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摘要:抗滑桩支护是加固治理滑坡的一种行之有效的方法,它施工简便、快速、加固效果好,己经在世界各国的滑坡治理中得到比较广泛的应用。本文介绍了滑坡与抗滑桩,进行了山区公路中抗滑桩的应用的实证分析。
关键词:山区公路,抗滑桩,应用
Abstract: the anti-slide pile supporting is strengthening the landslide control of a kind of effective method, its construction is simple, rapid, reinforcement effect is good, already in the countries all over the world in the landslide treatment from a wide range of applications. This paper introduces the landslide and anti-slide pile, the mountainous highway in the application of the anti-slide pile of empirical analysis.
Keywords: mountain area highway, anti-slide pile, applications
中图分类号:U213.1+52.1 文献标识码:A 文章编号
滑坡是一种现阶段公路工程建设过程中经常遇到的地质灾害现象,如何治理像滑坡这样的地质灾害现象,是公路建设者们面临的一个严峻的问题。抗滑桩支护是加固治理滑坡的一种行之有效的方法,它施工简便、快速、加固效果好,己经在世界各国的滑坡治理中得到比较广泛的应用。
一、滑坡与抗滑桩
公路滑坡一般产生于山坡表层残积土松散,下部基岩风化严重, 存在软弱结构面, 由于放坡过高、过陡造成较大的临空面, 在基岩裂隙水和地表水侵入作用下岩体失稳而沿着软弱结构面发生滑移, 并牵引坍滑体后缘扩张而拉裂滑移形成; 或滑坡体范围本身就是一个老滑坡形成的古老岩堆, 由于公路切割老滑坡岩堆前缘形成较高的临空面, 未及时采取有效措施恢复岩堆平衡而遇水失稳引起新生滑坡。可以说滑坡均是山体受水作用, 水不但增加坡体重力和静水压力, 还深度软化节理、裂隙等软弱结构面, 使其抗剪强度锐减, 最终失去极限平衡而失稳。滑坡后均形成一个由碎石土、岩石风化体构成的大形堆积体,有较大的下滑推力。
在低等级公路的线形设计中, 一般从经济及安全上考虑, 选线时应尽量避免高填深挖。然而随着我国高等级公路的迅猛发展, 由于其平、纵面线形指标较高, 使局部地段不可避免的会出现高填深挖, 而公路属带状结构物, 地质钻探也存在一定的局限性,使公路有时会不可避免的经过一些地质较差并且容易引发滑坡的地段, 所以如何预防及治理滑坡便显得尤为重要了。
而公路一旦出现滑坡极易引发大规模的安全事故,并且会造成交通中断, 使其造成不可估量的損失。对滑坡一般应本着“一次根治, 不留后患”的原则进行合理的治理。而目前采用方形挖孔抗滑桩进行治理已成为我国公路工程建设中一种最为行之有效的方法。
二、抗滑桩的特点
我国多采用钢筋混凝土桩,它具有抗滑力强、桩位灵活、施工简便、安全等优点。具体特点如下:
1、抗滑能力大,在滑坡推力大、滑动面深的情况下,较其它抗滑工程经济、有效。
2、桩位灵活,可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位,可以单独使用,也能与其他建筑物配合使用。分排设置时,可将巨大的滑体切割成若干分散的单元体,对滑坡起到分而治之的功效。
3、挖孔抗滑桩可以根据弯矩沿桩长变化合理布设钢筋。因此,较打入的管桩等要经济。
4、施工方便,设备简单,具有工程进度快、施工质量好、比较安全等优点。施工时可间隔开挖,不致引起滑坡条件的恶化。
5、开挖桩孔能校核地质情况,检验和修改原有的设计,使其更符合实际。
6、对整治运营线路上的滑坡和处在缓慢滑动阶段的滑坡特别有利。
7、施工中如发现问题易于补救。
但是,抗滑桩利用桩周土体对桩的嵌制作用稳定土体,所以不适用于软塑体滑坡。另外,较之其他抗滑支撑措施需用较多钢材,这是其不足之处。
