沿山道路滑坡地质灾害的评价与防治

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  【摘 要】滑坡地质灾害是道路沿山布线常常会遇到的地质灾害类型之一,处置不当会对周边居民的生活、生产造成巨大影响。本文结合南京江北新区沿山大道的滑坡问题,对滑坡的基本特征和稳定性进行分析,并对两种处置方案进行对比分析,根据因地制宜,技术可行,经济合理的原则,确定采用锚杆格构的治理措施。
  【關键词】道路工程;滑坡;稳定性;防
  一、工程概况
  南京江北新区为国家级产业转型升级、新型城镇化和开放合作示范新区,是南京都市圈和苏南地区的新增长极,也是长江经济带和长江三角洲的重要发展支点。沿山大道是江北新区老山休闲板块的中轴线,并实现宁连、宁通、宁淮、宁合快速对接,对江北新区经济的发展、促进老山旅游资源的开发具有重要的推动意义。
  据调查,沿山大道沿线边坡为修筑坡脚道路工程切坡形成,边坡高度较高,坡度较大,坡面植被发育较旺盛,浅部多为松散坡积物,稳定性较差。在雨水等外力的影响下,边坡极易失稳并导致地质灾害的发生。在经历2015年汛期的多次强降雨后,沿山大道北侧部分地段发生了滑坡地质灾害,威胁着周边居民及行人的安全。为了消除地质灾害隐患,保证沿山大道沿线边坡周边居民及行人的生命财产安全,提高沿山大道沿线可视区的地质环境,对该边坡的地质灾害治理工作已刻不容缓。因此,需要在查明该边坡地质环境条件、坡面和坡体特征,分析边坡变形情况、边坡稳定性和发展趋势、危害程度的基础上,提出合理的地质灾害治理方案,为滑坡治理工程的设计工作提供科学依据。
  二、地质灾害基本特征及稳定性分析
  (一)地质灾害基本特征
  滑坡区域位于沿山大道北侧,老山南侧,珍珠泉旅游区西南侧,属构造剥蚀的丘陵地貌,地形起伏较大,周边多山坳。根据周边地层露头调查,治理滑坡区岩性主要为第四系上更新统(Q3)粉质粘土和白垩系上统赤山组的泥质粉砂岩,粉质粘土柱状节理发育,降水易入渗,泥质粉砂岩遇水易软化,这些因素影响了坡体的稳定性,在强降雨影响下,极易发生滑坡地质灾害[1]。
  沿山大道北侧石佛社区赵家洼滑坡地质灾害紧邻沿山大道,滑坡周界清晰,滑面走向220°,平面上呈不规则椭圆形。滑坡后缘高程34m,呈该滑坡圈椅状;前缘高程18m,呈圆弧状,坡体平均坡度27°,局部直立。主滑段最大高差16m,主滑线长约35m,滑坡区最宽250m,坡面面积约6900㎡,滑体平均厚度4.5m,总体积约31050m?,属于小型土质滑坡。因早期道路修筑对坡体切坡及强降雨的影响下,滑坡区主滑段已发生滑动,对坡脚、坡面排水沟、道路围栏等造成严重破坏,威胁着行人及车辆的生命财产安全。
  (二)稳定性分析评价
  1.滑坡稳定性影响因素
  根据调查,拟治理滑坡区坡体以粉质粘土为主。土结构松散、节理发育,在地表水入渗情况下,极易软化形成软弱带,抗剪强度急剧降低,导致坡体沿软弱带滑动。另外,调查区为丘陵地区,当地形坡度达到一定条件时,在外界因素作用下,往往引发滑坡地质灾害。
  根据勘查情况分析,诱发滑坡的外界因素主要为以下两个方面:
  (1)坡脚开挖(切坡)
  早期修筑江浦沿山公路时对山体边坡进行了开挖切坡,开挖切坡使坡脚形成临空面,削弱了坡脚的支撑力、改变了坡体的应力状态和地下水的渗流场,破坏了坡体原有的平衡状态,在地震及强降雨等诱因影响下,坡体易发生滑动,形成牵引式滑坡。
