山区高速公路滑坡的治理论文.doc

绪论 工程简介 山区高速公路滑坡的治理 前言目前，中国正处于大力发展西部的经济，中国西部经济的落后，除了历史的原因，从中国的地理来看，越往西的地区地势海拔越高，山岭越多，特别是从湖北西部开始，有鄂西北秦岭支脉重丘区等山岭地区，在山区中建设高速公路的难度很大，除了国家投入的建设资金要比平原地区的建设资金大、建设周期长、冬季施工气温低等原因，最重要的是在山岭地区有些山体地质情况不稳定，容易发生地质灾害，如滑坡、泥石流等。这些地质灾害直接威胁到工程的整体安全及建设人员的生命安全。所以考虑建设山区高速公路时，地质灾害是公路建设决策者最重视的一个项目工程。 工程简介在建的武（武汉）银（银川）高速公路的十漫段是以湖北省十堰市为起点到陕西省漫川关止。以其第一标段第十工区的滑坡的治理工程为例，该路段穿越鄂西北秦岭支脉重丘地区地形高差大，沿线地质条件十分复杂，地质灾害频发，成为影响线路选线、公路规划设计的主要因素，四方山滑坡就为其中之一的典型。该滑坡场地位于十漫高速k9+880k10+045段，滑坡体前缘高程242m，后缘高程328m。南北宽100200m，东西长约360m，上宽下窄，滑坡面积5.74104,体积8.6105 m3，总体呈现为圈椅状凹缓地形，平均坡度12，前部较陡，约为15，中上部坡角小于10，呈现为缓坡平台。滑坡周界有少量的住户，滑坡前缘为一住宅小区，并直对公路、铁路、高速公路拟于滑坡中前通过。因此滑坡将直接威胁高速公路几场地周围居民和公共设施的安全。23 工程简介 滑坡的治理是复杂的，前期的勘察也是最关键的，它是设计的重要资料，也在施工中的参考的依据。前期勘察包括地理环境与地质环境、滑坡体基本特征、滑坡体稳定性分析与评价等内容。滑坡体在半饱和状态过度到饱和状态，水是重要的原因，有大气降水、地表水、地下水等，水可以在滑动体与基岩中起到一个润滑的作用，加速滑坡体的滑动，因此，水文条件是前期勘察不可忽视的一个内容。地区地处亚热带季风气候区，日照充足，降水充足、四季分明，但冬季偏长。年平均气温在1117；最高月平均气温2829，极端最高气温3941（78月份），最低月平均气温1左右，极端最低气温11.9（12月份），无霜期240天左右，年平均降雨量696.1900.0毫米，降水主要集中在夏季，占全年降雨量的3943，全年盛行东南风，其次为西北风。滑坡区地表水主要为大气降水、滑坡后上部山体泉水及居民饮用水和灌溉引水，地下水以孔隙潜水、土层滞水为主，基岩地下水类型主要是一裂隙水为主。受降水影响，区内地下水量季节性变化较大，旱季滑坡处于半饱和状态，雨季处于饱和状态，滑坡滑动相应表现为旱季缓，雨季快的特点。四方山滑坡体为第四系残坡积碎石土、亚粘土厚度在525米，前部较薄，后部较厚，滑带处于上部堆积体与基岩接触带之间，层厚0.30.8米，可见明显檫痕。基岩主要为中远古界武当山群中组（pt2wd2）白云钠长片岩。滑坡周边露出基岩产状为6080水的治理 5570。岩层倾向坡外。水的治理 水是引起滑坡滑动的重要因素，水从滑体与基岩之间的滑带中渗入，冲刷滑带土，滑带土由碎石颗粒和亚粘土组成，稳定性差，质地松散，遇水容易引起不稳定。四方山滑坡体富水，为了解滑坡体的出水量，从滑坡体上的四个泉眼进行抽水实验，用桶量法，先把桶的容积测出来，记录提出第一桶水的起始时间和最后一桶的结束时间，并记录桶数，它们之间的关系可以得出这一个泉眼的水共有多少的立方。