的,这从四年来变形范围不断扩大而滑体厚度变化不大可以得到验证。因此,只要坡体的形态恢复至对应的休止角,浅表层坡体的变形就会稳定。
4)坡体由于开挖形成较大的临空面,故应通过工程进行补偿,防止随着时间推移出现深层堆积体变形。故通过桩前开挖“三角体”的max(土压力或抗剪力)×安全系数得到的需要补偿抗力作为工程补偿依据,确保坡体在使用年限范围内稳定性满足规范要求。
三、优化方案
1、由于路基宽度限制和挖方边坡高度较大,故不宜在坡脚设置抗滑挡墙,而宜设置抗滑桩固脚。
2、依据抗滑要求,坡脚设置悬臂长12m的1.5×2×24m@6m的抗滑桩,其中桩体悬臂露出地面4m,继而采用回填对后部坡体进行反压。
3、为进一步确保线路安全,在桩顶后部回填土体上设置2m高格宾挡墙,对可能的坡体落石进行预防。
4、“治坡先治水”,高原草甸蓄水能力强,故在滑塌体后部和滑体中设置抗变形、方便施工的钢波纹管截水沟截排地表水。
5、在坡脚抗滑桩挂板后部设置高约2m的反滤层,防止坡后地下水蓄积。并在设置长20m仰斜排水孔对桩后地下水进行疏排,有效提高坡体的自身稳定性。
该优化方案针对性强,对坡体的浅层滑塌进行了支挡加固,对开挖形成临空面的潜在深层滑面进行了预加固,对影响坡体的地表水和地下水进行了有效截、疏排,工程的整体和局部稳定性得以有效提高,造价为0.5A元,具有明显的经济性优势。