济源市王屋镇第一中学滑坡治理方法

2023-09-15 01:33陈涵思
河南科技 2023年15期
关键词:土板抗滑桩挡土墙

陈涵思

(河南省资源环境调查三院,河南 郑州 450000)

0 引言

2008年,济源市王屋镇第一中学西部边坡发生滑动,主要表现为学校建(构)筑物开裂,操场局部滑塌,此后每年滑坡体上都发生局部的小规模滑塌,坡顶及坡底建筑物裂缝还有加剧的趋势,当地政府进行了应急处置,将滑塌体清理后修建浆砌石挡土墙进行加固。2021年强降雨期间,该边坡再次发生滑动,严重威胁学校师生及周边居民约588 人的生命财产安全。为了避免人员伤亡和财产损失,济源市对该滑坡采取了工程治理的措施来消除地质灾害,具体工程量布置为:坡体整形9 500 m3,抗滑桩57 根(其中A 型C30 混凝土抗滑桩23 根,直径1.0 m,桩长15.0 m;B 型抗滑桩34 根,直径1.0 m,桩长9.0 m),挡板56 块(C25 混凝土挡板板厚30 cm,板高1.5 m,板长2.6 m),C20 毛石混凝土挡土墙长74 m;浆砌石截水沟530 m;坡面绿化(撒播草籽)4 250 m2。通过坡体整形、抗滑桩施工、挡土板、重力式挡土墙、截排水、坡面绿化等工程和生物措施的实施,达到消除滑坡地质灾害、保障周边群众生命财产安全的目的。

1 滑坡治理区地理位置

济源市王屋镇第一中学滑坡位于王屋镇,地理坐标为东经112°16'30.4″,北纬35°6'58.32″,王屋镇政府东侧,距济源市区直线距离约37 km。项目区沿省道S312(连固线)、县道可直达,交通十分便利。

2 滑坡特征

济源市王屋镇第一中学滑坡位于冲沟东侧斜坡上,地势总体东北高西南低,坡16°~20°。滑坡形态如图1 所示,滑坡右侧变形裂缝如图2 所示。经本次勘查,确定滑坡的规模为纵长约60 m,横宽约230 m,面积约0.83×104 m2,滑体厚2~8 m,平均厚度约5 m,体积约12.6×104 m3,属中型浅层土质滑坡。平面形态呈“扇”形,主滑方向约262°。

图1 滑坡形态

图2 滑坡右侧变形裂缝

3 勘查主要结论

3.1 滑坡类型

区内由于建设场地过程中大量的开挖、切坡和回填活动,在斜坡前缘形成陡坡,产生临空面,不利于坡体自身稳定性[1]。斜坡表面的土体的渗透性较好,有利于降水的渗入,使土体软化,抗剪强度迅速降低。土体在与重力的共同作用下易沿软弱带(滑带)产生滑动变形,形成浅层土体牵引式滑坡[2]。

3.2 滑坡致灾等级

滑坡直接威威胁周边学校师生及居民588 人,预计经济损失约3 650 万元。按照《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864—2016)6.3 中表3滑坡防治工程分级标准,判定该致灾地质体地质灾害防治工程等级为一级。

3.3 滑坡稳定性

滑坡区滑坡体在天然状态下,处于基本稳定-稳定状态。在连续降雨、暴雨、地震的影响下,滑坡体的稳定性降低,处于欠稳定-不稳定状态。滑坡稳定性与降雨的关系密切,在天然状态下处于基本稳定状态,在雨水的影响下其稳定性降低[3]。稳定性计算结果与宏观变形分析吻合。

3.4 滑坡污染情况

区内及附近无污染源,土层为未污染土,水、土壤对钢筋混凝土的腐蚀性为微腐蚀性。

3.5 滑坡治理建议

根据滑坡的形态、结构特征及形成机制,考虑各种工况下的稳定性,建议防治工程采用抗滑支挡体系和地表排水体系相结合的方案。

4 施工方法及工艺

4.1 坡体整形与清运工程

施工工艺为测量放线→原始坡面测量→自上而下、由北向南进行坡面清理→测量坡度→压实→坡体整形后进行坡面测量。

①测量放线:按照设计图纸,清理之后坡顶高程557.83~568.15 m,坡底标高基本以挡土板高程为基准,清理后标高554.44 ~560.92 m。坡体整形之后的地形坡度8°~15°,坡体整形工程范围、厚度符合施工设计图要求。②施工顺序:坡体整形工程自上而下、由北向南的方式进行,每段施工长度50 m。③滑坡体坡面清理:清理滑动的人工填土、坡积土,清理厚度1.5~2.6 m,平均厚度2.0 m,坡面清理面积4 750 m2,清理滑坡体渣土9 590 m3。④坡面整形后与周围地坪平顺连接,并用挖掘机反铲压实坡面。⑤清理的人工填土、坡积土采用挖掘机挖装,自卸汽车转运至弃土区,运距5 km,清运渣土9 590 m3。

