论文部分内容阅读
作者简介:
蒋小权(1987—),工程师,硕士,主要从事岩土设计、地质灾害治理等工作;
卢 波(1987—),工程师,主要从事岩土设计、地质灾害治理等工作;
黄日仙(1992—),工程师,主要从事施工现场技术、质量管理工作。
文章以田林县G324国道某滑坡抢险处治工程为例,根据当地实际情况,进行了滑坡抢险处治的方案设计,并对其进行了验算,通过监测分析验证了处治的效果,可为同类工程设计提供指导性建议。
牵引式滑坡;锚筋桩;排水工程;施工监测
U418.5+5A140474
0 引言
田林县G324国道于渭架沟下游南东方向山间冲沟以填方路基形式呈大角度相交通过,道路呈现出两端高起中间低缓的形态,而位于南东端冲沟处则是该路段路面高程的最低位置。道路宽约7.0 m,双向两车道,两侧为1.0 m×1.0 m盖板排水边沟,沿道路两侧顺坡纵向布设,未见有侧向排水出口,排水边沟多年未清理,积累了较多砂土及其他杂物,已堵塞不通,部分路段区域由于后期建设改造已破坏并完全切断,基本起不到排水作用。
受连续数日强降雨等恶劣天气因素影响,G324国道沿线富裕小区西侧发生滑塌破坏,造成国道辅道已完全坍塌破坏,管线断裂,滑塌后形成15 m高的临空面,对人民生命财产造成了巨大损失,严重危及道路安全。
本文以该滑坡为例,结合当地的工程地质条件,给出设计方案及施工建议,为滑坡抢险处治工程提供一定的指导意见。
1 工程地质条件
1.1 地形地貌
滑坡路段地处广西丘陵至云贵高原的过渡地带,属中低山地貌,垂直高度差异明显(20°~50°),植被茂密。国道路基滑坡段由南东向北西跨山间冲沟展布,为道路修建时山体,层峦叠嶂,丘陵起伏。G324国道路东侧为低山,东高西低,高程约为290~590 m,由自然坡角开挖填筑而成,主要以黏土、全、强、中风化泥质粉砂岩组成,填土厚度约为15~20 m。
1.2 地层岩性
根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果,场地内地层主要由第四系人工堆积层(Qml)、第四系残积层(Qel)、三叠系中统兰木组(T2l)强风化及中风化泥质粉砂岩地层组成。根据室内试验,各土层相关试验参数如表1所示。
1.3 地质构造
勘察区场地内未发现区域性断裂构造、软弱破碎带及大型褶皱,场地区域地质较稳定,场地下伏为三叠系中统兰木组地层(T2l),测得岩层产状为344°/SW∠60°。
1.4 水文地质
滑坡区国道对面是三条冲沟,暴雨条件下,三条冲沟的雨水迅速流经国道,并流至滑坡体内,水势迅猛,汇水量大,滑坡区域积水深度达0.5~1.0 m。同时,居民生活用水因排水系统不完善,疏排不畅通,大部分会渗流至滑坡区域,最终淤积在滑坡区域内。
1.5 滑面参数分析及反算
田林县乐里镇G324国道沿线富裕小区西侧发生牵引式滑坡破坏,滑移后临空面高达15 m,滑坡后缘距行车道仅有4 m,严重危及G324国道及行车安全。针对现状条件下填方路堤自稳情况,结合勘察、测斜数据成果资料,利用GEO5 2018版软件按已知滑動面及安全系数,以计算滑动面剪切参数c、φ值为计算目标,反演验算结果见表2,为岩土设计提供滑面参数值。
2 设计方案
2.1 设计总体简介
田林县乐里镇G324国道沿线富裕小区西侧发生滑坡破坏后,临空面较大,为确保道路及通行安全,位于临空面侧应设计支挡结构防护,因此本设计中所需要解决主要问题有:
(1)道路支挡分项工程:采用锚筋桩设计方案,拟采用锚筋桩组成棚架体系对潜在滑坡体进行锚固,桩长锚入下伏基岩中,确保道路行车安全。
(2)道路排水设计分项工程:道路排水采用疏截排相结合的方式进行,即道路两侧排水沟重新疏通,加设进水口(箅子),纵向增设排水管道,充分收集地表水,横向加设排水箱涵、管涵截流,并做好上下游的排水工程接驳。
