滑坡与高边坡病害防治关键技术及典型工程实例讲解

1,中铁xx研究院有限公司,滑坡与高边坡病害防治关键技术及典型实例,主要内容,一、当前山区公路建设中滑坡与高边坡病害防治现状二、滑坡与高边坡病害防治的关键技术三、典型实例,3,第一部分当前山区公路建设中滑坡与高边坡病害防治现状,4,近20年来，随着中国国民经济的发展，特别是西部大开发政策实施以后，高等级公路大规模地向山区延伸（1995前后），边坡稳定问题显得十分突出。,第一阶段：山区公路大发展，边坡失稳频发阶段(1995年2005年）,地质技术力量相对薄弱，对复杂的地质条件认识不足。山区公路建设中发生了大量的边坡失稳变形和滑坡复活，主要特点：数量多、变形多、危害严重增加投资、延误工期、破坏已有工程，严重影响安全运营。(深汕高速路K101、京珠粤境北段、二郎山东西引道滑坡治理),5,边坡失稳的原因：(1)对地质条件的复杂性认识不足；(2)没有贯彻“地质选线”的原则，未能避开地质不良地段；(3)高边坡数量多，高度大；(4)缺少相应的加固和防护措施；(5)施工不规范，坡坏了岩体的完整性。,6,第二阶段:从被动治理变为预防灾害阶段(近十年来）,在总结经验教训的基础上，采取了一系列的技术措施，取得了良好的效果(1)大量引进外部技术力量，强化地质工作；(2)对已建工程进行认真的技术总结；(3)大量吸收前人研究成果基础上，加强对边坡病害发生机理和防治技术的研究，设立了西部交通科研基金，取得了大量科研成果。(4)修订了公路勘测设计规范和相应的技术政策，有效地减少了高边坡变形和古滑坡的复活。,1.总结经验教训，深入研究,7,2.从被动治理转为预防为主,1、勘察设计采用先进的技术和理论，如航测、遥感和地理信息系统的应；模糊评判、突变理论、神经网络等评价和预测边坡的稳定性；2、贯彻“地质选线”原则，尽最大可能路线避开严重地质不良地段(采用大量的桥隧，避免大填大挖)；3、采取“预加固”措施，避免开挖后边坡因大变形而失稳；4、抗滑桩（预应力锚索抗滑桩）、锚索框架（梁、锚墩）、微型桩、锚杆和土钉等整体加固和坡面防护技术大量应用于高边坡加固；5、土工合成材料广泛应用于边坡表面防护、高填土加筋稳定路基工程；6、加强边坡的地表及地下排水已形成一种理念；7、采用了保护环境和美化路容相结合的多种边坡防护技术。,8,近年来参加主要山区高速公路建设项目,9,注：合计2788处工点，课题研究10项，获奖6项。,10,当前山区高速公路建设中存在的问题,1、西南山区仍然是高速公路建设滑坡与高边坡病害主要发育区。2、该地区地处青藏高原、云贵高原边缘地带，地形地质条件异常复杂；3、滑坡的类型、规模与影响因素的复杂性堪称中国乃至世界之最；4、项目规模大、建设周期短；5、施工方法不当；6、地质工作深入程度不够，没有贯穿到整个建设期。,11,第二部分滑坡与高边坡病害防治的关键技术,12,一、滑坡防治方面（七项关键技术）,滑坡正确判识与定性是滑坡防治技术的核心与基础，必须借助综合勘察技术查清滑坡的性质、规模、成因和稳定性，滑坡的产生的工程地质条件和水文地质条件，以及今后的发展趋势预测等，以满足滑坡治理工程各个不同阶段设计的需要。采用的手段根据滑坡形成时代、不同类型滑坡的特征,采用野外调查、调绘等手段确定。,（一）正确认识滑坡的性质是滑坡治理的基础,13,(1)现代滑坡判识现代滑坡由于产生时间不长，滑坡要素和特有的外貌特征保存较好。(2)古老滑坡古老滑坡外貌模糊不清，具有一定特征(3)潜在滑坡坡体具有产生滑动的地质条件，在外界因素变化下可能引起变形滑动。(4)复杂滑坡黏性土滑坡、黄土滑坡以及沿大断裂带发育的破碎岩石滑坡大多成群出现。,对大型复杂滑坡进行分条、分级和分块。查明各块、各级间的空间关系，评价它们各自的稳定性，尤其是分析其相互间的影响，对确定整治方案有着非常重要的意义。