本文摘要：摘要:通過分析鄂西山區(qū)高速公路王家灣滑坡的工程地質(zhì)條件及其形成機理，依據(jù)地勘成果資料，采用剩余推力法和Sarma法對三種工況下的滑坡體進行穩(wěn)定性計算，結(jié)果表明坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在分析滑坡體綜合特征條件下，及時制定了抗滑樁結(jié)合排水設(shè)計治理方案。
摘要:通過分析鄂西山區(qū)高速公路王家灣滑坡的工程地質(zhì)條件及其形成機理，依據(jù)地勘成果資料，采用剩余推力法和Sarma法對三種工況下的滑坡體進行穩(wěn)定性計算，結(jié)果表明坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在分析滑坡體綜合特征條件下，及時制定了抗滑樁結(jié)合排水設(shè)計治理方案。而滑坡深部變形監(jiān)測成果表明，大樁號段滑坡的滑帶深度比預(yù)判的要深，且在工程施工的影響下，局部位置的滑帶深度有向深部發(fā)展的趨勢，會嚴重影響了王家灣大橋安全，為此，及時動態(tài)設(shè)計優(yōu)化方案(修改樁長或樁徑)和局部增加抗滑樁、鋼軌樁等措施，避免了設(shè)計富裕度不足埋下的隱患。施工后期監(jiān)測成果表明，坡體深部變形收斂趨勢明顯，治理效果顯著，運營期監(jiān)測成果顯示橋梁運行穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞:高速公路,王家灣滑坡,形成機制,穩(wěn)定性分析
近年來，隨著我國中西部高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，在山區(qū)公路建設(shè)中由于施工影響而引發(fā)古滑坡“復(fù)活”的現(xiàn)象時有發(fā)生，不但造成投資成本的增加和工期的延誤，甚至給高速公路安全運營帶來嚴重的威脅。針對滑坡的地質(zhì)條件、變形特征、形成機制等綜合因素進行分析，評價滑坡的穩(wěn)定性狀態(tài)和工程活動影響下的發(fā)展趨勢，在安全適用、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的前提下，對滑坡進行根治是高速公路建設(shè)中防災(zāi)減災(zāi)的核心問題[1～2]。本文以宜巴高速公路王家灣滑坡作為研究對象，開展公路建設(shè)擾動條件下的滑坡復(fù)活機制，及治理措施動態(tài)設(shè)計研究。
1工程概況
宜巴高速公路位于湖北省西部，項目區(qū)山高坡陡，構(gòu)造運動強烈，巖體破碎，氣候濕潤多雨，滑坡、崩塌較發(fā)育，特別是巴東縣轄區(qū)內(nèi)廣泛分布著巴東組紫紅色泥巖易滑地層，在工程施工過程中經(jīng)常引發(fā)人工滑坡或古滑坡復(fù)活。
宜巴高速公路王家灣滑坡體位于巴東縣溪丘灣鄉(xiāng)白灣村，高速公路設(shè)計以分離式橋梁從滑坡前緣通過;本路段屬構(gòu)造剝蝕、侵蝕中低山河谷斜坡地貌區(qū)，區(qū)內(nèi)峰頂標高650～900m，坡面寬緩，自然坡度在20°～35°之間，兩側(cè)發(fā)育凹溝，滑坡影響路線長275m，平面寬度390m，面積約10萬m2，滑坡體約60萬m3，坡體平面形態(tài)呈“簸箕”狀;地層總體呈單斜構(gòu)造，順向坡結(jié)構(gòu)。地層巖性上覆蓋層為第四系崩坡積(Qcol+dl)粉質(zhì)粘土及含碎石粉質(zhì)粘土，深度9.9～19.8m，厚度分布規(guī)律為沿路線方向逐漸變厚，從后緣到前緣逐漸變厚;下覆基巖為三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)紫紅色粘土質(zhì)粉砂巖和含灰質(zhì)粉砂質(zhì)粘土巖，夾泥灰?guī)r、細砂巖和灰綠色泥巖條帶�；麦w上多為農(nóng)耕地，大樁號段為古滑坡體，此段為梯級狀水田，具備匯水條件，地表水、地下水較發(fā)育，主要接受大氣降水補給。
1.1地形地貌
滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中低山斜坡地貌區(qū)，區(qū)域內(nèi)峰頂標高1200～1300m，溝底標高600～610m�；潞缶壐叱碳s880m。溝谷狹長，溝底平緩，近東西向展布。在建公路沿該狹長沖溝南岸坡中部展線，展線坡面沖溝發(fā)育，凹溝、凸坡相間展布，橋位跨越地形以凹坡地形為主，地面標高670～710m，該凹坡朝北，自然坡角15～35°，坡面多分布旱地、水田，鄰近有居民點集居。YK144+315附近發(fā)育一近南北向沖溝，溝底寬3～5m，切割深約10～20m，沖溝兩岸地形較陡，坡角40～75°。橋位跨越段坡面為農(nóng)耕區(qū)，植被不發(fā)育。
1.2地質(zhì)構(gòu)造
滑坡區(qū)位于秭歸盆地西翼，上覆第四系崩坡積(Q4c+dl)碎塊石、含礫粘土，厚度較大。下伏巴東組第三段(T2b3)灰綠色泥灰?guī)r、紅色粉砂質(zhì)泥巖。地層傾向北西340°，傾角44°，與坡面構(gòu)成斜交～順向結(jié)構(gòu)滑坡。
1.3地層巖性
根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探揭露及室內(nèi)巖土試驗結(jié)果并參考詳勘階段資料，本次勘探深度范圍內(nèi)地層主要由第四系地層和三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)粉砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r構(gòu)成，依據(jù)各巖土層的成因類型、地質(zhì)時代、風(fēng)化程度及強度差異可分為二層共四亞層。各層工程地質(zhì)特征分述如下:碎塊石(Qc+dl):層厚0.0～16.0m，灰綠、紫紅、灰黑等雜色，稍濕，中密狀，主要由塊石、滾石等構(gòu)成，巖性以砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、含炭粘土巖等構(gòu)成，巖心以柱狀、碎塊狀為主，局部夾粘土，承載力基本容許值[fao]=450kPa，摩阻力標準值qik=150kPa。強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r(T2b):層厚2.0～13.1m，紫紅色，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖心多呈碎塊夾泥狀，巖質(zhì)較軟。
承載力基本容許值[fao]=450kPa，摩阻力標準值qik=150kPa。中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥灰?guī)r(T2b)，揭露厚度16.1～28.0m，其中:中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，紫紅色，主要礦物成分為粘土礦物，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙不均勻發(fā)育，巖心多呈中長柱狀，巖石新鮮，巖質(zhì)較軟，根據(jù)試驗結(jié)果，巖石飽和抗壓強度為Raj=8.5～33.5MPa，標準值17.6MPa，軟化系數(shù)平均值0.52。承載力基本容許值[fao]=1000kPa。
中風(fēng)化泥灰?guī)r，呈灰綠色，揭露厚度一般2.0～6.1m，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖心以柱狀為主。根據(jù)試驗結(jié)果，巖石飽和抗壓強度為Raj=31.0～70.3MPa，平均值48.7MPa，軟化系數(shù)平均值0.68。承載力基本容許值[fao]=1200kPa。
1.4氣象水文條件
滑坡區(qū)地表水主要為大氣降水、山間溪溝流水及坡表農(nóng)田蓄水。在建大橋跨越的山間沖溝，為坡面流水匯集、排泄通道，其匯水面積有限，沖溝中季節(jié)性有水，旱季多呈干涸狀。地表水對本段滑坡的影響主要為大氣降水沖刷滑坡坡表，浸潤滑體，增大容重。