2.2 支挡工程设计
2.2.1 支挡设计
支挡方案实施前,首先对治理区域滑坡表面采用防水土工布(膜)覆盖,有效地防治雨水对滑坡面直接冲刷而引起的坍塌,坡顶坡脚做好截排水设施[1-3]。
沿国道临空面侧设置4排锚筋桩,锚筋桩顶设计桩面板连接。锚筋桩间距及排距均为1.5 m,锚筋束由4根C32钢筋+1根48×3.5 mm无缝钢管构成,桩长24 m,锚入桩面板0.40 m,锚筋桩顶设计锚定板,48×3.5 mm钢管出露0.15 m。基底硬化后,锚筋桩孔钻入深度23.60 m,锚孔直径不低于200 mm。桩面板长72.60 m,宽5.10 m,厚0.50 m,采用C20@150双向双层钢筋网布设,每10.50 m设伸缩缝一道,沥青麻絮填塞,桩面板上恢复原排水沟及路面。锚筋桩平面布置图见图1,剖面图见图2。
2.2.2 支挡结构验算
利用GEO5 2018版中的土质边坡稳定性分析模块,根据典型断面计算非正常工况Ⅰ(暴雨工况)下的整体稳定性,计算模型和计算结果见图3。
根据土层信息,锚筋桩支挡结构方案在最不利滑动面作用下,稳定性系数能达到《公路滑坡防治设计规范》[4](JTG/T 3334-2018)表5.2.3中安全系数正常工况≥1.20、非正常工况≥1.10的要求,锚筋桩的各项内力计算均能满足规范要求。具体计算结果见表3。
2.3 排水工程
G324国道东侧山体汇水量巨大,特别是渭架沟,基本排至G324国道上。为了有效缓解G324国道的排水压力,排水方案总体思路如下:(1)在排水上游渭架沟山间冲沟出口设置截水沟、沉砂池、集水井等截流约50%的地表水体,通过排水管接入城市管道,排至江边,这段截排水系统由水利治理单位设计;(2)未能截流的地表水体,将沿地表排至G324国道,再沿国道汇入排水边沟,由排水边沟及新设雨水管道收集排入箱涵,最终汇入城市管网。 2.3.1 雨水量计算
区内雨水量采用百色市暴雨强度计算公式见式(1)和下页表4:
q=2 995.381×[1+0.62×lg(P)](t+12.271)0.769(1)
式中:q——暴雨强度(L/s·ha);
P——设计重现期;
t——降雨历时(min),t=t1+mt2;
t1——地面集水时间(min);
流量公式见式(2):
Q=ΨqF(2)
式中:Q——雨水设计流量(L/s);
Ψ——径流系数,径流系数按地块覆盖情况定,服务范围内,采用综合径流系数Ψ=0.65,其中道路、各种屋面径流系数Ψ=0.9,可下渗地面径流系数Ψ=0.4,公园、绿地径流系数Ψ=0.2;
F——汇水面积(ha)。
2.3.2 排水工程设计方案
根据上述计算成果和处治范围,G324国道区域排水设施治理如下:(1)疏通G324国道两侧排水沟,使雨水能有效地汇集排放;(2)沿G324国道垂直设置2.5 m×2.5 m过水箱涵及滑坡低点处横向设雨水管道,贯通国道两侧排水沟,有效截流排水沟中雨水向侧向排入城市雨水管网,满足排水能力要求;(3)改造国道两侧边沟,增设进水口,有效收集地表水,缩短排泄时间,提高排水能力;(4)沿G324国道滑坡侧增设雨水管道及相关进水口和检查井等配套设施,由南北向箱涵中排放,进水口沿绿化带侧设置,可增加地表水的收集能力。排水工程设计平面图见图4。
3 监测结果
为了确保施工质量及后续运营工作,自滑坡治理施工准备开始,即对滑坡路段进行位移等变形监测。深层测斜监测共设3个测斜孔,测斜孔按顺序根据监测工作进度循环监测。截至20190831共监测27孔次(643.5 m·次)。
