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土質(zhì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性分析及治理措施

2022-11-21 11:33
中國金屬通報(bào) 2022年6期
關(guān)鍵詞:滑坡體抗滑樁衡陽市

李 游

衡陽市蒸湘區(qū)雨母山鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡于2019年7月1日初見明顯滑動跡象,為該處坡體出現(xiàn)整體向下滑動,損壞道路長約80m。雨母山鎮(zhèn)國土資源所發(fā)現(xiàn)該處地質(zhì)災(zāi)害再次發(fā)生險(xiǎn)情后迅速組織人員撤離并上報(bào)衡陽市自然資源和規(guī)劃局與蒸湘區(qū)分局,蒸湘區(qū)分局同時(shí)向蒸湘區(qū)人民政府領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了匯報(bào),有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)均到現(xiàn)場進(jìn)行了查看并指導(dǎo)救災(zāi)避險(xiǎn)。該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)現(xiàn)嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说纳?cái)產(chǎn)安全,損毀的道路已無法通行。鑒于此,有必要對滑坡區(qū)域的穩(wěn)定性加以分析,然后在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決措施。

1 勘查主要結(jié)論

該滑坡體冠標(biāo)高168.70m,趾標(biāo)高137.80m,相對高差30.90m。平面形態(tài)呈近半圓狀,空間形態(tài)為圈椅形,剖面為折線形?;虑熬墮M寬約121m,滑坡縱長約78m,滑坡平均厚度約5.77m,面積約9438m2,體積約5.45×104m3,滑坡坡度約30°,局部傾陡,滑坡體主滑方向320°,為小型淺層牽引式土質(zhì)滑坡。呈現(xiàn)出滑坡場區(qū)全貌。

采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定性計(jì)算,計(jì)算結(jié)果顯示:山體由于外力作用常常會出現(xiàn)滑坡、逆向延伸等問題,在少雨或干旱的天然情況下,坡段自身的壓力較小,所以,滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài);而在長期降雨或強(qiáng)降雨?duì)顟B(tài)下(滑體飽水狀態(tài)下),山坡的各個位置所承受壓力會逐漸增加,致使滑坡體處于極度不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)取地表水及地下水進(jìn)行化驗(yàn)分析:判定場區(qū)地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。從多個位置布設(shè)分析節(jié)點(diǎn),提出了采取截排水溝+前方+錨拉式樁板墻+路面修復(fù)+監(jiān)測工程措施進(jìn)行綜合治理的方案。

2 地質(zhì)災(zāi)害體穩(wěn)定性計(jì)算及評價(jià)

2.1 計(jì)算剖面的確定

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選取1-1、2-2、3-3三條剖面3個滑動面進(jìn)行計(jì)算,并對可能的滑動面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2.2 計(jì)算參數(shù)的確定

滑坡體重度、c、φ值選取均在勘查報(bào)告中給出,再通過反演法,分別獲取滑面、坡頂以及覆蓋面的基礎(chǔ)數(shù)值,與初期設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照研究,計(jì)算出定向誤差。將滑坡劃定為三個等級,針對于反演的對象,設(shè)定災(zāi)害的集中爆發(fā)點(diǎn)。按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB/T32864—2016),結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定潛在滑帶土粘聚力c值或內(nèi)摩擦角φ值,根據(jù)相關(guān)公式反求另一值。

2.3 滑坡參數(shù)敏感性分析

由測定可見,F(xiàn)-Φ關(guān)系曲線中的直線簇傾角為20°,F(xiàn)-C關(guān)系曲線中的直線簇傾角為14°,此時(shí)山坡與其他山體之間的角度需要保持在55°~90°之間,在山體標(biāo)定的區(qū)域范圍之內(nèi),設(shè)定對應(yīng)的反演動態(tài)曲線,曲線的變動也會隨著角度的變化發(fā)生調(diào)整,表明暫時(shí)穩(wěn)定系數(shù)F對內(nèi)摩擦角的反應(yīng)比對粘聚力的反應(yīng)靈敏。這部分可以將所布設(shè)的滑坡點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián),設(shè)定初始反演滑坡點(diǎn)與終止反演滑坡點(diǎn)為HP1、HP2,而HP1需要分化成一定數(shù)量的測定剖面點(diǎn),分布于山體周圍,以待后續(xù)應(yīng)用。