  (2)降水
  持续性的强降水是诱发该处滑坡地质灾害的最重要因素[2]。降水渗入坡体并在潜在滑带聚积,软化了滑带岩土,增高地下水位和滑带土的孔隙水压力,减小其抗剪强度和阻滑力,滑体饱水增大其重力和下滑力,已开裂的坡体裂缝中灌水还可以产生静水压力。因此,水的作用往往是诱发滑坡的重要因素[3]。
  2.滑坡稳定性分析
  根据现场调查,在滑坡区主滑段选取主剖面,采用圆弧滑动法同时结合现场坡体的基本特征进行稳定性评价,拟治理滑坡区主滑段已发生剧滑,滑坡后缘及剪出口明显。因此,可利用圆弧滑动法,限定滑弧三点自动搜索滑动面。结合区域地质经验及岩性特征,确定自重工况和暴雨工况下稳定性计算的相关参数取值见表1,滑坡稳定系数及稳定性评价结果见表2。
  根据《滑坡防止工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)的要求,结合表2的计算结果可知,在自重工况下,滑坡区主滑面处于基本穩定状态;在暴雨工况下,主滑面处于不稳定状态。
  本次调查结果表明,滑坡区的主滑段已发生明显滑动,坡体已发生较大滑移,势能得到释放,在自重工况下坡体基本稳定,土体在重力作用下压密固结,但在强降雨状态下滑坡会复活呈现不稳定状态。结合稳定性分析,可得结论:在自重工况下滑坡区处于基本稳定状态;但在暴雨工况下,滑坡区安全储备不足,很有可能发生滑动,引发滑坡地质灾害。
  三、道路滑坡的防治与方案比选
  (一) 防治目标与设计原则
  通过对沿山大道北侧滑坡进行地质灾害综合治理,彻底消除治理区地质灾害隐患,保障周边居民生命财产安全。在具体的滑坡抗滑方案设计中,应遵循安全可靠、技术可行经济合理、经济效益、社会效益、生态效益相统一的原则[4]。坚持以人为本,消除崩塌地质灾害隐患,保障潜在滑坡体及相关部位整治后的安全性与稳定性,按永久工程设计。本工程设计方案在现场调查踏勘的基础上进行治理设计,充分考虑边坡的稳定性和安全性,避免人为诱发再次滑坡,采用合理可行的方法达到彻底消除地质灾害隐患的效果。根据场区地势现状,结合自然条件和边坡治理设计要求,本设计尽可能节约成本,充分考虑所采用技术的经济合理性,以期以较低的成本达到较好的治理效果。在设计过程中,结合本工程实际情况,充分利用类似滑坡地质灾害治理设计的经验,以期治理工程达到良好效果;整体设计突出社会效益,兼顾经济效益,为周边人民造福,为浦口区的可续发展创造条件。   (二)防治工程方案对比
  治理措施总的原则应以人民生命财产安全为本,以安全、有效、经济为出发点,力争投入最小资金,发挥最大的工程效益,消除边坡的安全隐患,确保边坡体的永久稳定[5]。
  综合分析边坡周边环境,岩土条件和边坡特征等因素,本着“安全可靠、经济合理、技术可行、施工快捷”的边坡设计原则,根据场地地质环境条件,本次滑坡地质灾害治理制定了两套比选方案。方案一,对拟治理边坡局部削坡,坡面修整的土方可用于坡脚回填压脚,并在底部设置挡墙,坡体采取锚杆格构的方式治理,以消除地质灾害隐患;方案二,对该拟治理边坡清除坡面滚石及危岩体,坡体下部采用抗滑桩的方式进行地质灾害治理,桩径2m,桩长10m,每隔3m设置抗滑桩,以消除地质灾害隐患。
