李成强,周科,陈涛
(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550081)
滑坡区为侵蚀型低中山地形,区域西部和东南部分布溪沟,两溪沟均向南西径流后汇入乐旺河。西部和东南部溪沟下游段其丰水期流量分别为10.0L/s、20.0L/s,丰枯季变化较大,枯季干涸。
场区属于亚热带湿润季风气候。年平均气温15.3℃,一月平均气温4.9℃,七月平均气温24.0℃,最高气温39.4℃,最低气温-7.8℃。年平均降雨量1248mm,且多集中在每年5~8 月,占年平均降雨量60%左右,日最大降雨量243.8mm。根据气象局提供资料显示:2021 年5 月2 日至7 月28 日,累计降雨量为632.2 毫米。降雨日数42 天,晴热少雨日数46 天。期间主要出现2 次强降雨过程,分别为5 月22 日夜间降雨(累计降雨44.7mm)、6 月26 日至7 月2 日持续性强降雨(累计降雨252.3mm)。
场区地处贵阳复杂构造变形区,岩层产状为单斜坡构造,产状300°∠13°。
根据钻探等相关地质勘察资料,覆盖层为残坡积层(Qel+dl)含碎石粉质粘土:灰褐、松散状,一般厚0~7.0m;粉质粘土夹块石:灰褐、黄褐色,块石成分以灰岩、白云岩为主,块径0.2~2.0m,一般厚3.0~5.0m;基岩为寒武系下统牛蹄塘-明心寺组(∈1n+m)粉砂质泥岩夹炭质泥岩。
滑坡区场地地表水发育,以两侧山脊为界呈一个汇水面,坡面水多呈散流状向地势低洼处汇集后汇于谷底现有排水沟内排泄。根据调绘结果,泉点S2 位于K11+472 右侧50m 处,调查期间流量Q=0.2~0.5L/s,调访最大流量Q=3.0L/s。根据钻孔水位测量,受地形制约,场地水力梯度较大,无统一的潜水面,其水位受降雨影响较大,丰水期水位埋藏较浅,枯水期埋藏较深。
滑坡后缘位于K11+260~K11+480 右侧约170.0m;滑坡前缘位于路线左侧约60m 原国道G354 处,前后缘高差约62m。该滑坡体长约250m,宽约150m,滑坡面积约24641 m2,厚度9.0~11.0m,滑坡体积约24 万m³,为中型滑坡。
经现场调绘及测量发现,滑坡主滑方向180°。滑坡沿主滑方向长250m,横向最大宽度150m,滑坡前后缘高差62m,平面上呈“圈椅状”。后缘裂缝宽3cm,延伸长度30m,见下沉现象;坡体上有多处裂缝,滑坡左侧边缘沉降错位明显,最大错台高度0.3m,缝宽0.1~0.3m,裂缝深度1.0m;滑坡中部横向裂缝,最大缝宽20cm,下挫0.3~0.5m,测量深度约1.2m,两侧延展长约150m;滑坡前缘最初位于边坡开挖坡脚处,滑坡发生后40 天左右(7 月中旬)采取在滑坡前缘进行反压措施,前缘耕地和房屋开裂变形。
滑体厚度9.0~11.0m,主要由强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩、含碎石粉质粘土及粘土夹块石组成。
据深部位移监测数据,滑坡上部JCK2 孔口自2021年8 月11 日以来累积位移量为8.27mm,滑坡中前部JCK1 孔口在2021 年9 月13 日降大雨后,次日监测位移量为7.01mm,在距孔口16.5m 处有滑动面。综合分析,该滑坡属中型-浅层牵引式滑坡。滑坡滑面位于风化分界面处,主滑动面埋深9.0~11.0m。
图1 JCK1 位移-时间(速率)变化曲线
图2 JCK2 位移-时间(速率)变化曲线
滑床主要为强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩(强风化界线),局部为含碎石粉质粘土和粘土夹块石。
(1)地形地貌。滑坡区位于斜坡上,自然坡度为10°~15°,前缘和后缘地形高差约27m,前缘开阔,整体呈下陡中缓上陡,为滑坡产生了有利的地形条件。
(2)地层岩性。滑坡区土层为含碎石粉质粘土、粘土夹块石,厚度为3.0~5.0m,强风化粉砂质泥岩夹炭质泥岩为易滑岩组,遇水易软化,使岩体物理力学指标和稳定性进一步降低。
(3)水的作用。雨季5-7 月累计降雨量为632.2mm,降雨过程持续性长,自然斜坡岩土体在强降雨及连续降雨作用下,低洼的地形使降雨快速入渗,使坡体下滑力增大,抗滑力急剧减小,稳定性急剧降低。
(4)人为因素。滑坡中部公路旁为当地居民修建房屋时进行了开挖平场,且弃土直接堆置在坡体,致使局部形成积水区域,雨水直接向坡体下渗,弃土使公路边沟堵塞排水不畅,导致地表水直接冲刷坡体。
根据监测成果,滑坡初期处于蠕动变形阶段,后期对坡脚反压后现处于基本稳定状态。结合滑坡山体变形迹象,采用GEO5 软件对典型断面进行计算分析,其中剩余下滑力按不平衡推力法(隐式)计算,结果如表1所列。
表1 剩余下滑力计算结果
根据计算结果,滑坡计算稳定性系数小于安全系数控制标准,要采取必要的工程措施才能保证滑坡的稳定性。
通过对滑坡变形破坏机理综合计算和分析,拟定的处理方案为2 个:
具体处治治理措施:第一级边坡采用1:0.75 放坡后内侧采用长18~20m 的直径2m 圆桩抗滑桩固脚,外侧坡面用实体护面墙封闭,第二~级边坡按照1:1~1:1.5放坡后采用锚索框架植草结合锚杆挂网喷射砼防护,对滑坡后缘裂缝用水泥砂浆进行封堵,治理方案总金额约为673.59 万元。
具体处治治理措施:山体滑坡变形后,为了减缓变形,坡脚进行了反压回填。考虑路线的平面、纵面指标结合现场实际情况,将该段平面往左侧调整。改线后路线长度较原设计增长86.633m,但平面指标有所降低,最小圆曲线半径由原设计125m 调整为65m,纵坡由原设计最大-5.503%调整为-6.2%,平纵指标仍满足国道二级公路技术标准。根据现场地形条件,在路线左侧设置10m 高路肩墙,路肩墙基底设置3-4 排φ108mm 钢管桩注浆加固基础、钢管桩长12—15m 横、纵向间距为1m,钢管内插入3 根φ25 钢筋增加抗剪,钢管桩顶设置100cm 横系梁连接为一体,横系梁浇筑时预埋φ25 钢筋增加与路肩墙连接,钢筋横向间距0.5m,纵向间距1m,并预留路肩墙基底所需横坡。治理方案总金额约为723.10 万元。
综合比较,改线方案总投资增加金额较多,但建安费增加较少;且改线方案主要为在滑坡前缘填土,起反压作用,同时减少处治时间,推荐改线方案。
本文以复杂地质公路滑坡勘察设计和治理的工程实例,通过对公路滑坡变形破坏机理分析和滑坡处治设计方案比选,采取安全、经济、可行、环保的原则综合治理措施,保证公路滑坡处治稳定。