程心意,劉 彬,侯炳紳,黃 瑞,李 銳

(長江巖土工程總公司,湖北武漢 430010)

三峽庫區(qū)某居民點(diǎn)高切坡變形體治理方案設(shè)計(jì)實(shí)例

程心意,劉 彬,侯炳紳,黃 瑞,李 銳

(長江巖土工程總公司,湖北武漢 430010)

在高切坡防治設(shè)計(jì)實(shí)踐中,提出工程治理措施和截排水并重,再加以專業(yè)監(jiān)測掌握防治效果的治理思路。以三峽庫區(qū)某居民點(diǎn)高切坡治理方案的研究為例,探討高切坡工程治理措施。

變形體;切腳臨空;抗滑樁

1 工程概況

三峽庫區(qū)某居民點(diǎn)高切坡因自然邊坡穩(wěn)定條件受到破壞,下部切腳臨空,加上所處的順向斜坡的特殊地質(zhì)條件,邊坡自2005年起已產(chǎn)生變形。2007年5月以來,變形加劇,變形范圍擴(kuò)大,導(dǎo)致高程410 m處產(chǎn)生嚴(yán)重拉裂,三棟民房已產(chǎn)生變形,安全受到嚴(yán)重威脅。如果變形繼續(xù)發(fā)展,將可能形成變形體。一旦這種情況發(fā)生,坡腳的城市主干道交通將會受到嚴(yán)重影響,變形體后緣及兩側(cè)居民的生命財(cái)產(chǎn)也將受到嚴(yán)重威脅。高切坡變形體平面布置圖見圖1。

1.1 變形體基本特征

變形體前后緣寬80 m左右,中部稍寬,約110 m,縱長160 m,平面面積1.44×104m2,體積11.52×104m3。變形體中部地形坡度較緩,坡度16°左右,高程375 m以下地形較陡,坡度36°左右;后部高程417 m以上,坡度26°～27°,高程375～417 m之間,地形坡度24°左右。

1.2 變形體物質(zhì)組成

變形體物質(zhì)主要為坡殘積層,其物質(zhì)主要為碎塊石夾土,黃—黃灰色,碎塊石成分主要為含泥灰?guī)r及泥灰?guī)r,多呈中風(fēng)化,次棱角狀,塊徑10～30 cm不等,少量>100 cm,碎塊石含量約60%～80%,厚度3.84～10 m。

1.3 水文地質(zhì)條件

變形體為斜坡地帶,地表排水條件良好。變形體工程區(qū)內(nèi)未見地下水出露點(diǎn),根據(jù)鉆孔資料和附近場地勘察成果分析,測區(qū)地下水埋藏較深,而第四系松散層厚度小,亦不含水,淺層地下水缺乏。變形體西側(cè)地形為凹槽,是本區(qū)匯水較為集中的區(qū)域,本地區(qū)每小時(shí)最大降雨強(qiáng)度達(dá)75.98 mm(1991年8月6日),最大日降雨量193.3 mm(1962年7月5日),在遇較強(qiáng)降雨時(shí),區(qū)內(nèi)會有短時(shí)坡面流水。

1.4 基本變形情況

2005年4月,由于變形體前緣邊坡施工開挖,導(dǎo)致坡體出現(xiàn)變形,當(dāng)時(shí)變形最高點(diǎn)高程達(dá)390 m,前緣西側(cè)兩棟民房嚴(yán)重拉裂變形。在2006年變形發(fā)展減慢,但變形仍隨時(shí)間不斷加大,前緣兩戶居民于2006年6月被迫搬遷。

2007年5月,邊坡變形突然加劇,并向后緣擴(kuò)展,變形最高點(diǎn)高程達(dá)410 m,根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的監(jiān)測,高程410 m處的房屋地坪拉裂變形。從7月3日至7月20日,變形增大了2 cm,表明變形處于發(fā)展階段。從現(xiàn)場觀察,發(fā)現(xiàn)房屋前地坪產(chǎn)生裂縫,但房屋整體破壞尚不嚴(yán)重。

從整個(gè)變形程度看,變形體中下部變形嚴(yán)重,裂縫張開度達(dá)15～20 cm,土體下沉量最大達(dá)1 m,前緣原房屋擋土樁墻已被變形體推斷傾倒,后緣拉裂縫寬一般1～5 cm,下座18 cm。從變形情況看,變形體前緣及中部變形量大,后緣相對較小。在變形區(qū)內(nèi),除后緣有四棟民房受到影響外,中部正在修建的某道路的擋土墻也已產(chǎn)生嚴(yán)重變形。目前,后緣四棟民房的變形尚不嚴(yán)重,但已有加劇跡象。