2.4 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

滑坡采用滑坡推力計(jì)算,其目的是為滑坡在不同工況條件下的穩(wěn)定性評價(jià)及滑坡防治提供依據(jù)。計(jì)算荷載考慮滑體自重、地表荷載、暴雨、地下水等因素。

2.4.1 自重

滑體自重,對條塊施加影響的不可忽視的作用力。自然施工情況下,地下水位上部使用天然重度,下部使用飽和重度,兩部分之間的間距比需要保持在1.92~3.02之間,此時(shí),需要將山體以特定的比例縮小,設(shè)置成滑坡平面形態(tài),促使滑坡面總體呈現(xiàn)出半圓弧狀,測定滑坡體的平均厚約為3.22m,測定高程方量大致在1800m3~3500m3之間;下設(shè)二級滑坡平面形態(tài)為多目標(biāo)的不規(guī)則形狀,此時(shí)的平均厚度為4.05m,方量差值為230m3,設(shè)置為小型的牽引式土質(zhì)滑坡架構(gòu)。為測定測試滑坡的延伸概率,計(jì)算出滑坡體前緣的應(yīng)變標(biāo)136.98m~195.1m,后緣定向標(biāo)高為230.15m,內(nèi)側(cè)高差為20.115m。獲取相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之后,在不同的環(huán)境之下,劃定出穩(wěn)定區(qū)域;暴雨的施工狀況下,參照《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DB50/143-2003)第12.1.6條,如果出現(xiàn)暴雨自然災(zāi)害,應(yīng)當(dāng)充分考量降水流入對滑坡體自身重量產(chǎn)生的影響,降水滲透范圍內(nèi)依據(jù)飽和重度核算,降水滲漏范圍外和地下水位的上部依舊使用天然重度,降水滲透的程度應(yīng)當(dāng)依據(jù)暴雨等級、土體滲透性能、滲透系數(shù)一同確定,在標(biāo)定的區(qū)域范圍之內(nèi),布設(shè)一定數(shù)量的滑坡變動點(diǎn),根據(jù)需求,關(guān)聯(lián)各自位置的節(jié)點(diǎn),測定變動比率。但需要注意的是,鑒于滑體土不夠緊實(shí),降水容易滲透,可把滑體整體都劃定為滲透范圍,滑體使用飽和重度,滑坡表面使用飽和與抗剪強(qiáng)度。

2.4.2 水壓力

通常包含浮托力、動水以及靜水壓力。

在出現(xiàn)暴雨的情況下施工,對于工程的影響是相對較大,尤其是建筑的土質(zhì)結(jié)構(gòu),更是容易出現(xiàn)坍塌、下沉或者斷裂等問題,一定程度上埋下了安全隱患。雨量過大時(shí),降水通常會順著開裂縫隙滲透到滑帶周圍,一旦出現(xiàn)低位,常常會形成積水問題,構(gòu)成地下水持續(xù)性的滲流,從而形成動水壓力,另外,地下水滲流能夠構(gòu)成浮托力,但是浮托力的變化會隨著邊坡壓力發(fā)生更改,從而讓滑床的抗力減小,進(jìn)而致使抗滑力下降,浮托力與動水壓力都是滑坡穩(wěn)定性不可忽視的影響要素。

2.4.3 地震荷載

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)的規(guī)定,場地位于抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度區(qū),針對于區(qū)域內(nèi)的震動頻率,設(shè)置定向荷載標(biāo)準(zhǔn),但是如果荷載位置較為分散,可以在合理的環(huán)境下,不計(jì)地震荷載。