農(nóng)田蓄水對邊坡的影響主要為長時間浸潤滑體。根據(jù)地下水含水層性質(zhì)，賦存狀態(tài)、運移特點，區(qū)內(nèi)地下水可分為松散巖類孔隙滯水及基巖裂隙水兩類:①孔隙水:主要分布于斜坡表層松散崩坡積層孔隙中，呈不連續(xù)狀分布，主要接受大氣降水入滲補給，順坡向溝谷地帶側(cè)向滲流及蒸發(fā)排泄，小部分下滲補給基巖裂隙水。該層滲透性較好，由于斜坡匯水面積較大，補給來源較多，貯水空間大，含水量亦大。雨季橋位施工，有明顯的滲水現(xiàn)象，地下水較豐富，水位11.1～15.4m(相對地面)。
②基巖裂隙水:巴東組(T2b)泥巖夾砂巖、泥灰?guī)r地層淺部風(fēng)化裂隙較發(fā)育，為地下水提供了存貯空間，大氣降水垂直入滲、上覆土層中的上層滯水下滲補給為該類型地下水主要的補給來源方式，通過側(cè)向逕流向溝谷地帶排泄，受裂隙發(fā)育程度，充填物等因素制約，貯水空間有限，水量小，久旱即出現(xiàn)干涸現(xiàn)象。但在長時間降雨條件下施工，開挖有少量滲水現(xiàn)象。下部基巖節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，巖石含、導(dǎo)水性均較差，為區(qū)內(nèi)相對隔水層(段)。
1.5地震
根據(jù)國家《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)附錄A公布的資料，滑坡所在的巴東地區(qū)抗震設(shè)防烈度(基本烈度)為Ⅵ度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組。按《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的劃分，滑坡山坡覆蓋層可列為Ⅲ類場地土，Ⅲ類場地土特征周期T=0.45s，強風(fēng)化層可列為Ⅱ類場地土，特征周期T=0.35s，中風(fēng)化巖列為Ⅰ類場地土，特征周期T=0.25s。
2滑坡變形特征及形成機制
王家灣滑坡體為一老滑坡體，常年存在蠕滑變形，尤其是大樁號段形成了明顯的錯臺階梯狀水稻田和耕地。2009年11月開始，王家灣大橋施工初期滑坡就開始出現(xiàn)變形;2010年5月份開始，王家灣坡體后緣出現(xiàn)多級環(huán)向拉裂縫并下錯，設(shè)計部門前期制定了兩排共98根抗滑樁的治理措施，同時開展了深部變形監(jiān)測。
2.1滑坡變形特征
王家灣大橋施工期間，滑坡開始出現(xiàn)變形，主要表現(xiàn)為坡體內(nèi)民房出現(xiàn)開裂、房屋基礎(chǔ)下沉、地表產(chǎn)生裂縫、施工便道擋墻傾覆、橋樁樁基護壁變形以及部分橋樁被剪斷等。坡體內(nèi)裂縫展布方向與路線方向一致，延伸長度較長，且有進一步發(fā)展趨勢。施工便道擋墻出現(xiàn)剪出現(xiàn)象，橋墩擋墻變形明顯，樁孔開挖過程中深部護壁出現(xiàn)開裂，部分已澆灌的橋樁被剪斷，未澆灌的橋樁孔內(nèi)部滲水、透水現(xiàn)象明顯，且水量較大，未抽水狀態(tài)下水位較穩(wěn)定，說明水體滲流暢通。
2.2滑坡形成機制分析
滑坡體覆蓋層松散的土體結(jié)構(gòu)，在雨水、便道開挖和樁基爆破開挖等綜合因素作用下發(fā)生變形破壞。坡體巖土結(jié)構(gòu)是形成其變形的物質(zhì)基礎(chǔ)，上覆含碎石粉質(zhì)粘土夾塊石、碎石土是易變形地層，坡體碎石土易滲水，使其具備變形的物質(zhì)條件。在雨水作用下，地下水在基巖與覆蓋層界面匯集、集中，弱化潛在破壞面，降低潛在破壞面的抗剪強度指標。在自重和雨水的作用下，滑坡下滑力相對增大，抗滑力相對減少，穩(wěn)定性系數(shù)降低，最終導(dǎo)致坡體變形。坡體前緣的開挖和便道拓寬改變了滑坡前緣的空間條件，為滑坡變形增加了空間條件。滑坡前緣橋樁基礎(chǔ)的開挖爆破，產(chǎn)生的地震波使得坡體的密實狀態(tài)和土體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生改變，尤其是深部爆破，使得坡體上部土體產(chǎn)生一定的下滑力，導(dǎo)致滑坡變形。
