陜西土木建筑網首頁 > 學術研究 > 課題研究 > 云南騰密二級公路失穩高邊坡的分析與治理研究

摘要：針對云南騰密二級公路K55+920一K56+200段高邊坡在開挖過后出現了坡體失穩的情況，從工程地質、水文地質和穩定性等方面對失穩的原因進行了分析，并提出了采用固腳、強腰及頂部削方減載，坡面排水的綜合處治措施。處治結果表明該措施達到了安全、穩定、經濟的目的。...

云南騰密二級公路失穩高邊坡的分析與治理研究

馬新凱  陳  雄

(西南交通大學土木學院地質工程，四川成都610031)

    云南騰密二級公路K55+920一K56+200段屬中低山地貌，平均海拔高度為1 730m。公路在斜坡坡腳以路塹的形式通過，形成高約70m的人工邊坡，一級邊坡坡率l：0.5，高8m，二級及以上邊坡坡率為1：0.75；坡頂自然斜坡坡度較緩，約為200山坡植被發育。人工邊坡進行掛網噴錨處理后發生坍塌堵塞公路及路邊河道，并在后緣形成一條長45m，最大縫寬2m，錯臺高度為2.5m的直線型主裂縫以及數條次級裂縫。為防止坡體滑動進一步發展，施工方在設計方的指導下進行了放緩邊坡和加寬平臺及頂部削方減載的應急處理。通過對邊坡失穩原因調查以及穩定性分析，決定采用坡腳進行擋墻加固、坡面預應力錨：索框架與錨桿框架相結合的處理對邊坡進行加固。

1.工程概況

    1.1地層巖性

    坡面巖土體分布自上而下依次為：①黏土(Qdl+el)；紅褐色及黃褐色，夾少量花崗巖石英及斜長石風化顆粒，可塑狀，厚度約1—2 m；②全風化花崗巖(Υ5)：呈砂土狀，松散一中密，原巖結構可見，黏土含量高，厚度約4 m，屬松散土體；③強風化花崗巖(Υ5))：呈碎塊狀，巖質較軟，裂隙發育，隙面粗糙，黏土含量較高，厚度約l5 m，屬破碎巖體；④中弱風化花崗巖(Υ5)：巖石呈塊狀，堅硬，節理裂隙發育，鐵錳質渲染，粗糙不平，張開性較差，部分裂隙面風化較強，屬相對完整巖體。總之，第四系殘坡積覆蓋層厚度小，沿全風化巖面傾斜分布。全風化的花崗巖主要分布于邊坡上半部分，浸水后強度降低，黏聚力降低，開挖狀態下易產生坍塌和滑坡。強風化的花崗巖厚度達l5m，裂隙發育，張開性較好，巖體破碎，巖質較軟，隙面鐵錳質渲染嚴重，該層屬破碎巖體，在開挖狀態下及受地下水滲流和節理不利組合等因素影響下易產生坍塌。

    1.2地質構造

    此段公路遠離區域性地質構造帶及斷裂構造帶，花崗巖全風化及強風化層中不規則節理發育，并形成不利的結構面組合，切割坡體后使邊坡穩定性變差，在雨水的作用下引發邊坡發生較大變形。

    巖體節理裂隙發育，其中4組節理構成了不利的組合，坡體追蹤不利結構面后發生變形破壞。①35°∠75°結構面構成滑坡后緣；②204°∠40°構成滑面；③271°∠69°及347°∠81°構成兩側邊界。在邊坡后緣發現主裂縫，走向與①35°∠ 75°結構面走向一致。

    1.3水文地質條件

    邊坡變形之后形成匯水的負地形，同時坡面裂縫發育，有利于地表水的下滲。地下水主要賦存于第四系殘坡積土層、花崗巖全一強風化層中以及基巖裂隙中，第四系殘坡積土層易受降水補給，賦存孔隙水，含水性及持水性較好，雨季水量較豐富。花崗巖全一強風化層裂隙發育，容易接受降水及第四系殘坡積土層地下水的補給，雨季富水性較好。

    1.4邊坡失穩原因分析

    斜坡失穩的根本原因取決于組成斜坡的土石體性質和結構，但外界條件因素如水、地震、人為因素等的作用不能忽視，它們是斜坡失穩的外因，其作用可改變斜坡土石體的性質、強度、結構和狀態，有時還可改變斜面坡的外形，其結果是引起斜坡的變形和破壞。該處邊坡開挖形成臨空面后，邊坡各層巖土體的應力得到釋放并進行了重分布，在連續降雨的影響下，邊坡出現較大變形。

