三峡库区某居民点高切坡变形体治理方案设计实例

程心意,刘 彬,侯炳绅,黄 瑞,李 锐

(长江岩土工程总公司,湖北武汉 430010)

三峡库区某居民点高切坡变形体治理方案设计实例

程心意,刘 彬,侯炳绅,黄 瑞,李 锐

(长江岩土工程总公司,湖北武汉 430010)

在高切坡防治设计实践中,提出工程治理措施和截排水并重,再加以专业监测掌握防治效果的治理思路。以三峡库区某居民点高切坡治理方案的研究为例,探讨高切坡工程治理措施。

变形体;切脚临空;抗滑桩

1 工程概况

三峡库区某居民点高切坡因自然边坡稳定条件受到破坏,下部切脚临空,加上所处的顺向斜坡的特殊地质条件,边坡自2005年起已产生变形。2007年5月以来,变形加剧,变形范围扩大,导致高程410 m处产生严重拉裂,三栋民房已产生变形,安全受到严重威胁。如果变形继续发展,将可能形成变形体。一旦这种情况发生,坡脚的城市主干道交通将会受到严重影响,变形体后缘及两侧居民的生命财产也将受到严重威胁。高切坡变形体平面布置图见图1。

1.1 变形体基本特征

变形体前后缘宽80 m左右,中部稍宽,约110 m,纵长160 m,平面面积1.44×104m2,体积11.52×104m3。变形体中部地形坡度较缓,坡度16°左右,高程375 m以下地形较陡,坡度36°左右;后部高程417 m以上,坡度26°～27°,高程375～417 m之间,地形坡度24°左右。

1.2 变形体物质组成

变形体物质主要为坡残积层,其物质主要为碎块石夹土,黄—黄灰色,碎块石成分主要为含泥灰岩及泥灰岩,多呈中风化,次棱角状,块径10～30 cm不等,少量>100 cm,碎块石含量约60%～80%,厚度3.84～10 m。

1.3 水文地质条件

变形体为斜坡地带,地表排水条件良好。变形体工程区内未见地下水出露点,根据钻孔资料和附近场地勘察成果分析,测区地下水埋藏较深,而第四系松散层厚度小,亦不含水,浅层地下水缺乏。变形体西侧地形为凹槽,是本区汇水较为集中的区域,本地区每小时最大降雨强度达75.98 mm(1991年8月6日),最大日降雨量193.3 mm(1962年7月5日),在遇较强降雨时,区内会有短时坡面流水。

1.4 基本变形情况

2005年4月,由于变形体前缘边坡施工开挖,导致坡体出现变形,当时变形最高点高程达390 m,前缘西侧两栋民房严重拉裂变形。在2006年变形发展减慢,但变形仍随时间不断加大,前缘两户居民于2006年6月被迫搬迁。

2007年5月,边坡变形突然加剧,并向后缘扩展,变形最高点高程达410 m,根据当地有关部门的监测,高程410 m处的房屋地坪拉裂变形。从7月3日至7月20日,变形增大了2 cm,表明变形处于发展阶段。从现场观察,发现房屋前地坪产生裂缝,但房屋整体破坏尚不严重。

从整个变形程度看,变形体中下部变形严重,裂缝张开度达15～20 cm,土体下沉量最大达1 m,前缘原房屋挡土桩墙已被变形体推断倾倒,后缘拉裂缝宽一般1～5 cm,下座18 cm。从变形情况看,变形体前缘及中部变形量大,后缘相对较小。在变形区内,除后缘有四栋民房受到影响外,中部正在修建的某道路的挡土墙也已产生严重变形。目前,后缘四栋民房的变形尚不严重,但已有加剧迹象。

2 地质结论

该高切坡变形体为第四系碎石土沿基岩面的滑移变形,变形体平均厚度8 m左右,变形体平面面积1.44×104m2,体积11.52×104m3。变形原因一是由于斜坡下部切脚,产生临空面;二是雨水下渗降低碎石土的抗剪强度。变形体目前处于变形发展阶段,若遇强降雨或长时间降雨,变形体均可能发展成为变形体。如果这种情况发生,坡脚主干道交通将会中断,变形体两侧的居民生命财产也会受到严重威胁,因此,应尽早对该变形体进行治理。

图1 变形体平面布置图Fig.1 Arrangement plan of defor mation

3 变形体稳定性分析

3.1 设计安全标准

综合考虑变形体的规模、致灾地质体成灾后可能造成的损失大小、危害对象的重要性等因素,类比其它工程,确定变形体治理安全等级为二级,变形体设计工况安全系数为1.15[1]。

3.2 变形体稳定性计算

变形体的稳定性计算采用传递系数法计算,根据勘察成果提供的滑面(滑带)条件,按折线滑动计算稳定性,变形体的稳定性计算的数学模型按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)有关规定进行计算。

变形体稳定性计算分析采用的物理力学指标:重度21.5 kN/m3;滑带土抗剪强度指标:C=10 kPa,φ=17°;地震动参数:区域内地震动峰值加速度为0.05g,设计特征周期为0.35 s,地震基本烈度为Ⅵ度。