2 地質(zhì)結(jié)論

該高切坡變形體為第四系碎石土沿基巖面的滑移變形,變形體平均厚度8 m左右,變形體平面面積1.44×104m2,體積11.52×104m3。變形原因一是由于斜坡下部切腳,產(chǎn)生臨空面;二是雨水下滲降低碎石土的抗剪強(qiáng)度。變形體目前處于變形發(fā)展階段,若遇強(qiáng)降雨或長時(shí)間降雨,變形體均可能發(fā)展成為變形體。如果這種情況發(fā)生,坡腳主干道交通將會中斷,變形體兩側(cè)的居民生命財(cái)產(chǎn)也會受到嚴(yán)重威脅,因此,應(yīng)盡早對該變形體進(jìn)行治理。

圖1 變形體平面布置圖Fig.1 Arrangement plan of defor mation

3 變形體穩(wěn)定性分析

3.1 設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)

綜合考慮變形體的規(guī)模、致災(zāi)地質(zhì)體成災(zāi)后可能造成的損失大小、危害對象的重要性等因素,類比其它工程,確定變形體治理安全等級為二級,變形體設(shè)計(jì)工況安全系數(shù)為1.15[1]。

3.2 變形體穩(wěn)定性計(jì)算

變形體的穩(wěn)定性計(jì)算采用傳遞系數(shù)法計(jì)算,根據(jù)勘察成果提供的滑面(滑帶)條件,按折線滑動計(jì)算穩(wěn)定性,變形體的穩(wěn)定性計(jì)算的數(shù)學(xué)模型按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2002)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

變形體穩(wěn)定性計(jì)算分析采用的物理力學(xué)指標(biāo):重度21.5 kN/m3;滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo):C=10 kPa,φ=17°;地震動參數(shù):區(qū)域內(nèi)地震動峰值加速度為0.05g,設(shè)計(jì)特征周期為0.35 s,地震基本烈度為Ⅵ度。

由于該段變形體為應(yīng)急搶險(xiǎn)項(xiàng)目,考慮現(xiàn)階段天然狀態(tài)和暴雨?duì)顟B(tài)兩種工況。計(jì)算剖面穩(wěn)定安全系數(shù)見表1。

表1 變形體剖面穩(wěn)定性計(jì)算成果表Table 1 Counting result of cross-section stability about defor mation

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果顯示,在天然工況下,1-1′、3-3′剖面處于暫時(shí)穩(wěn)定,2-2′剖面基本穩(wěn)定;在暴雨工況下,變形體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 治理方案

4.1 治理方案選擇

變形體治理措施主要有兩類[2],一類是提高抗滑力,另一類是減少下滑力。提高抗滑力的措施有支擋結(jié)構(gòu)阻滑,如抗滑樁、錨拉樁、格構(gòu)錨固、重力式抗滑擋土墻等,還有前緣壓腳、阻滑段堆土,提高滑帶土抗剪強(qiáng)度措施。減少下滑力的工程措施有削坡減載、地表地下截排水。治理方案綜合比較如下。

(1)抗滑樁治理方案 根據(jù)規(guī)劃要求,變形體坡腳需要清理出一定的場地,用于居民樓建設(shè),如果在高程372 m和高程360 m設(shè)置兩排抗滑樁,既能為高程392 m處公路提供穩(wěn)定性保障,又能確保坡腳居民樓安全。

(2)前緣反壓方案 由于變形體前緣需要進(jìn)行場地平整,規(guī)劃居民樓的建設(shè),沒有空間實(shí)施此方案。

(3)削坡減載方案 由于坡體高程392 m處有一條公路通過,削坡方案將涉及公路,故不宜采用。

(4)變形體外圍設(shè)置截排水 根據(jù)變形體穩(wěn)定性計(jì)算,在天然工況和暴雨工況下,變形體穩(wěn)定性存在較大差異,故應(yīng)設(shè)置截排水工程,降低變形體中地下水,減少下滑力。

綜合考慮以上方案,采用“抗滑樁支擋+截排水”的治理方案,同時(shí)采取變形體專業(yè)監(jiān)測預(yù)警措施。

4.2 治理方案確定

結(jié)合工程地質(zhì)情況,根據(jù)計(jì)算剩余下滑力結(jié)果,布設(shè)兩排抗滑樁。變形體治理工程平面布置圖如圖2,典型剖面如圖3。

4.3 單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)

