路基边坡滑坡整治Word文档下载推荐.docx
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最远裂缝距中线80cm;
潜在滑坡范围距中线150m.比较严重地段为k243+200~+400m段。
与此同时,在2001年6月以后,因连续降雨,使k243+320~+420段滑坡发展加速。
地面开裂增大,部分路基坍塌。
滑坡面发展至路基以下约10m处。
严重影响了路基稳定。
2.滑坡产生的原因
若将滑坡面分为Ⅰ号坡和Ⅱ号坡,具体产生原因如下:
Ⅰ号滑坡:
①南溪河强裂下切作用形成的30º
~40º
高陡边坡;
②由土石界面、构造挤压面组成的软弱结构面发育;
③人类活动及地下水的作用。
且在Ⅰ号滑坡范围内,沿路基标高范围内有大量地下水溢出,使路基碎石土松软、承载力降低。
Ⅱ号滑坡:
①散体结构风化岩体是滑坡形成的物质基础;
②人工切坡形成陡峭临空面是滑坡形成的主要因素;
③坡顶部大量农田水的入渗,加剧了滑坡的形成与发展。
根据滑坡分析和云南地质工程勘察院提供的该滑坡工程地质勘察报告:
Ⅰ号滑坡总面积约6500m2,滑体厚7.2m~10.8m,平均厚度9m;
Ⅱ号滑坡总面积约为2800m2(其中活动滑块为9000m2)。
虽然说滑体数量一般,但若清刷,将牵引后缘山体更大的滑动,不但难以治理,还会造成大量经济损失,所以应对滑体进行整治。
3.滑坡的治理方案
经过对该滑坡体成因分析,并充分考虑路基稳定及治标治本的原则,进行方案设计。
3.1方案Ⅰ为抗滑桩、抗滑挡土墙、排水系统、植物防护。
3.1.1加固措施的技术原理
(1)用人工挖孔,然后插入钢筋笼,再浇注混凝土,形成了桩来增加抗滑整体性。
(2)排水沟:
鉴于滑体松散,表水易于渗入,对滑坡构成威胁,故在各级平台及消坡范围外侧作数道排水沟;
同时,在Ⅰ、Ⅱ滑块内各布设一条纵向急流槽,以截住地表水漫流、入渗。
(3)路基回填及盲沟:
对Ⅰ号滑坡范围内受地下水影响造成的松软路基土采用回填的方法,并布置盲沟疏导地下水。
(4)种草:
以防止坡面被雨水冲刷,风化剥落为目的。
3.1.2方案的处治
(1)k243+150~+310根据计算土压力的方法,将滑坡体沿主轴方向取单宽土条(一米宽)进行受力分析,根据滑坡体的地质剖面图,从滑坡体的后沿起,沿着主轴方向,把滑动山体分成若干条块,分别计算出每个条块的山体重量、滑面长度、滑面与水平的交角等,从最上面的第一条块开始计算其下滑力F1,计算第二条块下滑力F2时,将第一条块推力下,作为外力,这样自上而下依次进行计算,直至最下面的那个条为止。
计算公式如下:
Fi=KWiSinαi-FWiCosαi-cLi+Ei-1+Cos(αi-1-αi)-Ei-1fSin(αi-1-αi)
式中Fi—第I条块山体的剩余下滑力
K—安全系数,取1.25
Wi—第I条块山体的重量;
αi—第I条块山体滑面在水平角面的夹角;
αi-1—第I-1条块山体滑面与水平面的夹角;
C—粘聚力;
Li—第I条块山体滑面长度;
F—滑面摩擦系数;
Ei-1—第I-1条块山体下滑力。
按上述公式进行下滑力计算,若第I条块的Fi计算结果为负值时,则表明该条块已无下滑力,山体稳定。
本滑体按上述公式计算得出k243+150~+310断面的下滑力最大,为Fn=650kN/m,
根据上述计算结果对抗滑桩进行布置,具体如下:
在距下行线右侧路基边缘至桩外侧约10m处的一级平台布设25棵矩形抗滑桩,桩距为6m,面尺寸为2.75×
1.5m者,悬臂为5m,锚固段长6m,截面为2.5×
1.5m者,悬臂长7.5m,锚固段长6m,同时,在一级平台下面再布置抗滑桩总数100棵左右。