3滑坡穩(wěn)定性分析
3.1巖土體參數(shù)
計算參數(shù)選取參照依據(jù):①室內(nèi)試驗值;②極限平衡反算確定滑帶土體抗剪指標;③參考臨近坡體，采用工程地質(zhì)類比法取值。
4滑坡治理方案及監(jiān)測設(shè)計
4.1滑坡治理方案
滑坡治理工程設(shè)計中，常采用預(yù)應(yīng)力錨桿錨索、邊坡整形、抗滑樁支擋等工程措施結(jié)合排水設(shè)計方案進行治理。根據(jù)王家灣滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，暴雨工況處于極限平衡狀態(tài)，地震工況存在失穩(wěn)可能，因此，需要采用結(jié)構(gòu)性工程以提高滑坡穩(wěn)定性。通過對王家灣滑坡體情況的綜合分析，認為坡體松散覆蓋層厚度較大，預(yù)應(yīng)力錨桿錨索加固效果不理想，坡體前緣也無壓腳空間，考慮到治理工程的緊迫性以及公路的長期運營安全，需對滑坡進行徹底根治。
根據(jù)勘探資料以及穩(wěn)定性計算分析結(jié)果，采用抗滑樁結(jié)合排水為主的加固措施。根據(jù)勘探資料以及穩(wěn)定性計算分析結(jié)果，采用抗滑樁結(jié)合排水為主的加固措施。(1)抗滑樁:在坡體內(nèi)設(shè)計兩排埋入式抗滑樁以抵擋滑坡剩余下滑力。坡體中后部布置41根，坡體中前布置57根，設(shè)計樁長在18～30m之間，錨固段設(shè)計長度為樁長1/3～1/2，樁徑設(shè)計有2.0m×3.0m和2.5m×3.5m兩種;依據(jù)深部變形監(jiān)測資料和挖樁實際揭露情況，大樁號古滑坡體段的滑帶深度比地勘預(yù)測的深度要深2.0～3.0m。為此，對此段抗滑樁樁長進行了動態(tài)優(yōu)化設(shè)計，并增加了6根小型抗滑樁，確保抗滑樁的錨固段深度達到和滿足規(guī)范要求。
(2)排水設(shè)計:在坡體后緣設(shè)置截水溝，坡體內(nèi)部設(shè)置排水溝，將水導(dǎo)向坡體兩側(cè)沖溝;同時在大樁號段平坦的水田等耕地中設(shè)置支撐滲溝疏排地下水。
5結(jié)論
(1)受工程施工開挖(爆破)和強降雨影響，王家灣古滑坡體初始應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，坡體沿著內(nèi)部軟弱面和古滑面發(fā)生滑動變形，對工程施工及運營安全構(gòu)成極大了威脅。
(2)依據(jù)王家灣滑坡的勘探資料，采用剩余推力法和Sarma法對滑坡體進行穩(wěn)定性計算，制定了抗滑樁結(jié)合排水設(shè)計治理方案;并結(jié)合坡體深部變形監(jiān)測成果，及時動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方案，避免了由于設(shè)計富裕度不足埋下的隱患。
(3)后期監(jiān)測成果表明，坡體深部變形收斂明顯，坡體基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅淺層存在蠕滑變形，坡體深部穩(wěn)定。
(4)滑坡深部變形監(jiān)測不僅能發(fā)現(xiàn)滑面的準確位置深度以及掌握滑坡的變形規(guī)律，還能為滑坡的治理設(shè)計和方案動態(tài)優(yōu)化提供可靠的分析依據(jù)，它是研究滑坡變形特征規(guī)律的有效手段。
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這篇計量工程師論文發(fā)表了高速公路建設(shè)中的計量工作的重要性和依據(jù)，高速公路的計量支付工作非常的復(fù)雜，對于工程的影響也比較大，在施工的過程中不可避免的會產(chǎn)生一些變動情況，需要承包商和監(jiān)理按照合同規(guī)定進行施工。論文探討了如何保證承包商和投標商完全履行合同。
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