三、山区公路中抗滑桩的应用的实证分析
1、工程概况
某高速穿越江西西部山岭重丘区,该高速公路在K57+300-K57+575段左侧为高度60m-70m、坡度达60-70°的高陡深挖路堑,在降雨和地下水等多因素的共同作用下, 公路山侧坡体产生了多次较大规模的滑坡。采用了挡土墙、削坡等措施,均不能彻底地解决滑坡问题。
根据地质勘察资料, 该滑坡场区未见较大区域性断裂通过,地质结构比较简单。地层主要为上覆残积层和下伏同向缓倾( 倾角30-45°) 层状岩石, 节理发育, 岩层每层厚度约为1.2m-3m,层间充满1cm-3cm的膨胀土。其坡体地层结构自上至下可分为:坡积碎石土层, 厚度为1.5m-2.2m;强风化岩层,顶板埋深在2.2m-6.8m以下; 中风化岩层在滑坡场区东西两侧钻孔均有揭露。该滑坡滑动面主要在顶面碎石土层和层间膨胀土遇水滑动,即存在坡积碎石土沿残积层顶面的浅层滑动和坡残积层沿岩层顶面的较深层滑动和变形。
2、滑坡的滑动性质和变形特征
由于公路工程在坡体前缘开挖坡脚, 形成高陡路堑坡体, 导致坡积碎石土层与岩层间界面高位临空, 在降雨等因素的共同作用下,从而产生了沿残积粘土层顶面和底面的滑动和变形。
该滑坡体平面形态呈锯齿凸出状, 滑坡后壁主体呈折线形向两侧延伸发展, 延伸长度约150m, 滑坡后壁高度10余m, 倾角60-70°。上层滑动面出口在路堑边坡上呈两侧高中间低的形态剪出,下层滑动面剪出口隐伏在公路路面标高附近。该滑坡主要是因前缘坡脚路堑坍滑, 逐级向后牵引发展, 导致坡体整体变形和破坏。
3、滑坡产生的原因
(1)不良的工程地质是产生塌方的必要条件和基础。对塌方体的清理中,发现该滑坡的层状岩与路线走向大体成25°并倾向路基的层状岩, 且节理较密集, 岩石破碎, 大气降水及浸流沿断裂面下渗至岩层间的膨胀土中降低了滑动面摩擦系数, 促使了滑坡的产生。
(2)路堑开挖后, 原始坡体相对稳定的平衡状态被破坏,使开挖线以外无自稳能力的坡积物失去了支撑, 坡体为寻求新的平衡状态而发生滑坍,这是造成滑坡最直接的外部原因。由于坡体下部发生滑坍,带动了上部坡体产生滑坡前的一般征兆, 即在坡顶处产生断裂面似正断面的凹陷裂缝, 这就为雨水进入塌方体提供了更直接的通道,为进一步塌方提供了新的动力。
4、滑坡治理措施
(1)钢筋混凝土抗滑桩工程。在前缘坡脚公路山体侧设置一排抗滑桩以抵抗深层滑面的滑动。根据地质勘察资料并经反算,滑动面抗剪强度参数C= 18kPa, φ= 16. 50, γ = 19kN/m3。桩径1.5m,桩间距5.5m, 桩长18m, 其中受荷段11m, 锚固段7m(见图1)。
(2)削坡减载。对于路堑上的土质边坡和全风化的岩质边坡采用削坡减载的办法。削坡坡比1:1,削坡土石方为15000余方。
(3)增设排水系统措施。该路段的水害防治是治理方案的一个重点,其基本思路是截、排、疏。在高速公路边坡上方增设一条截水沟,雨季拦截流向路基的山洪。按照以排水为主的工作思路,在边坡上根据出水量的大小, 每隔10m~ 30m设排水急流槽一道,边坡坡面根据出水分布采用梅花形( 间距2m) 的碎石盲沟并埋设带对向水平钻孔(20mm) 的PVC管(15mm), 将分散的水系汇集至急流槽或直接流入各级边坡平台上设置的矩形排水沟。各级平台沟端头设置排水急流槽并与坡顶截水沟相结合,防治地表水径流汇集对坡面产生冲刷, 同时也保证了分散的地下水及时得到疏导,保证了边坡的稳定。
5、变形的观测
为了施工过程中的安全预报及检验工程加固后的效果, 施工全过程及完工后对抗滑桩加固做变形观测。如表1所示为加固后的变形观测结果。由表1观测数据说明,水平位移负值表示向路基方向偏移,正值表示向路基相反的方向偏移(在预应力锚索作用下向路基反方向偏移) 。从表1中的变形结果可以看出,加固后的抗滑桩效果显著, 已达到了预期的目标。
总之,该工程采用抗滑桩的治理方案, 地表、削坡及排水措施作为辅助方法。该项工程施工已经结束三年,通过对滑坡体和桩体的位移监测,证明这种方案对该变形体的治理起到了很好的作用。抗滑桩的设计计算都是基于一些假定。设计中要充分考虑由这些假定引起的误差,才能保证工程方案的合理。对于大型滑坡体的治理应该注意信息施工法, 及时发现施工中存在的问题,并对设计和施工方法做出调整,是滑坡体治理质量的保证。
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