鉴于Ⅰ号滑块内地下水丰富,沿路基标高附近有大量地下水溢出,所以在灌注抗滑桩前要先挖降水井,其断面尺寸直径为1.2m的圆形,设计采用2个16.5m深、2个20.5m深的降水井,又因Ⅰ号滑坡滑面位于路面标高山下,且山体破碎,风化强烈,在此范围内抗滑桩的桩长适当延长。
(2)设置抗滑挡墙。
设置抗滑桩整体稳定以后,可能还会在局部产生坍塌,造成不良的影响。
所以在坡脚设置挡土墙,在设置挡土墙的时候,因为挡土墙的类型很多,为了适应当地的地形、地质条件及经济要求,采用了普通重力式挡土墙,其几何尺寸为高2.6m,宽2.58m,墙身高2.5m,墙顶宽1.8m,用这种设计增加了墙身的稳定,且因其墙面胸坡很陡,下墙墙背仰斜,所以可以减小墙的高度,减少开挖工作量,避免过份牵动山体的稳定,有时还可以利用台后净空拦截落石。
(3)排水沟:
排水沟是路基的强度与稳定性的关键,如果排水沟没有合理的布设,那么对边坡的其它做法都是无效的,所以应根据路基排水设计的一般原则,排水设计要因地制宜,全面规划,因势利导,综合治理,讲究实效,注意经济,并充分利用有利地形和自然体系;
其在各种路基排水沟的设置,应注意与水田水利配合,必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径,以防农业用水影响路基稳定,并做到路基排水有利于农田排灌;
设计前必须进行调查研究,查明水源与地质条件,重点路段要进行排水系统的全面规划,考虑路基排水与桥涵布置相配合,地下排水与地面排水相配合,各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合,做到综合治理和分期修建;
路基排水要注意附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利条件布设人工沟渠,减少排水沟的防护与加固工程;
路基排水要结合当地水文条件和道路等级具体情况,注意就地取材,以防为主,既要稳固适用,又必须讲究经济效益。
由上述原则及排水沟的重要性,在每级平台上及活动滑块外缘设排水沟,引向磨黑及元江端滑坡边缘排水沟,虽然说排水沟的断面形式为梯形,由于此处的地形其水沟的断面为矩形,沟底宽0.4m,深0.3m,浆砌片石厚0.3m;
平台水沟也采用该尺寸。
(4)植物防护:
因为此滑坡地段植被稀少,岩体破碎,风化强烈,呈散体结构,适用于种草,种草的目的是依靠比较发达的根系,深入土层,使表土固结;
防止扬尘风蚀;
植被阻滞地面径流,阻止冲刷,有利于水土保持,对于协调自然环境、改善气候,增进道路绿化都有很好的作用。
还有我国资料表明:
平均每10m2的森林,可吸收每人每天呼出的二氧化碳和供给氧气;
平均每25m2的草坪,可吸收完一人呼出的二氧化碳。
联邦德国资料:
草坪的扬尘浓度为裸露地面的1/5;
每公顷的云杉林,每年可阻止和吸收空气的灰尘达32t。
另外,种草是一种施工简单、造价经济的有效坡面防护的方法。
所以坡面的植物防护不但可以预防边坡的剥落、碎落、冲刷、沟刷、坍落及表土滑等常见危害而且对于协调环境、改善气候、增进道路绿化等都有积极作用,此外还有利于交通安全。
3.2方案Ⅱ为锚索灌注桩、抗滑桩、排水系统、地面防护
3.2.1方案的技术原理
(1)固结滑动上部及Ⅱ号滑坡滑体为中等厚度(平均厚度为9m)的松散堆积碎石土,碎石成分为板岩,粒径一般为5~8m,含量40~60%,粉质粘土充填,土颗粒间粘聚差,该土体经滑移解体后呈松散状,且有地下水作用,滑体沿风化基岩面滑动。
