暴雨诱发滑坡的应急与永久处治方案确定(假日专题、旧文新读)

一、基本情况
某坡体所在自然边坡地表植被茂密,自然坡度约在10~25°,汇水面积约4万平方,但只在坡面发育两条受构造面控制的较浅的自然冲沟。坡体由硬塑状粉质粘土和全~中风化火山角砾岩构成,发育有几组倾向路基的不利结构面,产状分别为:120°∠17°、105°∠17°、102°∠22°、70°∠72°、140°∠82°,与线路近与正交(线路走向近210 °)。边坡施工期间多次发生病害,故多次采用刷方和钢锚管、仰斜排水孔进行处治。其中坡率为1:0.75~1:2.25,最大边坡高度为54m。公路通车两年后,由于台风447mm/d暴雨造成坡体发生了体积约90万方的滑坡,多级边坡渗水严重、多级平台上拱、多级坡面鼓胀严重,滑坡周界快速发展,若不及时治理将严重威胁下部高速公路的安全。

图1 滑坡全貌

图2 多级边坡鼓胀和潜蚀渗水严重

图3 边坡的水毁坑和后缘裂缝

二、应急临时工程的确定

滑坡发生后,笔者依据裂缝特征、地下水出露位置、风化界面等进行定性分析后,认为该滑坡具有多层、多级、多次滑动的特点。滑坡存在堆积层、全风化层内的滑动、全风化层沿强风化层面的滑动、强风化层沿弱风化层的滑动及坡体沿不利结构面的追踪剪切滑动。滑体上层属土质或类土质滑坡,下层属岩质滑坡。滑坡依据“M型”地形地貌和滑坡裂缝特征,分为三个区。目前已发生的为前级滑坡,后级滑坡由于前级滑动而牵引导致裂缝有所开裂,若及时进行处治,则可能存在滑坡范围继续扩大的可能。基于此,笔者依据滑坡特征,
1)首先对各级边坡设置地下水疏排和地表水截排措施,并对变形较快的II区采用微型桩加固。
2)由于时间较紧,在积极布置勘察和深孔位移监测的同时,依据现场调整绘的确定的滑面,在边坡的合理部位设置锚索工程对浅层滑体进行加固,在二级平台部位设置抗滑桩的试桩工程,继而通过开挖桩体的地质编录核查所推测滑面的准确性,从而为永久工程的设置提供依据。
经以上临时应急工程的实施,II区滑坡变形大幅减小直至静止。而依据试桩与后期的勘察和深孔位移监测发现,笔者推测的区内三个滑区的多层滑面误差最大为0.5m,故后期将试桩工程直接调整为永久抗滑桩工程。

三、永久处治工程的确定

1)考虑到坡体汇水面积大而坡表径流不发育的特征,在滑坡周界附近设置8孔大型集水井对滑区的地下水进行截排,并同时对滑体的地下水位进行降低。井壁上依据地下水位特征设置了三层长度最大为45m的放射状集水钻孔,且井与井之间通过钻孔串连后将汇水直接自流排入坡脚路基边沟。

在滑坡计算分析时,依据工程经验将滑面的内摩擦角提高了1度,从而大幅将下滑力由2710KN/m大幅降低为1500KN/m,大大降低了工程支挡加固规模。这种“治坡先治水”的做法不但取得了巨大的经济效益,也利于滑坡的长期稳定性。(工后通过测量,在旱季时集水井总出水量可达400吨/天,雨季为1000吨/天)

图4 工后的集水井排水效果(旱季拍摄)

2)依据滑坡多层性的特点,依据滑面变形较大中层滑面进行下滑力计算和控制设计,而深层滑面由于滑面只有个别监测孔微动,以及地表变形不发育的特点,不作为控制性的滑面设计。但加固工程应伸入深层滑面以下一定距离,对其稳定性进行必要的提高,防止将来出现衰减而由潜在滑面演变为滑面。

3)依据滑坡存在多级的特点,设计时以滑坡周界贯通的前级滑坡为控制性滑体计算,而对后缘个别地段只开裂2m左右的后级滑坡不作为控制设计。因为只要正在变形的前级滑坡得以有效加固,那后级滑坡不会被牵引后其稳定性是可以保证的。

4)依据滑坡存在多区的特点,将滑坡分别依据I、II、III区滑坡特征进行计算和设置处治工程,而没有“一刀切”式的按保守进行处治。经分析,II区滑坡在应二、三级平台设置急微型桩的基础上,在四级边坡上设置锚索框架(十字梁)进行加固。而I区和III区滑坡在二级平台设置大截面抗滑桩对滑坡整体稳定性进行加固,并在后部的四级边坡设置锚索框架(十字梁)、一级或二边坡设置锚杆框架(十字梁)对浅层滑体进行加固,防止越顶和确保各级边坡的局部的稳定性。

图5 滑坡处治工程地质平面图

图6 滑坡代表性工程地质断面图

该滑坡经以上针对性的应急与永久工程处治,十多年来滑坡一直保持稳定,说明工程处治效果良好。

四、总结

1)这种采用分区、分级、分层的滑坡治理工程,不但大大减小了工程造价,也大大提高了工程施工进度;这种“治坡先治水”做法,有效提高了坡体的自身稳定性,大大减小了工程支挡规模,体现了人与自然的和谐。

2)滑坡的处治方案确定,应首先通过的认真的现场调查和地质配套,合理的定性确定滑坡模型,从而为下一步的定量计算和针对性的应急与永久工程处治提供基础,并可通过后期的勘察与监测进行验证。

3)该坡体病害是高边坡与滑坡病害的综合体,应依据其特点针对性的进行处治。既要防止滑坡模型确定失误造成滑坡治理规模扩大化,又要兼顾高边坡与滑坡的整体与局部稳定性,确保坡体的安全。

4)滑坡的应急工程应尽量贯彻“永临结合”的原则,即尽量将设置的应急工程作为将来永久工程的一部分,避免工程浪费。这在III区滑坡应急时笔者在二、三级边坡平台设置的两排微型桩就得到了很好的体现。

当然,笔者强烈反对错解“永临结合”原则的工程设置。笔者就曾见过有的应急工程为了“永临结合”的原则,将应急工程过于按永久工程考虑,贻误战机,导致工程抢险失败。

5)滑坡处治时,由于坡体地下水丰富且具有腐蚀性,笔者首次应用了环氧树脂钢绞线,这也是环氧树脂钢绞线在国内成功应用的早期成功案例。

6)滑坡处治时,笔者首次应用了十字梁锚固反力结构,并成功申请了相关专利,这也是十字梁在国内成功应用的早期成功案例,并得以在广东省和全国推广。

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