由于该段变形体为应急抢险项目,考虑现阶段天然状态和暴雨状态两种工况。计算剖面稳定安全系数见表1。

表1 变形体剖面稳定性计算成果表Table 1 Counting result of cross-section stability about defor mation

稳定性计算结果显示,在天然工况下,1-1′、3-3′剖面处于暂时稳定,2-2′剖面基本稳定;在暴雨工况下,变形体处于不稳定状态。

4 治理方案

4.1 治理方案选择

变形体治理措施主要有两类[2],一类是提高抗滑力,另一类是减少下滑力。提高抗滑力的措施有支挡结构阻滑,如抗滑桩、锚拉桩、格构锚固、重力式抗滑挡土墙等,还有前缘压脚、阻滑段堆土,提高滑带土抗剪强度措施。减少下滑力的工程措施有削坡减载、地表地下截排水。治理方案综合比较如下。

(1)抗滑桩治理方案 根据规划要求,变形体坡脚需要清理出一定的场地,用于居民楼建设,如果在高程372 m和高程360 m设置两排抗滑桩,既能为高程392 m处公路提供稳定性保障,又能确保坡脚居民楼安全。

(2)前缘反压方案 由于变形体前缘需要进行场地平整,规划居民楼的建设,没有空间实施此方案。

(3)削坡减载方案 由于坡体高程392 m处有一条公路通过,削坡方案将涉及公路,故不宜采用。

(4)变形体外围设置截排水 根据变形体稳定性计算,在天然工况和暴雨工况下,变形体稳定性存在较大差异,故应设置截排水工程,降低变形体中地下水,减少下滑力。

综合考虑以上方案,采用“抗滑桩支挡+截排水”的治理方案,同时采取变形体专业监测预警措施。

4.2 治理方案确定

结合工程地质情况,根据计算剩余下滑力结果,布设两排抗滑桩。变形体治理工程平面布置图如图2,典型剖面如图3。

4.3 单项工程设计

(1)截排水工程 为拦截变形体周边地表水进入变形体,在变形体两侧及后缘布设截排水,将地表水汇集排走。

截排水沟采用MU30块石砌筑,内侧与顶面用M10砂浆抹面。排水沟采用矩形断面,底宽0.9 m,高0.6 m;截水沟采用梯形断面,底宽0.6 m,高0.9 m,斜边坡比为1∶1,在陡坡段(i>25%)做跌水消能坎。

(2)抗滑桩设计 抗滑桩桩身内力分布及配筋,采用理正软件计算。桩底边界条件为铰接,采用K法计算,K值取200MN/m3。

4.4 施工技术要求

(1)抗滑桩采用跳两桩施工,在开挖过程中应及时进行施工地质编录,重点注意岩层与土层的分界面、强风化岩层与中风化岩层的界面,以及岩土体的工程地质条件,校核实际情况与地质报告是否一致。抗滑桩共分三批施工,在第一批桩混凝土强度达到设计强度80%后进行第二批桩的施工,在第二批桩混凝土强度达到设计强度80%后进行第三批桩的施工。

(2)桩井开挖过程中应及时进行钢筋混凝土护壁,护壁采用C20混凝土。护壁的单次高度根据一次最大开挖深度确定,一般每开挖1.0 m护壁一节。护壁在土体内厚度为应复合设计要求。

(3)监测应与施工同步进行。当变形体出现变形,有可能危及施工人员安全时,及时通知人员撤离。

(4)井口必须设围栏和防止地表水流入等安全设施。严格控制非施工人员进入现场。人员上下可用卷扬机、吊斗等升降设施。同时应准备软梯和安全绳备用。井内有重物起吊时,应有联系信号,统一指挥。升降设备应由专人操作。井下工作人员必须戴安全帽,并且井内施工人员不宜超过2人。每日开工前必须检测井下有无有害气体。井内存在有害气体含量超标或氧气不足时,均应使用通风设施向井内作业面送风。井下照明必须采用36 V安全电压。进入井内的电气设备必须接零线并接地,并装设漏电保护装置,防止漏电触电事故。

图2 变形体治理工程平面布置图Fig.2 Map of defor mation treatment project

图3 变形体治理工程纵剖面布置图Fig.3 Longitudinal profile of deformation treatment project

5 结语

该变形体形成原因,一是坡脚人工开挖,造成临空面;二是雨水渗入坡体,造成土体抗剪强度降低。变形体坡脚为一城区主干道,一旦发生地质灾害,后果严重。本工程现已完工,根据监测资料,变形体处于稳定状态,达到了治理目的。希望通过本案例的研究探讨,在库区城镇建设过程中,避免因人工开挖而形成大的地质灾害。

[1] DB50/5029—2004,地质灾害防治工程设计规范[S].

[2] 湖北省三峡库区地质灾害防治工作领导小组办公室编.湖北省三峡库区变形体防治地质勘察与治理工程技术规定[S].武汉:中国地质大学出版社,2003.

(责任编辑:潘 潇)

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,助理工程师,水利水电工程专业,从事岩土工程设计工作。E-mail:494523191@qq.com