省道西港線某高邊坡災(zāi)害防治工程實(shí)例分析

省道西港線某高邊坡災(zāi)害防治工程實(shí)例分析

0水毀嚴(yán)重，安全隱患復(fù)雜省道西港線是福建省重要的運(yùn)輸?shù)缆分?，正在履行繁重的運(yùn)輸任務(wù)。自建成通車以來，由于連續(xù)暴雨，引發(fā)大洪水等因素影響，目前該路段有多處發(fā)生不同程度的水毀，造成路面被路塹塌方堵塞，該路段存在較為嚴(yán)重的安全隱患。為使邊坡穩(wěn)定，確保車輛及行人安全，決定對(duì)該路段進(jìn)行防治整治，以消除交通安全隱患。1溪右位省道西港線路基寬度為8.5m，雙向兩車道，道路等級(jí)為二級(jí)公路，行車速度40km/h，沿線地勢(shì)基本為左側(cè)臨江（九龍江北溪），右側(cè)靠山。省道西港線K141+615～K141+656公路水毀修復(fù)工程位于漳州市華安縣湖林鄉(xiāng)省道208線里程K141+615～K141+656右側(cè)處，長(zhǎng)度約為40m。由于坡度較陡，坡面中部標(biāo)高147.10～153.90m處形成1條張拉裂縫及鉆孔ZK3～ZK2之間形成一小型崩塌，并于坡腳下部省道路緣處排水溝產(chǎn)生變形，易失穩(wěn)，需對(duì)邊坡進(jìn)行治理防護(hù)。2項(xiàng)目的地理?xiàng)l件2.1山體自然坡度邊坡區(qū)地貌上處于剝蝕丘陵，地形起伏，坡體現(xiàn)有自然地面標(biāo)高為139.25～168.35m，左側(cè)省道208線路面標(biāo)高為138.65～139.90m，山體自然坡度一般為20°～45°，局部較陡可達(dá)65°，地勢(shì)近南西向北東傾斜，坡體北東15m為九龍江。附近未見基巖裸露，植被發(fā)育一般，多為竹林、雜木。2.2省道旁側(cè)東南角排灰?guī)r體系據(jù)周邊踏勘調(diào)查，邊坡區(qū)地層單一，坡體表層為坡積層，省道旁側(cè)零星分布人工填土層，基底為上侏羅統(tǒng)南園組凝灰?guī)r（J3n）及其各風(fēng)化帶。該坡體分布的巖性為凝灰?guī)r，其表部為坡積層組成，厚度為2.60～7.30m。2.3地質(zhì)構(gòu)造與地震影響據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)及其附近無全新活動(dòng)性斷裂通過，屬基本穩(wěn)定區(qū)。2.4地下水流系統(tǒng)場(chǎng)地內(nèi)的地下水類型主要為基巖風(fēng)化帶的孔隙裂隙水、基巖裂隙水，屬弱透水層，賦存于基巖各風(fēng)化帶中，自坡頂向坡腳排泄。主要接受大氣降水及上游地下水的補(bǔ)給，水量受降雨影響較大，徑流排泄途徑短，地下水交替循環(huán)作用強(qiáng)烈，水位變化幅度大?？辈炱陂g地下水靜止水位埋深為3.10～7.40m，標(biāo)高為135.75～161.35m。據(jù)調(diào)查訪問，該區(qū)地下水年變幅2.00～3.00m。2.5現(xiàn)有邊坡支護(hù)方案場(chǎng)區(qū)地形起伏大，基巖埋藏較深，工程地質(zhì)剖面詳見圖1。早期修筑省道208對(duì)該邊坡進(jìn)行開挖，形成現(xiàn)有邊坡，未采取任何支護(hù)措施?，F(xiàn)狀邊坡產(chǎn)生1條張拉裂縫且局部形成小型崩塌，邊坡坡體未見有明顯滑動(dòng)。以上跡象表明坡體處于不穩(wěn)定的蠕滑狀態(tài)，在強(qiáng)降雨和地面車輛荷載振動(dòng)等誘發(fā)因素的作用下將進(jìn)一步發(fā)生滑動(dòng)。3mortnakras—邊坡加固方案分析根據(jù)邊坡巖土體分布特征及坡體裂縫的發(fā)育特征等分析，確定剖面為主滑動(dòng)方向，坡體中主要的軟弱結(jié)構(gòu)面為坡積層及全、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r中的順坡向節(jié)理裂隙面。由于節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，判斷邊坡的滑動(dòng)面形狀為圓弧形針對(duì)該邊坡利用Geostudio-Slope/w模塊進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及分析，采用Morgenstern-Price法計(jì)算出路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，使得邊坡的穩(wěn)定性分析可以量化。Morgenstern-Price計(jì)算方法不僅考慮條間剪力和正應(yīng)力，同時(shí)也滿足力矩平衡和力的平衡的要求，是一種計(jì)算邊坡穩(wěn)定性更為精確的方法。下文利用Morgenstern-Price法對(duì)該段邊坡進(jìn)行計(jì)算分析。3.1模型建立及邊波穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)邊坡鉆孔所揭露的地層巖性分布及各巖層土工試驗(yàn)結(jié)果，選取合適的巖土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，見表1。