1 引言
滑坡災(zāi)害常給國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來的巨大的損失,而云南地區(qū)邊滑坡與其他地區(qū)相比具有數(shù)量多、規(guī)模大、類型復(fù)雜的特點(diǎn),在對(duì)其滑坡進(jìn)行治理時(shí)更應(yīng)慎重。本文以某機(jī)場(chǎng)邊滑坡為例,分析了滑坡的形成原因,并對(duì)滑邊坡體進(jìn)行了詳細(xì)的分析,提出了此滑坡的治理措施與施工建議,希望通過此例能為類似的滑邊坡治理設(shè)計(jì)提供清晰的治理思路。
2 滑坡現(xiàn)狀
經(jīng)查閱相關(guān)資料表明,1994年該地段產(chǎn)生滑坡,影響范圍長約400m,寬約100m,影響范圍內(nèi)出現(xiàn)了開裂、塌滑、塌陷、及滑坡前緣隆起等現(xiàn)象。2009年4月23日,為滿足機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建建設(shè)需要,需在原滑坡地段修建巡場(chǎng)道路。于是對(duì)原地段進(jìn)行填方加寬工作。6月發(fā)現(xiàn)坡體向后部(現(xiàn)有跑道方向)滑動(dòng),且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。勘察表明,該滑坡影響地段與1994年原滑坡地段基本一致,滑坡體長約300m,寬約110~120m,滑坡影響范圍內(nèi)出現(xiàn)了開裂、塌滑及滑坡前緣隆起等現(xiàn)象。
滑坡主要發(fā)育于跑道南端人工填方邊坡內(nèi),目前仍處于蠕動(dòng)變形階段,滑坡體主滑方向近東西向,滑坡體前緣及后緣共發(fā)育6條裂縫,編號(hào)L1~L6。其中:L1、L2總體呈南北向發(fā)育,為滑坡后緣裂縫,L3呈圓弧形發(fā)育, L4、L5、L6沿水溝發(fā)育,為滑坡前緣裂縫。
邊坡主要位于西邊坡填方區(qū)除滑坡區(qū)域以外其他填方地段,主要為人工填方邊坡,目前邊坡區(qū)未發(fā)現(xiàn)有裂縫及其它變形跡象,處于穩(wěn)定狀態(tài)。
3 滑坡分析
3.1滑坡形成原因的分析
地形條件:該處原始地貌為一斜坡地帶,斜坡坡度0°~5°,坡度較緩,但在1993~1994年機(jī)場(chǎng)建設(shè)過程中,該處進(jìn)行了較厚的大面積填方,填方工作完成后,該地段形成由東向西傾斜的填方邊坡,填方邊坡坡比為1:5。在機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工作時(shí),仍須在該處進(jìn)行填方,填方邊坡坡比為1:2~1:3.5,需在原填方邊坡上繼續(xù)填土。因此,該地段存在邊坡失穩(wěn)的地形因素。
地層結(jié)構(gòu):滑坡地層主要為人工填筑土、粘土、含有機(jī)質(zhì)粘土、泥炭質(zhì)土,其下為粉質(zhì)粘土及卵石。粘土層為該區(qū)“硬殼層”,但該層較薄,局部地段缺失;含有機(jī)質(zhì)粘土為該區(qū)軟弱層,該層也隨地形由東向西緩傾,傾角0.6°~1.0°,且該層具有孔隙比大、強(qiáng)度低、透水性差、具高靈敏度及高壓縮性,在該層上部進(jìn)行較大厚度的大面積填方,易使該層產(chǎn)生大面積的塑性變形,甚至剪切破壞。這是邊坡產(chǎn)生變形以至形成滑坡的內(nèi)在因素。
地表水、地下水條件:由于勘察區(qū)內(nèi)上部為較厚的大面積填土,其荷載超過了下臥軟弱層含有機(jī)質(zhì)粘土的強(qiáng)度,加之軟土層中水不易排出,形成一定的孔隙水壓力,使軟土層的強(qiáng)度下降,導(dǎo)致下臥軟弱層發(fā)生大面積的塑性變形,甚至剪切破壞形成滑坡。滑坡后緣已將填土發(fā)生剪切破壞,填土中表現(xiàn)有南北向的拉張裂縫平行發(fā)育。地表水(主要為大氣降水)沿裂縫入滲,降低了土體強(qiáng)度,因人工填筑土①層、粘土②層、含有機(jī)質(zhì)粘土③層滲透性能差,滲水在裂縫內(nèi)富集,地下水長期滲(逕)流也導(dǎo)致滑動(dòng)帶的形成并加速了滑動(dòng)帶的貫通。這是引起邊坡變形,最終形成滑坡的主要外部因素。
3.2滑(邊)坡的反演分析與穩(wěn)定性驗(yàn)算