  方案一的施工包括人工清坡、削坡减载、锚杆格构、回填压脚、坡脚挡土墙等几项内容,采用人工的方式对削坡减载及回填压脚所形成的坡面进行清理,清除坡面上的浮石,保证坡面平整,人工清坡5400㎡;对边坡中上部局部陡立处采用25°削坡减载,以削除坡面上部潜在崩塌岩体,同时形成平整坡面,为后期坡面绿化提供条件,削坡方量1600 m?;设计采用锚杆格构的方式对坡体进行加固。格构采用矩形布置,纵横向间距均为3m,锚杆为全长黏性型,锚杆孔径130mm,锚杆长15m,总工程量9300m,格构采用300mm×300mm,总工程量365m?;利用削坡减载石料对边坡中下部进行回填压脚,以保证坡脚稳定,同时形成平整坡面,为后期坡面绿化提供条件,回填压脚坡度15°~20°,压脚方量1600m?;坡脚处设立1m高的混凝土挡墙,埋深0.5m,长250m,混凝土方量240m?;中上部削坡,会对周边居民的苗木造成破坏,坡顶处存在三处通讯电线杆,需进行维护。
  方案二的施工包括人工清坡、抗滑桩设置两部分,采用人工的方式对削坡减载及回填压脚所形成的坡面进行清理,清除坡面上的浮石,保证坡面平整,人工清坡7000㎡;坡脚设置一排抗滑桩,桩径2m,桩长10m,每隔3m设置,抗滑桩总体积2620m?;因削坡坡顶线后退影响,目前坡体上部紧邻坡顶线的附近居民的苗木园林需要破坏;同时坡顶处有三处通讯电线杆,削坡时将暂时无法使用。
  方案一采用人工清坡、削坡、锚杆格构、挡土墙等措施进行地质灾害治理,能有效的消除地质灾害隐患,使边坡长久稳定,工程总造价约481万元,方案二采用清坡、抗滑桩进行边坡地质灾害治理,工程总造价约627.4万元。方案一混凝土用量较小,施工噪声、扬尘等对周边居民影响较小,且工程造价较小。方案二需大量钢筋混凝土用量,施工噪声、扬尘等污染严重,且对周边居民日常生活影响较大。尽管方案二能保证滑坡区的整体稳定,由于抗滑桩设置在坡脚处,则很难保证坡体中上部发生局部小型滑坡,同时方案二存在越顶的潜在可能性,工程造价较为昂贵。综上所述,根据因地制宜,技术可行,经济合理的原则,本地质灾害治理措施推荐采用方案一。
  四、结束语
  沿山大道北侧滑坡地质灾害隐患严重,威胁到周边居民和行人的生命財产安全,危害性较大。通过对该区进行地质灾害综合治理,可彻底消除边坡潜在的地质灾害隐患,可消除边坡对周边行人生命财产的潜在威胁,同時可以减少因汛期影响引发滑坡地质灾害导致的经济损失,还能提高该地区的景观效果,具有良好的社会和经济效益。
  参考文献:
  [1] 王鹏, 黄山. 山西某公路深路堑路段滑坡治理[J]. 四川建材, 2016, 42(12):141-142.
  [2] 顾战宇. 元坝某井场进场道路2号滑坡稳定性分析及防治对策[J]. 地质灾害与环境保护, 2015, 26(1):15-19.
  [3] 肖波. 边坡滑坡工程治理的地质勘查与防治措施[J]. 广东科技, 2014(10):161-162.
  [4] 马景洋. 滑坡的稳定性分析与治理措施[J]. 江西建材, 2014(15):131-132.
  [5] 周玲, 张丽梅. 滑坡治理抢险工程设计探讨[J]. 中国建材科技, 2014(2):147-149.
  作者简介:
  张寻(1990.8—),江苏南京人,助理工程师,主要从事路桥工程的设计工作。
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