到最后这个泉眼的水又回到抽水之前的位置所用的时间，用这个泉眼的水量除以水位恢复的时间，就是这个泉眼的出水量。 这四个泉眼有一个在拟建的高速公路的鸿线以内，高速公路的路基将把这个泉眼掩埋，其余的在鸿线范围以外。所以测出的出水量将对滑坡治理工程乃至这一段路基的建成后的安全起到重要的作用。根据测出的出水量，说明在滑坡体中除了有降水和地下水之外，还存在着一个大的水源，这可以为什么在旱季时滑坡体还处于半饱和状态。通过到设计方案给出的后缘以外地区寻找，找到了一个类似沼泽的池塘。对滑坡体水的治理采用的方法是“排、截、集”，在滑坡边界修排水沟；在滑坡内修截水沟和集水井。排水沟的作用是在雨季时将大量的水通过排水沟排出滑坡体；截水沟的作用是将渗入滑坡体中的水在滑坡中部就截住，把截住的水通过与截水沟相连的排水沟排出；集水井的作用是将地下水收集起来，通过排水沟排水的治理 滑坡治理 出。排水沟在沿滑坡边界修筑，同时考虑到四方山盘山公路的排水问题，将原有的公路边沟加以改建，这样可以同时用做滑坡排水沟，为避免雨季到来时大量的雨水对边界排水沟的冲刷，减少边界排水沟的动水压力。截水沟的作用可以分为前期作用和后期作用。在前期，由于要减少挖孔时地下水向孔内渗入，所以沿着桩位的后部修截水沟；由于在鸿线以内有桩，所以在高速公路在修好后，截水沟对路基是否有用呢？通过对滑坡治理，在一定的程度上能减轻对公路的破坏，但毕竟这个滑坡还是存在，不能不考虑公路建成后，滑坡体渗水对公路的影响，所以在鸿线内的的截水沟就要改成盲沟,一方面有利于减少渗水对路基的侵蚀,另一方面作为滑坡的排水系统也起到继续排水的作用。滑坡的治理 通常对滑坡的处理有抗滑桩；打锚杆；反压等。就四方山的滑坡处理是用40根抗滑桩在滑坡的中下部进行打桩，这40根桩的规格、桩型、深度不一样，最大的抗滑桩口径为34m，桩为32m；最小的抗滑桩口径为23m,桩深15m。桩型分为as、bs、cs、ax、bx、cx型。这40根抗滑桩分为根据位置的不同，分为g排桩、h排桩、f排桩，g、h桩同时从公路的上部通过，而f桩从公路下部通过。而最大的桩则布置在上部中间的位置，从而可以知道这个滑坡的主滑方向。以试桩h8为例，h8桩的规格是34m，桩深是32m。试桩 滑坡治理 的作用是通过挖这个桩来弄清地层情况；这个滑带的位置；有几条滑带；地下水位；强风化的位置；进入中风化的位置。通过试桩这些资料和勘察报告来对比，是否有出入。设计文件中规定桩深的三分之一入中风化。从h8开挖至今来看，地层分为第四纪残坡堆积层、亚粘土和碎石层、强风化层、中风化层。而在亚粘土层和碎石土层中发现的碎石为钠长片岩和灰绿岩。h8试桩的护壁是分段支护，每段1.2m，采用的是c20混凝土，护壁中有6根箍筋，72根竖筋。箍筋以直径10的圆钢均匀分布，竖筋以直径8的圆钢均匀分布。竖筋又分为1.1m和1.2m。1.1m的竖筋作用是结构筋，而1.2m的竖筋作用除了起到结构筋的作用外还起到连接上下护壁钢筋的作用。护壁作为临时的支护工程，最主要的起到是挡土的作用，因为井越深，土压力越大。主滑方向 如果按设计上的主滑方向是南北方向，南面护壁土压力最大，而东、西面护壁土压力最小，这是在南东 西 北成桩后抗滑桩的承力的情况。