運(yùn)用Geostudio-Slope/w軟件，選取該段邊坡典型斷面（K141+624.2）并繪制模型，即將各土層輪廓繪出并定義土層參數(shù)。再將模型導(dǎo)入軟件，運(yùn)用Morgenstern-Price法計(jì)算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，邊波穩(wěn)定安全系數(shù)為0.932（見圖2）。根據(jù)JTGD30—2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》3.7.7路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)要求，該項(xiàng)目屬于二級(jí)公路，正常工況路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15～1.25，非正常工況Ⅰ路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.05～1.15。根據(jù)邊坡計(jì)算結(jié)果顯示，該邊坡不做防護(hù)時(shí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為0.932，不能滿足正常工況或非正常工況Ⅰ下路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的要求，因此需要對(duì)該邊坡進(jìn)行加固。3.2邊坡排水及加固坡面滑塌后主要為黏性土，整體邊坡較高，最高約30m。邊坡加固采用以下設(shè)計(jì)方案：(1）對(duì)邊坡分級(jí)刷坡減載，將現(xiàn)有坡體坡度放緩，設(shè)置較完善的坡面排水系統(tǒng)（截水溝、平臺(tái)邊溝、路基邊溝）,并對(duì)刷坡后的坡面進(jìn)行必要的綠化，路塹坡腳加固采用C20片石混凝土擋土墻。(2）對(duì)第一級(jí)或第二級(jí)邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架格構(gòu)梁對(duì)邊坡進(jìn)行加固，確保邊坡穩(wěn)定(3）為防止邊坡因地下水滲出，在預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁處每隔5m設(shè)一道軟管平孔排水。平孔起點(diǎn)位置應(yīng)高出各級(jí)邊坡坡底0.3m，同時(shí)應(yīng)根據(jù)邊坡開挖后地下水滲出情況適當(dāng)調(diào)整。該段加固邊坡設(shè)計(jì)使用年限20年。邊坡加固斷面見圖3。3.3邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)圖3顯示，該路塹邊坡滑動(dòng)面主要存在于第一級(jí)、第二級(jí)邊坡上，對(duì)第一級(jí)或第二級(jí)邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架格構(gòu)梁進(jìn)行加固。在原設(shè)計(jì)模型中加入錨索單元，錨索設(shè)計(jì)錨固力為450kN/孔，傾角20°，長(zhǎng)度24m,錨固段8m。驗(yàn)算結(jié)果顯示，正常工況下采用天然重度和直接快剪指標(biāo)計(jì)算所得的路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.341，非正常工況Ⅰ（即為暴雨或連續(xù)降雨工況）下采用飽和重度和飽和快剪指標(biāo)計(jì)算所得的路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.299（見圖4、圖5）。對(duì)照J(rèn)TGD30—2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》3.7.7路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)要求可知，該邊坡在第二級(jí)邊坡施加錨索后路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)能同時(shí)滿足正常工況和非正常工況Ⅰ下路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的要求。因此K141+615～K141+656段病害邊坡采用錨索加固可以有效縮小邊坡滑裂面的范圍，使得該邊坡得到有效加固，該方案可行。4預(yù)應(yīng)力錨固技木預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的最大特點(diǎn)，是盡可能少地?cái)_動(dòng)被錨固的土體或巖體，即不能破壞原有結(jié)構(gòu)，并通過錨固措施合理地提高可利用巖體或土體的強(qiáng)度