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摘要:贵州山区工程建设难免遇到高陡的人工边坡,且往往会遇到边坡地基存在下伏软弱土层情况,若处理不当,对边坡长期稳定埋下较大隐患,甚至造成边坡在较短时间内失稳而发生滑坡、崩塌等地质灾害,对工程建设造成较大影响甚至严重后果。
关键词:边坡;软弱土层;稳定性;教训深刻。
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
1 前言
在贵州山区,由于地形地貌及地质条件的复杂性,工程建设难免遇到较为高陡的挖填方边坡,且往往会遇到边坡地基存在下伏软弱土层情况,若不加以处理或处理措施不当,对边坡长期稳定埋下较大隐患,甚至造成边坡在较短时间内失稳而发生滑坡、崩塌等地质灾害。就此根据本人所作贵州盘县香田220kV变电站工程谈点体会。
香田220kV变电站为贵州盘南地区的一个新建电源支撑点,建设规模为3×180MV,位于老盘县县城西南方约35km的乐民镇境内,于2009年06月初开始破土动工。在项目土建施工接近尾声、电气安装全面铺开阶段的2010年06月26日夜里,当地突降暴雨且持续时间较长,导致变电站东侧填方边坡中段于次日凌晨发生了滑坡。
为了查明滑坡的背景条件、类型和诱发成因,分析评价发展趋势及其危害程度和范围,以便及时进行工程治理,确保变电站后续施工顺利进行,及变电站投运后的长期安全稳定运行,工程人员在充分利用、分析前期勘测成果资料的基础上,对滑坡进行了专项勘测。
2 地形地貌
变电站原始地貌为一箕状地形,中部为低洼、宽缓、梯田状缓坡,自然坡度5~8°,最大高差近22m。箕口地段近平,由于地势最低,为施工场平最高填方边坡地段,滑坡即发生于此。按设计方案,该填方边坡采用的是坡率法处理措施,坡率允许值为1:1.75,施工完成后最大高差10.1m,其上部为变电站围墙,内侧为110kV构架及其设备支架场地。
3 滑坡形态特征及岩土构成
经勘测,滑坡区域高差10m,滑坡主滑轴线长37m,滑动方向NE85°,滑坡宽40m,滑体最厚9.6m,主滑轴线地段坡面坡度约14°,滑坡后壁最高3.5m,滑体方量估算约6000m3,滑坡前缘鼓丘突出,鼓丘最高处高出原始地面1.6m,鼓丘前侧发育有两条长埂,反应出滑坡共发生了三次较明显的整体滑移。
据前期勘测设计资料,发生滑坡地段为原始地层下伏软弱土分布最厚区域(近8m厚),主要为淤泥和粉质粘土。为确保该地段填方边坡的长期稳定性,设计方案要求对边坡构成危害隐患范围内的软弱土层采取清除并用大渣置换处理措施。但是现场钻探取芯揭示,施工单位并未按照设计方案要求实施,在整个发生滑坡地段地基中仍存在2.5~3.4m层厚的软弱土,除局部零星可见几块渣石外,未铺垫一层完整的抗滑大渣,上部回填层大都为较为松散的素填土。
5 滑坡成因及机制
滑坡的成因是受多方面因素影响的,根据勘察及试验成果,经假设多种潜在滑动面计算分析,滑坡成因主要为:
淤泥及软土:由于绝大部分换填土未按设计方案实施,在回填土下普遍存在软土(淤泥或粉质粘土),致使软土在上部回填土荷载的作用下被剪切破坏,形成滑坡,是滑坡产生的主导因素。
未铺设抗滑大渣:回填土下未按设计方案要求铺设抗滑大渣,加上回填土松散、孔隙比大,使得局部回填土与基岩面形成一储水结构面,软化了接触面的强度指标,利于滑坡的产生,是滑坡产生的内在原因之一。
暴雨:通过进一步调查核实,场地地下水主要为少量饱和软土中的孔隙水和基岩裂隙水,渗入成因,无长期稳定的泉(或井)出露。但是,由于长时间的强降雨,站区内大量积水通过未固化的回填地面下渗,并通过松散的回填土向滑坡地段渗流形成动水压力,同时造成滑体自重增加、土体强度降低,利于滑坡产生,是滑坡产生的诱发因素。