而在做护壁是就不应该以此来考虑护壁的承力情况，为什么这么说呢？因为在h8护壁到8.7m时，此时，根据设计给出的潜层滑带就在这个范围，如果护壁不到位，将来很有可能在桩芯还没有浇成，因为滑体的滑动造成孔位错位，这不仅对试桩本身是一个很大的危险，严重的可能这个试桩就会废掉，重新选择试桩，重新考虑新试桩地层和废桩地层的关系，一系列的问题都会出现。 但最怕的事还是发生了，就在准备浇筑第八模护壁时，上一模的护壁后面出现了异常的响声，第七模的西面砼墙壁出现了裂纹，并且在2分钟内，裂纹急剧扩大，进而将整个西面砼护壁完全被土推了出来，相邻的两个墙面也出现了不同程度较大的裂纹，用于上下连接的竖筋端头也被拉直。 这就有几个疑问出现了， 这个滑坡体的荷载有哪些； 第七模垮壁为什么垮的是西面墙，而不是主滑方向南面墙； 按照设计从上到下的护壁钢筋网都是用一种型号是不是稳妥，垮壁的原因和山区冬季施工砼的养护之间有什么关系呢。 四方山滑坡体是属于第四系残坡堆积体，考虑作用在滑坡体上的力（p），还必须考虑滑坡体的自重（w），滑面的摩擦阻力（r），地表建筑物在滑坡体上的附加荷载荷（f）荷滑坡体上的临时荷载（fl），还应考虑雨季时雨水和滑坡体上水源作用在滑坡体上的动水压力（pd）,即作用在滑坡体上的合力应为： p = w + r + f + fl + pd 在旱季和雨季时，滑坡体处于半饱和状态和饱和状态，所以从各方面来考虑，滑坡体上的大部分荷载时稳定的，只有pd会有变化，当在旱季时，pd只有滑坡体上的水源作用，而到了雨季时，pd就会成了雨季时的雨水作用和滑坡体上水源作用的和。 四方山滑坡体从裸露的岩层看，走向为北东走向，倾向为南东60 80，倾角为55 70。从整体这个方面说，在没有挖开孔基之前，土层为一个整体，受到的压力均匀分布，挖开过后，越往下护壁的土压力越大，并且在这个层面是一个潜层滑动面，上下土层不是一个整体，当挖开第八模时，以上的土层就失去了一个承重的平台，第七模以上的土就从第八模的空隙滑进孔里，第七模的砼护壁在强度没有完全起来的情况下，是抵挡不住如此大的土压力。 从这个角度来考虑，就不难解释为什么是西面墙垮壁了，从以下的断面图和平面图来看，潜层滑动面的走向是由西向东，孔径范以外的南面和北面土层完整，而孔径范围内的土层出现了断层，所以很大土压力，当第八模土方挖完后，第七模以上的土就南东 西 北从第八模的空隙中滑出来，土层沿着滑动面将第八模已完成的土方坑填平，土方的瞬间涌出，此时的土处于动态，压力在瞬间最大，所以，第七模护壁也就被土层推出来分析看出，这与滑坡的主滑方向是没有联系的，而只和地层有关系。如果是由滑坡的滑动造成的，那么，不应该只是护壁被推了出来，而应该是护壁被错开，东面墙也应该有错动的痕迹，所以这和滑坡的主滑方向是没有联系的。 从以上的分析看，护壁是被土推出来的，那么混凝土内的钢筋网应该会抵挡土的压力，但事实上是，用于上下连接的钢筋钩子被拉直，从这一点来分析，钢筋的用得不合适，西面墙是4m长，并且在勘探时就发现了这条潜层滑动面的存在，而且是不只一条滑动面，那么综合考虑，护壁的钢筋网就不应该是从上到下用一种型号，应该根据层面的不同，选择不同的钢筋网。 比如在滑动面以上可以按照直径为10mm、8mm作为护壁的钢筋网，通过滑动面时钢筋的用直径更大的螺纹钢筋作为受力钢筋，或者在原受力钢筋的情况下增加钢筋，上下之间的连接钢筋采用焊接的形式，让护壁的钢筋混凝土有足够的抵抗力，通过滑动面后可以恢复成直径为10mm、8mm的护壁钢筋网。 