而Ⅰ号滑坡大部分滑体为松散~碎裂结构板岩强风化体组成,该岩体受构造挤压及区域变质作用影响,岩体破碎,风化作用强烈,大部分原岩结构面已经破坏,因此,采用锚柱可达到固结滑体与滑面,预防与治理滑坡的目的,是治本的措施,其在孔中插入钢筋束、浇注成钢筋混泥土锚柱,对滑体起销键作用,增加了抗滑的整体性;
并且锚柱与固结的岩土体构成挡墙作用;
锚柱顶端用钢筋混泥土杆连接,构成框架,使单桩变成群桩受力,增加了抗滑力;
连接杆并作坡面防护工程。
(2)路基回填及盲沟;
对Ⅰ号滑坡范围内受地下水影响造成的松软路基土,采用回填的方法,并布置盲沟疏导地下水。
(3)排水沟和种草同方案Ⅰ。
3.2.2解决治理方案
(1)k243+150~+310段上坡
在右侧路基边缘桩外约10m处的一级平台上先布设一排抗滑桩。
紧挨桩后用钻机打几排与水平方向呈10º
~45º
的斜孔(如图所示),然后插入钢筋笼,其压入水泥浆,再放置钢索,防止桩坑壁坍塌,其中,在Ⅱ号滑块的后面布设压浆锚柱,上限以能进浆、地面不变形、不泄浆为度。
扩散半径约2~3m,水与水泥重量比一般为1:
1,根据进浆情况,可浓可稀。
根据这种方法来改善岩土体物理、力学性质,减少土压力。
孔深平均为14m,孔深进入4~6m,同时,为确保清坡后的滑坡外观质量,压浆锚柱孔位可作适当调整,在坡面上按上述交错布置、调整后,各平台压浆锚柱排间距为3~9m。
因受各级平台宽度制约,压浆锚柱有所增加,总量尽力控制不变。
当锚索孔与抗滑桩冲突时孔位可据地形条件作适当调整,滑体上抗滑桩的截面尺寸为2.75×
1.5m,桩长15.5m,其余各桩的截面尺寸为2.5×
1.5m,桩长13.5m,桩距中对中为6m。
(2)连接杆:
锚柱顶端用0.2×
0.2m钢筋混泥土杆连接,构成框架,使单桩变成群桩受力,增加了抗滑力。
把Ⅰ号滑坡范围内受地下水影响造成的松软路基挖去,换以强度较强的砂、碎石、灰土或素土,以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类,并予压实。
其砂垫层的作用,可提高承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀,消除膨胀土的胀缩作用,还有其作用排水固结、素土垫层,可以消除湿陷性黄土3.0m深度范围内的湿陷性。
当路基回填后,由于地下水的作用,达不到预测的效果,还要对路基边坡进行设置盲沟的处治,其构造比较简单,横断面成矩形,亦可做成上宽下窄的梯形:
沟壁倾斜度约1:
0.2,底宽b与深度h大到为1:
3,深约为1.0~1.5m,则底宽约0.3~0.5m。
盲沟的底部中间填以粒径(3~5m)的碎石,其缝隙大,水可在缝隙中流动,粗粒碎石两侧和上部,按一定比例分层,填以较细粒径的颗粒。
逐层粒径比例达到按6倍递减。
(4)植物防护与排水沟同方案Ⅰ。
4.方案比较
4.1施工难度比较
施工中抗滑桩与方案Ⅱ中的锚索锚固均为特殊作业,但工序简单,技术要求方案Ⅱ较高,工程量较小。
方案Ⅰ中的施工采用人工挖孔,工程进度慢,工期比方案Ⅱ长,而作业面也比方案Ⅱ大。
4.2工程质量效果比较
采用预压力锚索桩加固其作用原理是:
预压力锚索是通过锚索将软弱、松劲、不稳定岩体锚固在深层稳定的岩体上,防止其离层滑脱;
锚索桩的作用原理是通过在滑坡舌部施作桩基阻止滑坡体推斜剪断,桩顶通过预压力锚索锚固于深层稳定的岩体上。
这种方案的采用起到固结滑动面的作用,减小了下滑力,而抗滑桩虽然施工相对方便,但是不能固结滑动面,且能减少下滑力。
如果滑坡滑体的滑坡面重量加大时,桩可能会被滑体推斜剪断。
用锚索锚固的边坡,再加固连接杆连接,使单桩变成群桩受力,与抗滑挡土墙不干涉,所以质量效果没有方案Ⅱ好。
4.3经济比较
方案Ⅰ工程预算表