通過對(duì)勘察報(bào)告的土層物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演分析,可驗(yàn)證參數(shù)是否與實(shí)際情況相符,確定設(shè)計(jì)需采用的土層物理力學(xué)參數(shù)。而通過穩(wěn)定性驗(yàn)算來確定滑坡體所處的狀態(tài)及是否需要采取措施。因此,滑(邊)坡的反演分析與穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)滑(邊)坡的治理是非常重要的。
3.2.1 滑坡反演分析與穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)以上分析,針對(duì)滑坡布置的斷面,勘察揭露滑坡周界較清晰,滑動(dòng)面(帶)主要位于含有機(jī)質(zhì)粘土③層內(nèi),據(jù)此進(jìn)行滑坡的穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算。
依據(jù)取樣進(jìn)行的浸水快剪試驗(yàn)結(jié)果與95年勘察報(bào)告提供的滑坡驗(yàn)算指標(biāo),依據(jù)調(diào)查及查閱相關(guān)資料恢復(fù)原滑坡地形及原貌,通過對(duì)12--12′斷面進(jìn)行滑坡反算,得出斷面12---12′卸載前穩(wěn)定系數(shù)為0.93,卸載后穩(wěn)定系數(shù)為0.98,與實(shí)際情況相吻合,從而根據(jù)土實(shí)驗(yàn)分析指標(biāo)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn),確定本次滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算指標(biāo),參見表一:
結(jié)合滑坡現(xiàn)狀條件下的變形破壞情況,在不考慮地下水、地震、加載等因素的影響條件下,滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明滑體處于極限平衡狀態(tài),若在雨季暴雨、地震等因素的影響下,滑體的穩(wěn)定性會(huì)大幅降低,將有向后緣、深部發(fā)展的可能,因此對(duì)滑坡地段必須采取相應(yīng)的治理措施。
3.2.2 邊坡反演分析與穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)以上分析,針對(duì)邊坡布置的斷面,破壞模式為沿第四系地層內(nèi)部弱面滑移,據(jù)此進(jìn)行邊坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算。依據(jù)取樣進(jìn)行的浸水快剪試驗(yàn)結(jié)果,采用工程類比法及反分析法,根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn),確定各潛在滑移面的驗(yàn)算強(qiáng)度指標(biāo),參見表一:
經(jīng)過驗(yàn)算,結(jié)合邊坡現(xiàn)狀條件下的變形破壞情況,在不考慮地下水、地震、加載等因素的影響條件下,現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.18~1.25,這表明邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài),但安全儲(chǔ)備不足。考慮8°地震狀態(tài)下,邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.80~0.82,表明邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài),且目前填方工作尚未全部結(jié)束,在以后填方荷載及工程狀態(tài)下,為確保邊坡的穩(wěn)定,建議對(duì)邊坡地段采取相應(yīng)的防治措施。按相關(guān)規(guī)范、規(guī)程,邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)建議按1.25考慮。
表 一 |
巖土名稱
及代號(hào) |
天然重度γ(kN/m3) |
邊坡驗(yàn)算指標(biāo) |
滑坡驗(yàn)算指標(biāo) |
粘聚力c |
內(nèi)摩擦角φ |
粘聚力c |
內(nèi)摩擦角φ |
人工填筑土① |
20.5 |
12.0 |
5.5
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10 |
5 |
粘土② |