滑坡治理根據(jù)其危害對象程度及潛在經(jīng)濟(jì)損失,滑坡穩(wěn)定性計(jì)算工況、荷載組合及抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

注:①穩(wěn)定狀態(tài)分級:Fs<1.00不穩(wěn)定;1.00<Fs<1.05欠穩(wěn)定;1.05<Fs<Fst基本穩(wěn)定;Fst<Fs穩(wěn)定;②Fst為滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)。

本次對衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選取3條剖面3個滑動面作計(jì)算剖面,在不同的環(huán)境之下,提取出破面的延伸特征,并明確對應(yīng)的運(yùn)動方向,在劃分的區(qū)域之內(nèi),計(jì)算出單向穩(wěn)定概率。但是這部分需要注意的是,滑坡的延伸一般是多方向的,并不會定點(diǎn)延伸,所以,為了確保最終穩(wěn)定性分析結(jié)果的可靠,可以對滑動面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。利用多方向布設(shè)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)作出關(guān)聯(lián),再次,最終根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果,可得出如下結(jié)論:

在天然工況下,衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨工況下,衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.5 穩(wěn)定性綜合評價(jià)

由穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知:天然狀態(tài)下,滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài),但在暴雨或強(qiáng)降水狀態(tài)下,滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。顯然,計(jì)算結(jié)果與滑坡現(xiàn)狀是相吻合的,從而也印證了上述穩(wěn)定性判斷的正確性。

據(jù)現(xiàn)場勘查,目前坡體已經(jīng)發(fā)生過滑動,但大部分滑體仍堆積于原滑動面上,且滑坡后緣已形成裂縫,若遇連續(xù)降水或強(qiáng)降水,滑體將繼續(xù)下滑并且?guī)踊潞蟊谝陨贤馏w下滑。雖降雨時(shí)采取了人員撤離等緊急措施,但為了徹底消除滑坡的威脅,必須采取相應(yīng)的工程支擋措施,故必須盡快對該處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行治理,以免造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

3 土質(zhì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理措施

3.1 削方工程

滑坡體右側(cè)邊界外坡體裂縫發(fā)育,雖暫未發(fā)生滑坡,但由于坡度較陡,坡面受損程度較高,較難維護(hù)。不僅如此,滑坡區(qū)域之內(nèi),還發(fā)現(xiàn)一定數(shù)量的裂縫,分布狀態(tài)十分集中,這在一定程度上也埋下了安全隱患。再加之下伏砂巖區(qū)域節(jié)理裂縫的發(fā)育,更加容易發(fā)生關(guān)聯(lián)性的險(xiǎn)情,故本次設(shè)計(jì)擬對其進(jìn)行削坡處理。與其他削坡方式不同的是,本次設(shè)計(jì)的削坡覆蓋面積相對更大以下,自身的針對性也更強(qiáng),削坡的面積并不固定,而是隨著邊坡延伸的狀態(tài)而明確。設(shè)計(jì)削坡面積約1348.18m2,第四系土層削坡坡比1:2.00,強(qiáng)風(fēng)化砂巖削坡坡比不大于1:1.00。同時(shí)對該削坡面及擬建錨拉式樁板墻后進(jìn)行植草皮綠化,綠化面積1796.30m2。

3.2 錨拉式樁板墻工程

3.2.1 工程布置

沿滑坡前緣修建錨拉式抗滑樁板墻,樁中心間距4.00m,共計(jì)26根樁,樁長均為11.40m,懸臂端長5.70m,嵌固段長度5.70m,截面尺寸為1.20×1.50m.,采用C30砼澆筑。樁間現(xiàn)澆擋土板,板厚0.25m,單塊板高2.00m,C30砼板與抗滑樁同時(shí)澆筑。