根据各测斜孔的变形速率进行统计,得出各测斜孔变形速率最大值、最小值、平均值及周累计变形最大值,详细统计数据见表5。根据各测斜孔变形速率数据,参照《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》[5](DZ /T 0221-2006)附录F表F.1绘制变形趋势曲线图(详见图5),可见整体变形速率较小,变形趋势曲线较为平缓。在滑坡治理施工后,深层测斜成果曲线揭示滑动面附近有一定的波动,但滑坡的变形趋势平缓,在可控范围内,说明该滑坡的处治措施是合理的。
4 结语
本文以田林县G324国道某滑坡抢险处治工程为例,在研究了工程的地质条件后,根据当地实际情况,进行了滑坡抢险处治的方案设计并对设计方案进行了验算,然后通过监测验证处治的效果,得出以下三点结论:
(1)该滑坡为牵引式滑坡,滑坡已经产生破坏,滑移后临空面高达15~20 m,滑坡后缘距行车道仅有4 m,严重危及G324国道及行车安全,需要及时处治。
(2)根据当地的工程地质条件,采用锚筋桩进行加固,同时加以道路排水设计,将地表水尽快排出,减少滑坡变形。
(3)施工过程中严格对滑坡路段进行位移等变形监测。监测结果表明,滑坡变形缓慢,趋于平稳,说明“锚筋桩+排水设计”的加固措施是有效的。
[1]GB 50086-2015,岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范[S].
[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技术规范[S].
[3]JTG3363-2019,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[4]JTG / T 3334-2018,公路滑坡防治设计规范[S].
[5]DZ /T 0221-2006,崩塌、滑坡、泥石流监测规范[S].
蒋小权(1987—),工程师,硕士,主要从事岩土设计、地质灾害治理等工作;
卢 波(1987—),工程师,主要从事岩土设计、地质灾害治理等工作;
黄日仙(1992—),工程师,主要从事施工现场技术、质量管理工作。
文章以田林县G324国道某滑坡抢险处治工程为例,根据当地实际情况,进行了滑坡抢险处治的方案设计,并对其进行了验算,通过监测分析验证了处治的效果,可为同类工程设计提供指导性建议。
牵引式滑坡;锚筋桩;排水工程;施工监测
U418.5+5A140474
0 引言
田林县G324国道于渭架沟下游南东方向山间冲沟以填方路基形式呈大角度相交通过,道路呈现出两端高起中间低缓的形态,而位于南东端冲沟处则是该路段路面高程的最低位置。道路宽约7.0 m,双向两车道,两侧为1.0 m×1.0 m盖板排水边沟,沿道路两侧顺坡纵向布设,未见有侧向排水出口,排水边沟多年未清理,积累了较多砂土及其他杂物,已堵塞不通,部分路段区域由于后期建设改造已破坏并完全切断,基本起不到排水作用。
受连续数日强降雨等恶劣天气因素影响,G324国道沿线富裕小区西侧发生滑塌破坏,造成国道辅道已完全坍塌破坏,管线断裂,滑塌后形成15 m高的临空面,对人民生命财产造成了巨大损失,严重危及道路安全。
本文以该滑坡为例,结合当地的工程地质条件,给出设计方案及施工建议,为滑坡抢险处治工程提供一定的指导意见。
1 工程地质条件
1.1 地形地貌
滑坡路段地处广西丘陵至云贵高原的过渡地带,属中低山地貌,垂直高度差异明显(20°~50°),植被茂密。国道路基滑坡段由南东向北西跨山间冲沟展布,为道路修建时山体,层峦叠嶂,丘陵起伏。G324国道路东侧为低山,东高西低,高程约为290~590 m,由自然坡角开挖填筑而成,主要以黏土、全、强、中风化泥质粉砂岩组成,填土厚度约为15~20 m。