4.2 抗滑桩工程

旋挖桩施工→钢护筒制作与埋设→钻孔施工→成孔检查→钢筋笼制作与安装→桩身混凝土灌注→做好旋挖桩施工记录→旋挖桩的质量检查。

4.2.1 施工要求。桩采用圆形旋挖桩,桩直径1.0 m,桩成孔依据不同区域各类型而定[4]。①旋挖桩的施工严格按设计图施工,将开挖过程视为对斜坡进行再勘查的过程来进行,配备相关技术人员及时编录施工地质情况,实行信息化施工。②钢护筒的制作与埋设:长度不大于4 m 的钢护筒,采用厚4~6 mm 的钢板制作,长度大于4 m 的钢护筒,采用厚6~8 mm 钢板制作,钢护筒高出施工地面0.3 m。钢护筒埋设前,先准确测量放样,保证钢护筒顶面位置偏差不大于5 cm。埋设中保证钢护筒斜度不大于1%,用粗颗粒土回填护筒外侧周围,回填密实。③钻孔施工:钻孔机成孔一般为清水施工工艺,无需泥浆护壁。若有地下水分布,且孔壁不稳定,可向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。④成孔检查:成孔达到设计标高后,对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查,不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定,当钻孔为干孔时,可用重锤将孔内的虚土夯实。经质量检查合格的桩孔,及时灌注混凝土。 ⑤钢筋笼的制作与安装可根据场地的实际情况按下列要求进行,待灌注的桩孔孔底沉渣必须清理干净,经检查合格后,方可安放钢筋笼。所准备的材料应满足单桩连续灌注。⑥桩身混凝土灌注应连续进行,不得留施工缝。桩身混凝土,每连续灌注0.5~0.7 m 时,应使用插入式振动器振捣密实一次。对已浇注完毕的旋挖桩应及时派专人用麻袋、草帘加以覆盖并浇清水进行养护,养护期7 d 以上。⑦做好旋挖桩施工记录。旋挖桩属于隐蔽工程,施工过程中,应做好各种施工和检验记录。对于发生的故障及其处理情况,应记录备案。 ⑧旋挖桩的质量检查包括原材料质量、孔位偏差、桩身断面尺寸、孔底高程、孔的偏斜、钢筋笼焊接、钢筋笼制作、混凝土试块强度、桩身质量。

4.2.2 施工情况。①抗滑桩钻孔采用旋挖钻进成孔工艺:旋挖桩的施工应严格按设计图施工,应将开挖过程视为对斜坡进行再勘查的过程来进行,必须配备相关技术人员及时编录施工地质情况,以利于反馈设计、实行信息化施工[5]。 ②在桩位埋设了6 mm 厚钢板护筒,护筒直径1.2 m,埋深1.5 m,布设了泥浆池、泥浆循环槽。 ③钻孔施工:干式旋挖钻进,对于人工填土较厚区域采用泥浆护壁钻进工艺。本项目多数桩孔采用干式旋挖工艺,进入砂岩之后为冷却切刀,钻孔内注入清水。④成孔检查:各项检查指标均达到设计要求。⑤冲孔换浆:本次采用徐工集团XR160E、三一重工SR285R 型旋挖桩机,多数采用清水冷却切刀。终孔之后沉渣厚度基本为零,达到设计和规范要求。⑥钢筋笼制作:严格按照施工设计图进行制作,主筋搭接长度大于30 d,2 根一束的主筋布设,按照设计组装焊接。⑦钢筋笼吊装:待冲孔换浆、孔底沉渣清理干净之后,用吊车安放钢筋笼,2根一束的主筋布设方向正对主滑方向。 ⑧混凝土灌注:本工程采用济源市某有限公司生产的商品混凝土,通过罐车、泵车,实现了一次连续灌注。对已浇注完毕的旋挖桩用草帘加以覆盖并浇清水进行养护。⑨旋挖桩施工记录。对抗滑桩桩位、成孔、沉孔质量检查、冲孔换浆、钢筋笼吊装安放、混凝土灌注等均做了施工和检验记录。⑩进行了钢筋笼焊接、混凝土试块强度、桩身质量检测等外检工作。⑪本项目57 根灌注桩,桩位置、桩孔直径、入岩深度、桩顶标高、钢筋笼位置、灌注混凝土量等全部达到设计和规范要求。