19.5 |
13.0 |
5.0 |
12 |
4 |
含有機(jī)質(zhì)粘土③ |
18.5 |
9.0 |
3.0 |
8.5 |
2.2 |
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4 滑(邊)坡治理方案與施工注意事項(xiàng)
4.1滑(邊)坡治理方案
根據(jù)穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果、現(xiàn)場(chǎng)踏勘的實(shí)際情況及方案評(píng)審,同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、便于施工等各方面的因素,經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,最終確定采用CFG樁+系統(tǒng)排水的治理方案。
通過對(duì)滑(邊)坡中上部土體進(jìn)行長螺旋CFG樁處理,對(duì)土體進(jìn)行改良,提高土體的C、Φ值。當(dāng)置換率m=6.4%時(shí),取用CFG樁的C=400kPa,φ=35°,滑坡處理范圍滑帶土有機(jī)質(zhì)粘土(3)層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可以提高到C=33.6kPa,φ=4.57°。邊坡處理范圍有機(jī)質(zhì)粘土(3)層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可以提高到C=34kPa,φ=5.36°。通過上述加固處理,在8度抗震設(shè)防的情況下,滑、邊坡的穩(wěn)定系數(shù)k≥1.05,可滿足規(guī)范要求。可保證該位置機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工作的順利進(jìn)行。
具體處理措施:
滑坡部分:采用長螺旋CFG樁對(duì)滑坡中上部約60.0m寬度范圍進(jìn)行處理,樁徑400mm,正方形布置,間距1.4X1.4m,樁身須穿過③層有機(jī)質(zhì)粘土、③1層泥炭質(zhì)土,且進(jìn)入其下的好土層不小于1.0m,平均有效樁長約17.0m。
邊坡部分:采用長螺旋CFG樁對(duì)邊坡中上部約30.0m寬度范圍進(jìn)行處理,樁徑400mm,正方形布置,間距1.4X1.4m,樁身須穿過③層有機(jī)質(zhì)粘土、③1層泥炭質(zhì)土,且進(jìn)入其下的好土層不小于1.0m,平均有效樁長約17.5m。
4.2施工注意事項(xiàng)
1、滑坡治理施工期間,應(yīng)對(duì)滑坡體進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),及時(shí)預(yù)測(cè)滑坡活動(dòng)的情況,以指導(dǎo)施工并保持滑體穩(wěn)定,變形監(jiān)測(cè)宜延續(xù)到施工結(jié)束一定時(shí)間,延續(xù)時(shí)間的長短應(yīng)根據(jù)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果確定。
2、對(duì)治理后的坡面及坡體上做好植被護(hù)坡,以美化環(huán)境。
3、施工過程中,處理深度宜揭至承壓含水層卵石④層頂板上一定深度。
4、旋噴樁施工過程中,應(yīng)做好泥漿處理,及時(shí)將泥漿運(yùn)出或在現(xiàn)場(chǎng)短期堆放后作土方運(yùn)出。
5 小結(jié)
一旦發(fā)生滑邊坡失穩(wěn),便可能會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至人員的傷亡。因此在進(jìn)行滑邊坡治理設(shè)計(jì)時(shí),要秉持嚴(yán)肅嚴(yán)格態(tài)度,對(duì)滑邊坡治理設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān),方案盡量做到安全、經(jīng)濟(jì)、合理。
參考文獻(xiàn)(References):
【1】機(jī)場(chǎng)跑道南端邊滑坡勘察報(bào)告書與設(shè)計(jì)說明,2009.
【2】張玉芳等.邊坡病害及治理工程效果評(píng)價(jià)北京:科學(xué)出版社,2009
【3】滑坡的分析與防治.鐵道部科學(xué)研究院西北研究所,譯.北京:中國鐵道出版社,1987