1.2 地层岩性
根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果,场地内地层主要由第四系人工堆积层(Qml)、第四系残积层(Qel)、三叠系中统兰木组(T2l)强风化及中风化泥质粉砂岩地层组成。根据室内试验,各土层相关试验参数如表1所示。
1.3 地质构造
勘察区场地内未发现区域性断裂构造、软弱破碎带及大型褶皱,场地区域地质较稳定,场地下伏为三叠系中统兰木组地层(T2l),测得岩层产状为344°/SW∠60°。
1.4 水文地质
滑坡区国道对面是三条冲沟,暴雨条件下,三条冲沟的雨水迅速流经国道,并流至滑坡体内,水势迅猛,汇水量大,滑坡区域积水深度达0.5~1.0 m。同时,居民生活用水因排水系统不完善,疏排不畅通,大部分会渗流至滑坡区域,最终淤积在滑坡区域内。
1.5 滑面参数分析及反算
田林县乐里镇G324国道沿线富裕小区西侧发生牵引式滑坡破坏,滑移后临空面高达15 m,滑坡后缘距行车道仅有4 m,严重危及G324国道及行车安全。针对现状条件下填方路堤自稳情况,结合勘察、测斜数据成果资料,利用GEO5 2018版软件按已知滑動面及安全系数,以计算滑动面剪切参数c、φ值为计算目标,反演验算结果见表2,为岩土设计提供滑面参数值。
2 设计方案
2.1 设计总体简介
田林县乐里镇G324国道沿线富裕小区西侧发生滑坡破坏后,临空面较大,为确保道路及通行安全,位于临空面侧应设计支挡结构防护,因此本设计中所需要解决主要问题有:
(1)道路支挡分项工程:采用锚筋桩设计方案,拟采用锚筋桩组成棚架体系对潜在滑坡体进行锚固,桩长锚入下伏基岩中,确保道路行车安全。
(2)道路排水设计分项工程:道路排水采用疏截排相结合的方式进行,即道路两侧排水沟重新疏通,加设进水口(箅子),纵向增设排水管道,充分收集地表水,横向加设排水箱涵、管涵截流,并做好上下游的排水工程接驳。
2.2 支挡工程设计
2.2.1 支挡设计
支挡方案实施前,首先对治理区域滑坡表面采用防水土工布(膜)覆盖,有效地防治雨水对滑坡面直接冲刷而引起的坍塌,坡顶坡脚做好截排水设施[1-3]。
沿国道临空面侧设置4排锚筋桩,锚筋桩顶设计桩面板连接。锚筋桩间距及排距均为1.5 m,锚筋束由4根C32钢筋+1根48×3.5 mm无缝钢管构成,桩长24 m,锚入桩面板0.40 m,锚筋桩顶设计锚定板,48×3.5 mm钢管出露0.15 m。基底硬化后,锚筋桩孔钻入深度23.60 m,锚孔直径不低于200 mm。桩面板长72.60 m,宽5.10 m,厚0.50 m,采用C20@150双向双层钢筋网布设,每10.50 m设伸缩缝一道,沥青麻絮填塞,桩面板上恢复原排水沟及路面。锚筋桩平面布置图见图1,剖面图见图2。
2.2.2 支挡结构验算
利用GEO5 2018版中的土质边坡稳定性分析模块,根据典型断面计算非正常工况Ⅰ(暴雨工况)下的整体稳定性,计算模型和计算结果见图3。
根据土层信息,锚筋桩支挡结构方案在最不利滑动面作用下,稳定性系数能达到《公路滑坡防治设计规范》[4](JTG/T 3334-2018)表5.2.3中安全系数正常工况≥1.20、非正常工况≥1.10的要求,锚筋桩的各项内力计算均能满足规范要求。具体计算结果见表3。
2.3 排水工程
G324国道东侧山体汇水量巨大,特别是渭架沟,基本排至G324国道上。为了有效缓解G324国道的排水压力,排水方案总体思路如下:(1)在排水上游渭架沟山间冲沟出口设置截水沟、沉砂池、集水井等截流约50%的地表水体,通过排水管接入城市管道,排至江边,这段截排水系统由水利治理单位设计;(2)未能截流的地表水体,将沿地表排至G324国道,再沿国道汇入排水边沟,由排水边沟及新设雨水管道收集排入箱涵,最终汇入城市管网。 2.3.1 雨水量计算