h8试桩跨孔是在冬季施工的情况下，白天的最高温度为41，夜间温度在零度以下，水经过一夜后就会结冰，混凝土的养生温度在201，在h8护壁的养生阶段困难，主要表现在由于是挖孔桩土质松散，孔内尽可能的不能有水在孔底等。 养生条件的限制，直接的关系是混凝土的强度情况，在整个的冬季施工中，养生还依靠着地温的条件，在地质学中知道，地层越深，温度也就越高，但在高度只有8.4m的深度，这个温度感觉不是很明显，所以，在垮孔之前，发现的混凝土颜色深，并且在成型后的四天后颜色还是没有改变，还出现了较明显的裂纹，这就说明混凝土的强度还没有达到70%之前，护壁就开始承受土压力了。另外，从做出来的抗压试件来看，经过一夜的露天存放，混凝土的表面结了一层薄冰，用手按一下，就会发现，混凝土的表面还是很软，就象是刚刚做的一样，在这种山区施工的情况下，按照桥梁的技术规范，冬季施工时桥梁各个部位不允许使用早强剂，必须在梁场进行蒸汽养生，但作为桩芯的附属支护工程，为了使混凝土的强度提前达到70%，应该可以加入适当的早强剂，但根据指挥部下发的冬季施工的要求中，把抗滑桩作为挖孔桩来看待，就不允许使用早强剂。虽然在有地温的前提下，可以得到些温度，但毕竟不能达到混凝土养生的温度条件。所以，从到目前为止，整个抗滑桩的施工过程中，根据设计图来施工，确实有让人不尽如意的地方，就此，想谈谈自己的想法。关于四方山滑坡的地质钻孔不是很具体，从设计图上看钻孔的位置相隔的很远，不能代表整个施工区的地质情况，仅仅作为参考而已，造成施工过程中地层分界在设计图中难以确认，附近地质钻孔的柱状图地层分界只能有来对比。在g号桩的设计中，每个桩长15m，在10m的位置就可以见到中风化，但在实际施工中见到中风化的深度与设计有很大出入，g1在6.2m见到强风化，到现在12m还是强风化层，g3在9m的位置见到中风化，g5在13m见到中风化，g7还没有有见到，从这组数据中看出，g桩的岩层不是在一个平面上，见下图。上图g排桩平面图下图g排桩剖面图从示意图看，g排桩是一个小向斜，g1桩失去了碎石土层，直接从填土层进入了强风化层，越往后进入强风化层的深度越深，与设计要求的进入强风化深度有很大的区别，并直接影响到设计桩长。所以，单凭依靠钻孔取得的地质资料是有缺憾的。一、钻孔距离太远，在一个大的区域中只钻一个孔是不能真实的反映施工区的地质情况。如果在初次勘探之后，确定了施工区域后，应该在对施工区域的地质情况再进行一次详细的地质勘探，孔距缩小，这样可以对各层面进行给深入的了解，为设计配筋工作提供直接的依据。二、设计中没有考虑到实际的情况。根据标准图来做护壁、桩芯的设计，这存在着一个很大的工程隐患，毕竟标准图是代表不了所有滑坡治理工程的设计，尤其这种一直在滑动的真滑坡。从计算的数据到抗滑桩的所有关键工序的设计，都应当从实际施工中出发。三、对于坡角,设计没有处理。这个滑坡是一直都在动的真滑坡，那么，除了在山上用抗滑桩的处理，在坡角也应该考虑用反压的形式来处理。四方山坡脚是居民区和城市道路，滑体一直在动，对居民区和道路是个威胁，反压后对坡脚可以起到一个反作用力，使滑体的下滑力趋于平衡。