回填土松散:回填土未经碾压密实,致使回填土孔隙比较大,利于储水和渗水流动,使土体自重加大和形成动水压力,为滑坡的产生提供了条件。钻探采取岩芯直观地反应出回填土的基本特征,与所做测试试验结果相吻合,充分揭示了该土层的基本特性:土体松散不均,孔隙比较大,含水率较高,塑性偏软,抗剪强度较低。
总之,滑坡的产生主要受以上四个因素的制约和影响。换填不彻底是主因,暴雨是使滑坡得以實现的诱因,施工回填未按要求进行碾压密实为滑坡提供了条件。
6 滑床
为了查明滑坡特性,工程地质人员在对滑坡及其周边进行认真细致的地质测绘调查和勘探测试,经初步分析认为,滑体潜在的滑动面主要为回填土与原状土接触面和未换填的软土与基岩接触面。
通过进一步分析鉴别判定,滑移面为未换填的软土与基岩接触面,滑床为基岩。据滑坡轴剖面3个钻探取芯揭示,该地段下伏软土底部0.4~1.0m厚的土体,可见因滑动剪力作用所造成的、淤泥与粉质粘土沿滑移方向错位重叠、或揉擦混合扰动明显痕迹,充分揭示出滑移面附近土体特征。
7 滑坡治理
综合测试试验成果,结合现场岩土勘探鉴别及地方经验,工程应用按最不利条件考虑,并采用反算法对滑带土残余抗剪强度进行反复换算,最终确定滑带土及基岩物理力学指标,
并依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)第5章,对滑坡稳定性进行分析计算
确定在勘测期滑坡的稳定安全系数为Ks1=0.91,滑坡仍处于蠕滑状态。 据现场观测,在滑坡发生后的15天内,当地又连续降了几场大雨,每场大雨过后,滑坡均有所蠕动,不下雨时则相对稳定,滑坡动态与计算的稳定安全系数关系相符,必须尽快采取治理措施。
工程人员结合现场岩土工程条件,通过认真细致的多方案分析计算比对后,确定采用抗滑桩治理方案,对抗滑桩体结构及其布置方案进行了设计计算,设计资料及时交付施工单位实施,并在施工过程中严把质量关。
滑坡治理并按要求恢复边坡至今已一年多,据了解,在今年夏、秋季节,当地雨水较往年丰富,处理后的滑坡地段边坡经受了多次持续时间较长的大到暴雨考验均完好无损,说明对滑坡的治理措施是切实可靠的。
10 结论
上述实例中的滑坡是完全可以避免的。前期勘测资料明确指出滑坡地段下伏软土范围及其危害性,设计方案也明确提出了处理措施。但是,由于对施工质量及其监控不力,对大气降雨造成的渗流危害作用估计不充分,施工场地内未采取有效的截流防渗措施,教训是深刻的。
工程人员在对工程建设中产生的挖填方边坡稳定性应进行切实充分的分析判断,采取可靠处理措施。特别是对于存在下伏软弱土层的边坡地基,更应认真对待,对所采取的处理措施及其施工过程必须严把质量关,且不能掉以轻心或抱侥幸心理,否则将对工程建设造成较大影响甚至严重后果。
参考文献
建设部.建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
国土资源部.滑坡防治工程勘查规范(DZ/T0218-2006)[S].北京:中国标准出版社,2006.
铁道部.铁路路基支挡结构规范(TB10025-2006J127-2006)[S].北京:中国铁道出版社,2006.
李宗元.岩土工程治理手册[M].辽宁:辽宁科学技术出版社,1993.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程施工图设计阶段岩土工程勘测报告[R].2009.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程边坡专项岩土工程勘测报告[R].2010.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程边坡专项抗滑桩设计计算书[R].2010.