(1)截排水工程 為攔截變形體周邊地表水進(jìn)入變形體,在變形體兩側(cè)及后緣布設(shè)截排水,將地表水匯集排走。

截排水溝采用MU30塊石砌筑,內(nèi)側(cè)與頂面用M10砂漿抹面。排水溝采用矩形斷面,底寬0.9 m,高0.6 m;截水溝采用梯形斷面,底寬0.6 m,高0.9 m,斜邊坡比為1∶1,在陡坡段(i>25%)做跌水消能坎。

(2)抗滑樁設(shè)計(jì) 抗滑樁樁身內(nèi)力分布及配筋,采用理正軟件計(jì)算。樁底邊界條件為鉸接,采用K法計(jì)算,K值取200MN/m3。

4.4 施工技術(shù)要求

(1)抗滑樁采用跳兩樁施工,在開挖過程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行施工地質(zhì)編錄,重點(diǎn)注意巖層與土層的分界面、強(qiáng)風(fēng)化巖層與中風(fēng)化巖層的界面,以及巖土體的工程地質(zhì)條件,校核實(shí)際情況與地質(zhì)報(bào)告是否一致?？够瑯豆卜秩┕?在第一批樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行第二批樁的施工,在第二批樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行第三批樁的施工。

(2)樁井開挖過程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼筋混凝土護(hù)壁,護(hù)壁采用C20混凝土。護(hù)壁的單次高度根據(jù)一次最大開挖深度確定,一般每開挖1.0 m護(hù)壁一節(jié)。護(hù)壁在土體內(nèi)厚度為應(yīng)復(fù)合設(shè)計(jì)要求。

(3)監(jiān)測應(yīng)與施工同步進(jìn)行。當(dāng)變形體出現(xiàn)變形,有可能危及施工人員安全時(shí),及時(shí)通知人員撤離。

(4)井口必須設(shè)圍欄和防止地表水流入等安全設(shè)施。嚴(yán)格控制非施工人員進(jìn)入現(xiàn)場。人員上下可用卷揚(yáng)機(jī)、吊斗等升降設(shè)施。同時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備軟梯和安全繩備用。井內(nèi)有重物起吊時(shí),應(yīng)有聯(lián)系信號,統(tǒng)一指揮。升降設(shè)備應(yīng)由專人操作。井下工作人員必須戴安全帽,并且井內(nèi)施工人員不宜超過2人。每日開工前必須檢測井下有無有害氣體。井內(nèi)存在有害氣體含量超標(biāo)或氧氣不足時(shí),均應(yīng)使用通風(fēng)設(shè)施向井內(nèi)作業(yè)面送風(fēng)。井下照明必須采用36 V安全電壓。進(jìn)入井內(nèi)的電氣設(shè)備必須接零線并接地,并裝設(shè)漏電保護(hù)裝置,防止漏電觸電事故。

圖2 變形體治理工程平面布置圖Fig.2 Map of defor mation treatment project

圖3 變形體治理工程縱剖面布置圖Fig.3 Longitudinal profile of deformation treatment project

5 結(jié)語

該變形體形成原因,一是坡腳人工開挖,造成臨空面;二是雨水滲入坡體,造成土體抗剪強(qiáng)度降低。變形體坡腳為一城區(qū)主干道,一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,后果嚴(yán)重。本工程現(xiàn)已完工,根據(jù)監(jiān)測資料,變形體處于穩(wěn)定狀態(tài),達(dá)到了治理目的。希望通過本案例的研究探討,在庫區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)過程中,避免因人工開挖而形成大的地質(zhì)災(zāi)害。

[1] DB50/5029—2004,地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 湖北省三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室編.湖北省三峽庫區(qū)變形體防治地質(zhì)勘察與治理工程技術(shù)規(guī)定[S].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2003.

(責(zé)任編輯:潘 瀟)

Design Example of Deformable Body Treatment about a High Cutting Slope in a Residential Area in the Three Gorges Reservoir Area

CHENG Xinyi,LIU Bin,HOU Bingshen,HUANG Rui,LIRui
(Changjiang Geotechnical Engineering Corporation,Wuhan,Hubei430010)

Equal stress on the engineering controlmeasures and interception is proposed in the design practice,together with solving thoughts of a professionalmonitoring control effects.Take the example of treatment scheme research on high cutting slope,the paper discusses engineering controlmeasures on high cutting slope.

defor mable body;cutting free surface;antiskiding pile

TU413.6+2

A

1671-1211(2010)05-0600-05

2010-07-01;改回日期:2010-09-07

程心意(1982-),男,助理工程師,水利水電工程專業(yè),從事巖土工程設(shè)計(jì)工作。E-mail:494523191@qq.com