工程名称
单位
单价(元)
数量
合价(元)
抗滑桩
M
4125
1574
6492750
7号混泥土
M3
300
283.5
85050
浆砌水沟
157.78
1020
160935.6
碎石盲沟
120
214.5
25740
种草
M2
70
400
28000
挡土墙
600
160
96000
合计
6888475.6
因为方案Ⅱ用锚索锚固,在钻孔到一定深度后,可能会发现比较大的裂缝,所以在灌浆过程中,混凝土的数量仅能估算。
其工程造价表为:
方案Ⅱ工程预算表
挖孔灌柱桩
4000
1892
7568000
25号混泥土
1237500
钢筋
T
2000
10
20000
钢索
7000
14
98000
9438175.6
4.4环保比较
这两种治理方案有着相同的环保效果。
主体工程结束后进行绿化种草,美化环境。
农田水利和生态环境不受到破坏。
没有大规模的开挖边坡,土石方数量少,造成水土流失的可能性小;
方案Ⅰ同方案Ⅱ都起到了美化环境、水土保持的效果。
5.确定治理方案
经上述方案施工难易、工程质量、经济、环保等综合比较,方案Ⅰ与方案Ⅱ有利也有弊,但是为了一次根治,不留后患,方案Ⅱ的治理效果较为好,所以选择方案Ⅱ。
在方案Ⅱ的治理过程中,做下列施工要求:
钻孔采用风动干钻施工方法,不能采用水钻。
钻孔时要求回次采取率达到90%,以此来确定不稳定岩体厚度,滑动面位置等。
并根据钻孔揭示的实际地质情况对锚孔长度作适当调整,保证锚孔平均深14m,在钻孔施工中要及时测量钻孔的斜度,必要时每5m测一次,如果发现孔斜应立即纠正。
还必须保证钻机开孔角度应与水平面呈20°
角,其误差不得超过±
2°
。
钻机定点就位后锚索水平方向孔距误差不大于5cm,垂直方向孔距误差不得大于10cm,钻孔时如遇岩体破碎地层可采用套管跟进。
采用高压风洗孔,防止孔底被岩屑挤占,要求钻孔长度应比设计多钻50cm。
当钻孔完后对锚索进行制作和安装,锚索采用6根φ15.24mm的高强度,低松弛钢铰线制作。
自由端涂强力防腐涂料,并套聚乙烯塑料管,确保防腐效果。
并且锚索制作长度应比设计长度增加150cm的张拉段。
钢铰线还必须平顺,不能相互交叠成螺旋形,以防张拉时钢铰线受力不均匀,锚索沿轴线方向每隔5m交叉布置一道以防扩张箍环。
使钢铰线有一定的间隙,保证注浆时浆液能将锚索内空隙填充密实,使钢铰线得到充分握裹和保护。
水泥浆采用525号普通硅酸盐水泥,水泥浆体抗压强度大于等于25Mpa,拌制时掺入早强剂,注浆过程采用自孔底一次有压技术注浆,空气从锚孔内排出,注浆管可以留在锚索内,也可以在注浆完后将其抽出,都不影响其效果。
但是注浆必须有一定的压力,保证浆液能沿裂隙渗透,要达到地面不变形,不泄浆为度,使锚索与周围岩层固结成一体,保证锚索在张拉时不被拔出,起到稳定固结滑动面的作用。
锚索固结滑坡体,主要是通过连接杆来实现的,因此要求连接杆要有足够的强度,本段滑坡处治连接杆为C20#的钢筋混凝土,平面尺寸为0.8m×
11.2m×
0.6m,钢垫板尺寸为20cm×
20cm×
2cm对锚索的张拉,要求待钢筋混凝土连接杆浇筑一个月以后进行。
排水沟的横断面形式一般采用梯形,尺寸大小应经过水力水文计算选定。
但是由于当地的地质,地形条件的限制,而设置成矩形。
水沟的边坡坡度约为1:
1~1:
1.5。
排水沟的位置,可根据需要并结合当地地形等条件而定,离路基尽可能远些,距路基坡脚不宜小于3~4m,平面上应力求直捷,需要转弯时亦应尽量圆顺,做成弧形,其半径不宜小于10~20m,连续长度宜短,一般不超过500m。