    邊坡失穩的主要原因有以下幾點。

    (1)邊坡高達70m以上，坡率陡于1：1，原掛網噴錨只能防護坡面，不能穩固坡體，邊坡本身的穩定性較差。

    (2)人工開挖切割斜坡形成高陡邊坡，在邊坡中形成應力松弛帶，強風化帶和應力松弛帶的重合，為邊坡滑移、變形創造了條件。

    (3)花崗巖邊坡球狀風化明顯，且有傾向線路的不利結構面，坡面抗沖刷能力差，在雨水的沖蝕作用下，結構面附近的全風化產物崩解并被帶走后，大塊狀的花崗巖就會發生位移，從而引起邊坡的變形和位移。

    (4)該路段降雨量大，降雨時間長，排水系統不完善，這是邊坡變形、位移的主要誘因。

2.治理方案設計

    2.1設計參數

    對于邊坡穩定性力學計算來說，確定巖土體的強度參數至關重要。本處邊坡參數取值主要采取現狀平衡反算法及工程類比法綜合取值。本次坡體在計算過程中根據連續觀測資料，邊坡頂部邊緣見有開裂，判斷為邊坡開挖引起應力重新分布，在水的作用下邊坡出現開裂，通過計算并對照野外巖土記錄、描述周邊邊坡類似情況等綜合確定本處邊坡設計參數如下：花崗巖全風化層C=20 kPa，ф=180，Υ=20 kN／m³；花崗巖強風化層C=23 kPa，ф=22°，y=22 kN／m³；花崗巖中等～弱風化層C=100—300 kPa，ф=26°～33°，y=22 kN／m³；計算穩定安全系數取K=1．20。

    2.2治理方案

    邊坡的治理方案應根據邊坡高度、穩定性分析，并結合該工程地質條件、施工條件等因素確定，一般采用預應力錨索框架、錨桿框架、擋土墻、注漿、截排水、減載等措施。結合本工點花崗巖的巖土特點及已發生開裂等特點，設計采用地表設截水溝及平臺水溝等綜合設施，邊坡中部設預應力錨索框架及錨桿框架相結合措施及坡腳布置矮擋墻等綜合工程治理措施，具體處理方案如下。

    (1)地表排水與地下排水。在邊坡外側及邊坡卸荷平臺上設置截水溝，以排除地表水，減小降水的下滲及對邊坡沖刷。

    (2)預應力錨索框架及錨桿框架。通過穩定性分析，考慮到該邊坡可能從中下部剪斷滑出，設錨索框架及錨桿框架加固處理，即在一級邊坡上布置錨桿框架；邊坡中部進行錨索框架布置，一方面由于錨索的加固深度大、范圍廣、預應力后使邊坡在進一步蠕變之前受到主動加固，另一方面在錨索高壓注漿的過程中，對坡體中較大裂縫進行灌漿加固處理，而框架能使數根錨索連為一體，防止體積較大的孤石、滾石在可能失穩時，使單根錨索受力過大而破壞；邊坡頂部按1：1坡率進行削方減載處理。

    (3)坡腳擋墻。在坡腳處設置一道3 m高的矮擋墻進行固腳處理，并消除地表水對坡腳的沖刷。

    (4)三維網植草。在邊坡錨索框架、錨桿框架內及其他人工邊坡裸露處進行三維網植草護坡，以盡量減少風化作用對坡體的影響。

3.結束語

    本工點在對云南地區花崗巖邊坡設計處理上具有一定的借鑒性。采用固腳、強腰、坡頂削方減載后，能有效防止失穩邊坡的繼續發展。排水不暢、邊坡開挖后未作有效的防護是導致本邊坡失穩破壞的主導因素，因此許多類似本工點性質的土質邊坡或親水性巖質邊坡，在具體施工時要首先根據地形做好排水設施，保證排水的通暢以及及時的防護對于邊坡的穩定是極為重要的。

參考文獻：

[1]張樂文，汪稔．巖土錨固理論研究之現狀[J]．巖石力學，2002，23(5)：627—631．

[2]陳安敏，顧金才．預應力錨索的長度與預應力值對其加固效果的影響[J]．巖石力學與工程學報，2002，21(6)：848—852．

[3]黃平安，黃文縣，陳水安．花崗巖殘積士的特征及承載力的確定[J]．西部探礦工程，2006(6)：48—50．

[4]巖土工程手冊編寫委員會．巖土工程手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，l995：172—173．

[5]陳洪江．花崗巖類全風化帶的工程地質特性[J]．港工技術，1995(3)：61—65．

[6]鄒靜蓉，李志勇．全風化花崗巖路塹邊坡穩定防護研究[J]．湖南交通科技，2002，28(1)：25—26．

[7]王清，唐大雄，張慶云，等．中國東部花崗巖殘積土物質成分和結構特征的研究(J]．長春地質學院學報，l991，21(1)：73—81．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

上一篇： 大跨度橋梁健康監測及安全評估研究

下一篇： 預應力混凝土連續剛構橋裂縫和下撓問題探討