3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)抗滑樁。沿滑坡前緣剪出口共設(shè)置26根抗滑樁,每一根抗滑樁之間的距離設(shè)定為2.5m。經(jīng)過勘察,將HP1與HP2之間存在的滑坡體物質(zhì)清理。這部分需要注意的是,物質(zhì)主要為主要碎石或者粉質(zhì)的黏土,為避免出現(xiàn)工程阻礙問題,需要在全風(fēng)化層中布設(shè)厚度為0.2m~3.2m之間的厚石板,將滑動帶與抗滑樁內(nèi)外關(guān)聯(lián),設(shè)定核心控制節(jié)點(diǎn),逐一形成一段段的滑坡床,為后續(xù)抗滑裝置的安裝設(shè)定奠定基礎(chǔ)。依次為基礎(chǔ),采用現(xiàn)澆C30砼澆筑,樁長11.40m,內(nèi)側(cè)寬度為3.05m,高程值為10.27m,懸臂端長5.70m,嵌固段長度5.70m,樁中心距4.00m,截面尺寸為1.20×1.50m.,采用C30砼澆筑;樁頂設(shè)置1m高冠梁。

(2)擋土板。擋土板厚250mm,寬2.00m,從上至下分為3段,底部擋土板嵌入地面0.30m;采用現(xiàn)澆C30砼澆筑。泄水孔采用Φ90PVC管,第一排距地面線大于200mm,向板面傾斜5°,水平間距2.00m,垂直間距呈梅花形布置;擋土板縱向受力鋼筋應(yīng)與相鄰擋土板縱向受力鋼筋通長布置;擋土板鋼筋置于抗滑樁主筋內(nèi)側(cè)且焊接牢固。

(3)冠梁。所謂冠梁,主要指的是頂部的覆蓋式梁體,一般需要與抗滑樁相關(guān)聯(lián)應(yīng)用。在梁體的上方設(shè)定一個承接帶,與冠梁成垂直狀態(tài),營造穩(wěn)定的承壓環(huán)境。與此同時(shí),沿抗滑樁頂澆筑C30砼冠梁,長101.20m,高為58m,與梁體的底部水平,依據(jù)坡底的寬度,設(shè)定冠梁截面的尺寸為1.00m×1.50m,冠梁每隔20m設(shè)置一道變形縫,主要的作用是變形縫寬2cm,采用瀝青杉板充填。

(4)護(hù)壁。護(hù)壁采用C20砼現(xiàn)澆,一般設(shè)定在冠梁的頂部,與抗滑樁整體呈現(xiàn)垂直狀態(tài),此時(shí)的護(hù)壁和抗滑樁形成了雙向的防護(hù)節(jié)后,每節(jié)護(hù)壁高1.0m,寬15m,厚20cm。可以降低滑坡自身所承受的壓力,并將其均勻分散,保持平衡沒降低滑坡延伸概率,避免危害。

(5)錨索。共26根,懸臂段設(shè)置1排錨索,錨索距樁頂1.0m,距冠梁頂2.0m,,錨索采用1×7фs17.8鋼絞線,每孔3束,孔徑130mm,錨具及張拉設(shè)備采用OVM系列,錨索設(shè)計(jì)長度21m,錨索自由段長6.0m,錨固段長度15.0m。

(6)防護(hù)欄。冠梁頂設(shè)防護(hù)欄,防護(hù)欄用材為鋁合金,防護(hù)欄高1.10m,長104.20m。

3.3 路面修復(fù)工程

3.3.1 工程布置

清除滑坡體中部兩側(cè)已開裂沉降損壞路面,面積19.87m2,對滑坡?lián)p壞的道路進(jìn)行修復(fù),面積19.87m2,以保障當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说慕煌ǔ鲂小?/p>

3.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對沉降路面段兩端接口,采用粘土回填夯實(shí),面積19.87m2,路面采用瀝青鋪墊,厚5cm,面積19.87m2,路面底設(shè)15cm厚C20砼墊層,面積19.87m2。