由于，这个工程在盘山公路旁，挖桩后的弃方量很大，堆积在山坡上无疑增加了不稳定因素，在坡脚反压处理也可以解决弃方的问题。四、对桩位的处理。h排桩一共有18根桩，从h11到h18桩都设计在盘山公路，四方山上山唯一的路就是这条盘山公路，在公路上开桩首先要考虑的是对盘山公路进行改道，从工期的角度来考虑，这8根桩要等到公路改道完后才可以开孔，使整个工滑坡治理 对滑坡的检测 程工期提前的计划受到制约。再者，这8根桩有一短边设计在公路的边缘，这个位置正好是在挡土墙上，在这个位置开孔就等于说这条短边有3、4m处于凌空状态，并且土壁很薄，考虑到滑坡移动的问题，这个壁可能会穿孔，对孔内安全作业产生隐患。对这个桩位应该考虑往后移，消除h桩轴线的拐角。使着18根桩在同一轴线上。让桩的受力均匀。对滑坡的监测 对于滑坡的监测是综合性的，其中包括对滑坡周边的观测点进行的监测、对滑坡内的裂缝的监测、针对山体的测斜等手段，目的在于观测滑坡体的在某一段时间的位移及速度。由于滑坡处于动态，滑坡内的建筑物的坐标在变化，监测点设置在滑坡内是毫无意义的，不能反映出滑坡位移情况。每次监测时从滑坡体外的监测点对滑坡体内的固定点进行观测，通过仪器对固定点的观测，测出各固定点的坐标，与前一个月的所测坐标数据进行对比，从中得出位移量及位移速度。遇到降水是则要对监测进行加密。常规的监测是对裂缝的监测，滑坡内的盘山公路上和前后缘都有裂缝出现，裂缝的监测可以直观的感受到裂缝扩大或缩小，同时，裂缝监测有一个缺陷，就是不能很真实的反映出裂缝是由于滑体移动造成的还是由其他的因素造成的。特别是公路上的裂缝，由于机动车的往来，对已经存在的裂缝会造成扩大，另外，还可能造成新的裂缝出现，但是，前后缘的裂缝则可以反映出滑坡体滑动的动态情况，前后缘的裂缝是没有任何人为扰动的，通过同一裂缝的水平位移和垂直位移的统计，可以看出滑坡体是否 对滑坡的检测 稳定，但是这些数据不能作为衡量滑坡体移动量的根据。测斜是滑坡治理中监测常用的一种方法，是沿着滑坡体滑动的方向，并排打孔，将钢管放在里面，每隔一端时间就对钢管进行监测，同时记录钢管的弯曲量，这种记录是用仪器进行，测斜仪是一种可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器。测斜仪分为活动式和固定式两种，在勘察孔测斜中常用活动式测斜仪。在勘察孔成孔后将有四个相互垂直导槽的测斜管逐段连接置于孔中，测量时，将活动式测头放人测斜管，使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化，如图2所示。1测斜仪的工作原理是根据摆锤受重力作用为基础测定以摆锤为基准的弧角变化。当测斜管随孔深偏移时，测斜管的位移量即为该孔的偏移位移量。放入测斜管内的活动测头，测出的量是各个不同分段点上测斜管的倾角变化xi，而该段测管相应的位移增量si为：sili sinxi (1)式中li为各段点之间的单位长度。由于钻孔钻进场前已经严格检验过钻头位置和钻杆垂直度，所以孔口处可以认为是位移不动点，孔内任何处的水平位移值n就是各分段位移增量的总和： 对滑坡的检测 图2 测斜仪测量原理测斜管可以用于测单向位移，也可以测双向位移。测双向位移时，由两个方向的测量值求出其矢量和，得位移的最大值和方向。 测量过程描述1 将钻孔用清水冲洗到测量深度，使用探绳测量钻孔深度；2 将测斜管