作者:王强,1958年1月年出生,贵州省遵义市人,工程师,在贵州电力设计研究院从事工程地质工作.
关键词:边坡;软弱土层;稳定性;教训深刻。
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
1 前言
在贵州山区,由于地形地貌及地质条件的复杂性,工程建设难免遇到较为高陡的挖填方边坡,且往往会遇到边坡地基存在下伏软弱土层情况,若不加以处理或处理措施不当,对边坡长期稳定埋下较大隐患,甚至造成边坡在较短时间内失稳而发生滑坡、崩塌等地质灾害。就此根据本人所作贵州盘县香田220kV变电站工程谈点体会。
香田220kV变电站为贵州盘南地区的一个新建电源支撑点,建设规模为3×180MV,位于老盘县县城西南方约35km的乐民镇境内,于2009年06月初开始破土动工。在项目土建施工接近尾声、电气安装全面铺开阶段的2010年06月26日夜里,当地突降暴雨且持续时间较长,导致变电站东侧填方边坡中段于次日凌晨发生了滑坡。
为了查明滑坡的背景条件、类型和诱发成因,分析评价发展趋势及其危害程度和范围,以便及时进行工程治理,确保变电站后续施工顺利进行,及变电站投运后的长期安全稳定运行,工程人员在充分利用、分析前期勘测成果资料的基础上,对滑坡进行了专项勘测。
2 地形地貌
变电站原始地貌为一箕状地形,中部为低洼、宽缓、梯田状缓坡,自然坡度5~8°,最大高差近22m。箕口地段近平,由于地势最低,为施工场平最高填方边坡地段,滑坡即发生于此。按设计方案,该填方边坡采用的是坡率法处理措施,坡率允许值为1:1.75,施工完成后最大高差10.1m,其上部为变电站围墙,内侧为110kV构架及其设备支架场地。
3 滑坡形态特征及岩土构成
经勘测,滑坡区域高差10m,滑坡主滑轴线长37m,滑动方向NE85°,滑坡宽40m,滑体最厚9.6m,主滑轴线地段坡面坡度约14°,滑坡后壁最高3.5m,滑体方量估算约6000m3,滑坡前缘鼓丘突出,鼓丘最高处高出原始地面1.6m,鼓丘前侧发育有两条长埂,反应出滑坡共发生了三次较明显的整体滑移。
据前期勘测设计资料,发生滑坡地段为原始地层下伏软弱土分布最厚区域(近8m厚),主要为淤泥和粉质粘土。为确保该地段填方边坡的长期稳定性,设计方案要求对边坡构成危害隐患范围内的软弱土层采取清除并用大渣置换处理措施。但是现场钻探取芯揭示,施工单位并未按照设计方案要求实施,在整个发生滑坡地段地基中仍存在2.5~3.4m层厚的软弱土,除局部零星可见几块渣石外,未铺垫一层完整的抗滑大渣,上部回填层大都为较为松散的素填土。
5 滑坡成因及机制
滑坡的成因是受多方面因素影响的,根据勘察及试验成果,经假设多种潜在滑动面计算分析,滑坡成因主要为:
淤泥及软土:由于绝大部分换填土未按设计方案实施,在回填土下普遍存在软土(淤泥或粉质粘土),致使软土在上部回填土荷载的作用下被剪切破坏,形成滑坡,是滑坡产生的主导因素。
未铺设抗滑大渣:回填土下未按设计方案要求铺设抗滑大渣,加上回填土松散、孔隙比大,使得局部回填土与基岩面形成一储水结构面,软化了接触面的强度指标,利于滑坡的产生,是滑坡产生的内在原因之一。
暴雨:通过进一步调查核实,场地地下水主要为少量饱和软土中的孔隙水和基岩裂隙水,渗入成因,无长期稳定的泉(或井)出露。但是,由于长时间的强降雨,站区内大量积水通过未固化的回填地面下渗,并通过松散的回填土向滑坡地段渗流形成动水压力,同时造成滑体自重增加、土体强度降低,利于滑坡产生,是滑坡产生的诱发因素。