3.4 截排水溝工程

3.4.1 工程布置

沿滑坡外圍修建J1截水溝,長146.91m;沿滑坡中部道路內(nèi)側(cè)修建J2截水溝,長81.81m;沿?cái)M建樁板墻低修建P1排水溝,長157.74m。

3.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

J1截水溝及P1排水溝均采用II型溝,斷面形式為矩形,溝深0.5m,溝底寬0.5m,溝壁厚0.15m,溝底厚0.15m。水溝采用C20素混凝土現(xiàn)澆,溝底設(shè)5cm厚C15砼墊層。

J2截水溝采用Ⅰ型溝,斷面形式為矩形,溝深0.3m,溝底寬0.3m,溝壁厚0.12m,溝底厚0.12m,水溝采用C20素混凝土現(xiàn)澆,溝底設(shè)5cm厚C15砼墊層。所有排水溝沿縱向每隔5m,結(jié)合溝高及地層變化設(shè)置伸縮縫,縫寬2cm,縫內(nèi)沿溝頂、內(nèi)、外三邊填塞瀝青麻筋或?yàn)r青木板,深度不小于0.2m。

4 效果分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)

通過對衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡重大地質(zhì)災(zāi)害的治理,將消除其對危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说纳?cái)產(chǎn)安全,200m道路的威脅,直接經(jīng)濟(jì)效益在2000萬元以上。治理工程的實(shí)施還能保障管理處工作人員正常工作和生活,維護(hù)當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚a(chǎn)、生活的正常進(jìn)行,確保社會安定,實(shí)現(xiàn)間接地為當(dāng)?shù)厣鐣鲋岛蛣?chuàng)收。因此,衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡重大地質(zhì)災(zāi)害治理工程不僅能消除災(zāi)害對當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说纳?cái)產(chǎn)安全的威脅,還能促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長,有利于廣大群眾致富奔小康,由此所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的。

4.2 社會效益評價(jià)

衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡重大地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说纳?cái)產(chǎn)安全,在日常的通行過程中,滑坡的發(fā)生造成道路被毀、人員傷亡、農(nóng)田覆蓋等,對于人們的財(cái)產(chǎn)、安全等均村存在威脅。此路段的道路200m,治理項(xiàng)目對于維持本地社會的穩(wěn)定、提升群眾安全感有重大意義,一定程度上營造了更加穩(wěn)定、可靠的環(huán)境,加強(qiáng)區(qū)域之間的溝通、交流。并且項(xiàng)目的順利實(shí)行,不但能夠讓本地群眾的生活環(huán)境得以優(yōu)化,讓人心得到安定,讓其安穩(wěn)的生活,還能夠?yàn)楸镜亟?jīng)濟(jì)建設(shè)創(chuàng)造優(yōu)良的外部環(huán)境。所產(chǎn)生的社會效益十分突出。

4.3 減災(zāi)效益評價(jià)

通過勘查可知衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡重大地質(zhì)災(zāi)害能治可治,只要設(shè)計(jì)合理,施工得當(dāng),完全可以達(dá)到消除滑坡隱患的目的,保證當(dāng)?shù)鼐用癜簿訕窐I(yè),減災(zāi)效益明顯。

5 結(jié)語

衡陽市蒸湘區(qū)雨母鎮(zhèn)雨母村麻皂滑坡重大地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用窦靶腥说纳?cái)產(chǎn)安全,道路200m,潛在經(jīng)濟(jì)損失約2000萬元,治理工程等級屬二級,經(jīng)濟(jì)效益明顯。在治理工程實(shí)施過程中,應(yīng)抓好施工質(zhì)量,嚴(yán)格監(jiān)理旁站制和工序分部報(bào)驗(yàn)制度,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工,確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范驗(yàn)收要求。建議在施工期、施工后及汛期加強(qiáng)地面變形監(jiān)測。

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