排水沟水流注入其他沟渠或水道时,应使原水道不产生冲刷或淤积,通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交,交角不大于
45°
,排水沟应具有合适的纵坡,以保证水流畅通,不致流速太大而产生冲刷,亦不可流速太大而形成淤积。
种草:
适用边坡坡度不陡于1:
1,如果大于1:
1的,在未钻孔之前,应先改变边坡坡度,草的品种,应适应当地自然条件,最好是根系发达,叶茎低矮,多年生长,几种草籽混种。
其边坡可使用嵌草地砖成片布置或草皮灌木相间布置国。
植物搭配可选择吸尘,吸声品种,色彩搭配适度、悦目。
6.施工注意事项:
(1)浇注锚柱时,必须插捣密度。
(2)压浆锚柱孔设计单位水泥用量为0.27T/m,考虑到该滑坡体地质条件复杂,裂隙发育,碎石土空隙率高的特点,水泥单位用量可能增加,施工中应在确保将浆充填滑体空隙及滑面的前提下,尽量减少浆液损失。
应加强现场监理工作,确保注浆质量与签认水泥用量。
(3)连接杆的钢筋必须与锚柱顶都牢固焊接。
7.结论:
路基滑坡直接影响到路基的稳定,因此必须对滑坡地段进行有效处治。
在进行滑坡处治前,应对滑坡体所处地理位置、土质等情况进行分析,以了解滑坡产生的原因,从而制订出滑坡施工处治的有效措施。
当挖方路基边坡的滑体不大时,可采用开挖阶梯减重,抗滑桩、挡土墙或锚索、锚固的方法进行处治,以便使路基边坡稳定。
采用抗滑桩时,桩身必须滑动面以下要求的深度;
采用修建挡土墙时,其基础必须置于滑动面以下的硬岩层上。
同时,应该修筑明沟、暗沟排除地下水。
滑坡较大时,可采用修筑抗滑挡墙、锚固桩和抗滑桩、预应力、锚索等方法进行处理。
这些方法都必须将其基础置于滑动面以下的硬岩层上或达到设计要求的深度,同时修筑明沟、排水涵管或集水井排除地下水或建截水沟截断。
对填方路堤的滑坡,一般可采用反压土方或修建挡土墙防护等方法处理;
滑坡较大时,可采用钢筋混凝土锚固桩,预压力锚索方法因地制宜采用。
所有构造物基础必须置于滑动面以下的硬岩层上或达到设计要求的深度。
在处治好主体以后,不管是挖方边坡还是填方边坡,为了防止扬尘风蚀和地面径流,可采用植被阻滞地面的方法,不但可以阻止冲刷,还有利于水土保持,另外还可以在协调自然环境,改善气候,加强道路绿化等方面起到积极作用。
此外,在进行路基滑坡治理的过程中,除了考虑自然因素外,还要重视人为的因素。
对待同一滑坡问题时,有多种不同的处理方法,但无论采用那一种处理措施,都离不开对工程质量效果,投资效果,环境效果的分析评论。
要在理论知识的指导下结合工程实际,最终制定合理的治理方案。
致谢:
本文的完成受到指导老师刘远才的大力支持,在此表示衷心的感谢!
同时受到了杨平、陈兴志等以及其它同学的大力支持,在此一并表示感谢!
参考文献:
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〈2〉.《简明公路施工手册》杨文渊主编人民交通出版社
〈3〉.《公路工程施工及验收标准规范汇编》人民交通出版社
〈4〉.高等教材《桥涵水文》吴应辉主编人民交通出版社1988
〈5〉.高等教材《土质学与土力学》洪毓康主编人民交通出版社1999
〈6〉.交通部标准《公路路基施工技术规范》(JTJ033-95)人民交通出版社1996
〈7〉.《路基设计原理与计算》周宪华姚代禄合编人民交通出版社
〈8〉.《云南交通科技》第9期2002年5月
〈9〉.交通部标准《排水设计规范》(JTJ018-97)人民交通出版社1998
〈10〉.《地基处理手册》中国建筑工业出版社
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