回填土松散:回填土未经碾压密实,致使回填土孔隙比较大,利于储水和渗水流动,使土体自重加大和形成动水压力,为滑坡的产生提供了条件。钻探采取岩芯直观地反应出回填土的基本特征,与所做测试试验结果相吻合,充分揭示了该土层的基本特性:土体松散不均,孔隙比较大,含水率较高,塑性偏软,抗剪强度较低。
总之,滑坡的产生主要受以上四个因素的制约和影响。换填不彻底是主因,暴雨是使滑坡得以實现的诱因,施工回填未按要求进行碾压密实为滑坡提供了条件。
6 滑床
为了查明滑坡特性,工程地质人员在对滑坡及其周边进行认真细致的地质测绘调查和勘探测试,经初步分析认为,滑体潜在的滑动面主要为回填土与原状土接触面和未换填的软土与基岩接触面。
通过进一步分析鉴别判定,滑移面为未换填的软土与基岩接触面,滑床为基岩。据滑坡轴剖面3个钻探取芯揭示,该地段下伏软土底部0.4~1.0m厚的土体,可见因滑动剪力作用所造成的、淤泥与粉质粘土沿滑移方向错位重叠、或揉擦混合扰动明显痕迹,充分揭示出滑移面附近土体特征。
7 滑坡治理
综合测试试验成果,结合现场岩土勘探鉴别及地方经验,工程应用按最不利条件考虑,并采用反算法对滑带土残余抗剪强度进行反复换算,最终确定滑带土及基岩物理力学指标,
并依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)第5章,对滑坡稳定性进行分析计算
确定在勘测期滑坡的稳定安全系数为Ks1=0.91,滑坡仍处于蠕滑状态。 据现场观测,在滑坡发生后的15天内,当地又连续降了几场大雨,每场大雨过后,滑坡均有所蠕动,不下雨时则相对稳定,滑坡动态与计算的稳定安全系数关系相符,必须尽快采取治理措施。
工程人员结合现场岩土工程条件,通过认真细致的多方案分析计算比对后,确定采用抗滑桩治理方案,对抗滑桩体结构及其布置方案进行了设计计算,设计资料及时交付施工单位实施,并在施工过程中严把质量关。
滑坡治理并按要求恢复边坡至今已一年多,据了解,在今年夏、秋季节,当地雨水较往年丰富,处理后的滑坡地段边坡经受了多次持续时间较长的大到暴雨考验均完好无损,说明对滑坡的治理措施是切实可靠的。
10 结论
上述实例中的滑坡是完全可以避免的。前期勘测资料明确指出滑坡地段下伏软土范围及其危害性,设计方案也明确提出了处理措施。但是,由于对施工质量及其监控不力,对大气降雨造成的渗流危害作用估计不充分,施工场地内未采取有效的截流防渗措施,教训是深刻的。
工程人员在对工程建设中产生的挖填方边坡稳定性应进行切实充分的分析判断,采取可靠处理措施。特别是对于存在下伏软弱土层的边坡地基,更应认真对待,对所采取的处理措施及其施工过程必须严把质量关,且不能掉以轻心或抱侥幸心理,否则将对工程建设造成较大影响甚至严重后果。
参考文献
建设部.建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
国土资源部.滑坡防治工程勘查规范(DZ/T0218-2006)[S].北京:中国标准出版社,2006.
铁道部.铁路路基支挡结构规范(TB10025-2006J127-2006)[S].北京:中国铁道出版社,2006.
李宗元.岩土工程治理手册[M].辽宁:辽宁科学技术出版社,1993.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程施工图设计阶段岩土工程勘测报告[R].2009.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程边坡专项岩土工程勘测报告[R].2010.
贵州电力设计研究院. 香田220kV变电站工程边坡专项抗滑桩设计计算书[R].2010.
作者:王强,1958年1月年出生,贵州省遵义市人,工程师,在贵州电力设计研究院从事工程地质工作.