区内雨水量采用百色市暴雨强度计算公式见式(1)和下页表4:
q=2 995.381×[1+0.62×lg(P)](t+12.271)0.769(1)
式中:q——暴雨强度(L/s·ha);
P——设计重现期;
t——降雨历时(min),t=t1+mt2;
t1——地面集水时间(min);
流量公式见式(2):
Q=ΨqF(2)
式中:Q——雨水设计流量(L/s);
Ψ——径流系数,径流系数按地块覆盖情况定,服务范围内,采用综合径流系数Ψ=0.65,其中道路、各种屋面径流系数Ψ=0.9,可下渗地面径流系数Ψ=0.4,公园、绿地径流系数Ψ=0.2;
F——汇水面积(ha)。
2.3.2 排水工程设计方案
根据上述计算成果和处治范围,G324国道区域排水设施治理如下:(1)疏通G324国道两侧排水沟,使雨水能有效地汇集排放;(2)沿G324国道垂直设置2.5 m×2.5 m过水箱涵及滑坡低点处横向设雨水管道,贯通国道两侧排水沟,有效截流排水沟中雨水向侧向排入城市雨水管网,满足排水能力要求;(3)改造国道两侧边沟,增设进水口,有效收集地表水,缩短排泄时间,提高排水能力;(4)沿G324国道滑坡侧增设雨水管道及相关进水口和检查井等配套设施,由南北向箱涵中排放,进水口沿绿化带侧设置,可增加地表水的收集能力。排水工程设计平面图见图4。
3 监测结果
为了确保施工质量及后续运营工作,自滑坡治理施工准备开始,即对滑坡路段进行位移等变形监测。深层测斜监测共设3个测斜孔,测斜孔按顺序根据监测工作进度循环监测。截至20190831共监测27孔次(643.5 m·次)。
根据各测斜孔的变形速率进行统计,得出各测斜孔变形速率最大值、最小值、平均值及周累计变形最大值,详细统计数据见表5。根据各测斜孔变形速率数据,参照《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》[5](DZ /T 0221-2006)附录F表F.1绘制变形趋势曲线图(详见图5),可见整体变形速率较小,变形趋势曲线较为平缓。在滑坡治理施工后,深层测斜成果曲线揭示滑动面附近有一定的波动,但滑坡的变形趋势平缓,在可控范围内,说明该滑坡的处治措施是合理的。
4 结语
本文以田林县G324国道某滑坡抢险处治工程为例,在研究了工程的地质条件后,根据当地实际情况,进行了滑坡抢险处治的方案设计并对设计方案进行了验算,然后通过监测验证处治的效果,得出以下三点结论:
(1)该滑坡为牵引式滑坡,滑坡已经产生破坏,滑移后临空面高达15~20 m,滑坡后缘距行车道仅有4 m,严重危及G324国道及行车安全,需要及时处治。
(2)根据当地的工程地质条件,采用锚筋桩进行加固,同时加以道路排水设计,将地表水尽快排出,减少滑坡变形。
(3)施工过程中严格对滑坡路段进行位移等变形监测。监测结果表明,滑坡变形缓慢,趋于平稳,说明“锚筋桩+排水设计”的加固措施是有效的。
[1]GB 50086-2015,岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范[S].
[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技术规范[S].
[3]JTG3363-2019,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[4]JTG / T 3334-2018,公路滑坡防治设计规范[S].
[5]DZ /T 0221-2006,崩塌、滑坡、泥石流监测规范[S].