4.2.3 完成的实物工作量。①旋挖机挖孔:累计完成57根桩的挖空任务,挖孔总延米584 m,其中挖土117.6 m,挖岩石466.4 m。②清渣外运:累计外运石渣和泥土466.295 m3。③钢净笼制作57 个,使用钢筋总量129.164 t。④商品混凝土灌注桩数57根,实际灌注C30 商品混凝土651 m3。⑤经过桩身完整性检测(超声波透射法)的33 根桩,Ⅰ类桩(完整桩)33 根;桩身完整性检测(低应变法)监测的24根桩,Ⅰ类桩(完整桩)24根;桩身质量优良率100%

4.3 挡土板工程

施工准备→破桩头→绑扎钢筋→验收钢筋网片→支护模板→桩间挡土板混凝土灌注→混凝土养护→挡土板两侧土体回填→竣工验收。

①本项目为保证抗滑桩与挡土板共同受力,按照施工设计图将抗滑桩桩顶混凝土破除,露出钢筋,使挡土板的钢筋与抗滑桩主筋相连,按照设计图纸绑扎钢筋。②按照设计支设模板,支护钢模板270 m2。③对模板位置进行检查校正后,开始灌注C25 商品混凝土。④对浇筑后的挡土板进行苫布覆盖,浇水养护。

4.4 挡土墙施工

测量放线→挡墙基础开挖→振动压路机压实→3:7 灰土回填、压实→碎石垫层→浆砌毛石砌筑、深沉缝→墙背土回填及反滤层堆放、滤水管安放→砌筑→墙体勾缝及表面加工→墙背边坡夯填、整形→养护。

施工中的质量控制。①材料选择:施工用的水泥型号为袋装PO42.5 级,砂为中粗砂,碎石粒径为2~4 cm,石材选用灰岩,块径不小于30 cm。材料进场后,见证取样并送至实验室进行检测,材料性能、抗压强度等指标均符合设计要求。②基槽开挖:测量人员按设计要求对挡土墙中线进行测量放样,基槽开挖以中线为中心向两侧开挖。原设计基槽开挖深度0.3 m,因滑坡体扰动土层的深度较大,故根据现场情况,经设计单位变更,将基槽宽度变更为4.7 m,深度变更为3.25 m。开挖过程中,技术人员对基底土层,基槽深度、宽度、长度进行检测,共检测点数20 个,误差在±20 mm 内,符合设计要求,并将检测结果报现场监理进行验收。③基础处理:根据现场情况用3∶7 灰土对挡土墙基底进行了处理,在宽4.7 m、深3.0 m、长77 m 的基槽内用3∶7 灰土进行了回填夯实,然后在灰土上部敷设0.3 m 厚碎石垫层。④配制砂浆:砂浆在现场进行搅拌,配合比送至实验室进行检测,配合比符合规范要求。⑤浆砌毛石:砌筑毛石时,做到了纵、横缝互相错开,每层横缝厚度保持均匀,砂浆饱满。监理现场旁站指导施工,施工过程中,每隔10 m 对挡土墙高度及厚度进行检查,共检查点7 个,允许偏差控制在±20 mm。 ⑥深沉缝:浆砌石挡土墙砌筑过程中,每隔20 m 砌筑一条聚酯板深沉缝。⑦勾缝抹面:均由专业人员进行。

4.5 截排水沟施工

场地平整→测量放线→基础开挖→基地夯实、砂石垫层→浆砌块石→基槽回填→养护。

4.5.1 施工中的质量控制。①施工放样:主要对排水沟的轴线及高程进行控制,放样时保证渠轴线符合设计要求,能对渠的开挖高程进行控制。②基槽开挖:根据土方开挖要求进行施工,做隐蔽工程记录与签证。③垫层施工:铺设时按设汁要求进行施工,并做隐蔽工程记录与签证。④浆砌石砌筑:砌石采用铺浆法砌筑,砌筑时,石块采用分层卧砌,上下错缝,内外搭砌。砌石体尺寸和位置的允许偏差,不超过有关的规定。

4.5.2 完成实物工作量。人工沟槽土方开挖566.46 m3,砂石垫层47.2 m3,M7.5 浆砌块石264.35 m3,砂浆抹面881.16 m2。

4.6 坡面绿化工程

施工结束后,对坡面撒播紫穗槐灌木、四季青面积4 250 m2。治理后俯瞰效果如图3 所示。

图3 治理后俯瞰效果

5 结语

通过抗滑桩+挡土板+挡土墙+排水渠相结合的方法施工后,一方面有效预防了该区域的水土流失,消除了滑坡地质灾害的影响,另一方面减少了地质灾害造成道路、通信、电力线路的经济损失,避免对群众生命财产造成威胁,对改善群众的生产生活及环境质量具重要意义。

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