,龙穆尔沟6#滑坡,奉云路朱依河两岸古滑坡,14,14,复杂滑坡判识滑坡要素和外貌特征,龙穆尔沟6#滑坡,15,（二）、滑坡勘察中的技术问题,1.滑坡的调查与识别大型滑坡的条块、级、层划分分而治之2.综合物探趋势性滑动面3.滑坡的钻探方法无泵反循环法所用仪器,无泵反循环钻具示意图,1.岩芯管；2.钢球；3.短钻杆；4.短钻杆上孔眼5.反循环水流,16,（三）、滑动带的监测,滑坡（滑动带）的监测所示,滑动带监测图,17,滑带土应力应变关系,（四）、选择滑带土抗剪强度参数是关键,试验法经验法反算法需要注意的是全断面取同一指实际标不符合,三段式滑动模式及其应力场示意图,王恭先等滑坡学与滑坡防治技术P340P343列举了52个滑坡的滑带土指标。,18,（五）、滑坡的稳定性评价和发展趋势预测,1、工程地质比拟法（1）.斜坡地貌形态演变；（2）.斜坡地质条件；（3）.作用因素及其变化趋势；（4）.滑动迹象分析。静力平衡计算滑面为圆弧、直线、折线型采用不同的方法,19,蠕动阶段，稳定系数1.151.05挤压阶段，稳定系数1.051.00滑动阶段，稳定系数1.000.95剧滑阶段，稳定系数0.90.95趋稳阶段，稳定系数由0.95逐渐增至1.15,2、根据滑坡变形迹象判断滑坡的发育阶段与稳定性,20,（六）、选择合理的滑坡治理原则,1.预防为主的原则；2.一次根治不留后患的原则；3.全面规划、分期治理的原则；4.综合治理的原则；5.治早治小的原则；6.技术可行、经济合理的原则；7.科学施工的原则；8.动态设计、信息化施工的原则；9.加强防滑工程维修保养的原则。,21,（七）、合理选择防治滑坡的工程措施,核心针对滑坡性质、滑动原因、地形地质条件综合考虑,常见滑坡的治理方法,滑坡治理施工要点,对治理的地质灾害体熟悉了解施工过程中的监测施工安全措施施工协调环境适应分部分项工序安排现场交通及材料组织,抗滑桩削方减载锚索格构护坡挡土墙排水,施工措施,一、抗滑桩施工方法,挖孔抗滑桩采用人工挖孔法施工，桩间隔跳挖，不能通槽施工。挖孔桩投入劳动力较多，施工机械简单，劳动强度较大，安全施工很重要。施工工序包括放轴线定桩位、平整场地、锁口梁施工、桩护壁、桩孔开挖、钢筋笼制安、桩身混凝土浇灌、桩间挡板浇灌等。,抗滑桩现场,1.桩定位及平整场地,按设计图测量定位桩轴线及桩位，设计总平面布置图标注了测量坐标引点的位置，在桩平面布置图上标注了每根桩的坐标，包括平面坐标和桩顶高程，也标注了桩轴线方位，按设计测量定位后，要进行实地地形地物查对。场地平整包括桩位处的施工场地、运输道路、混凝土搅拌及钢筋加工场地平整。要有足够的施工操作面，运输道路包括桩间通道、弃土通道和材料混凝土运输通道等，混凝土搅拌和钢筋加工场地应考虑原材料的堆放。,2.锁口梁及挖孔护壁,挖孔桩锁口梁可保护孔口防止变形，锁口梁上设防护栏，搭盖遮阳防雨蓬。护壁混凝土强度C15-C25，厚度一般20cm，分段高度1-1.5m，配筋10-16，钢筋间距200500mm，在桩孔开挖后要及时支模及浇注混凝土。由于护壁厚度较薄，一般采用细石混凝土，如要加快拆模进度，混凝土中要加早强剂。,锁口梁施工,支模,桩孔护壁,桩孔开挖及护壁,3.桩孔开挖,桩孔采用人工开挖，提升架提土，提升架要设自动卡紧制动装置。开挖过程中要随时观察记录岩土变化，绘制桩周壁地质素描图，要特别关注滑面埋深，如滑面埋深与设计确定的深度不一致时，要及时通知设计方，以便对桩深进行调整。入岩嵌固段采用爆破开挖，一般采用松动爆破，对不同的岩石和开挖尺寸，要制定相应的爆破方案。遇到地下水，要及时进行排水，地下水不大时，可用提桶或泵直接排干。桩孔大量涌水导致施工困难时，应制定专门的疏排水方案，可用降水井疏干周边地下水。,桩孔开挖,滑带,滑带,浅井中滑带,钻孔中滑带,平洞中滑面,4.钢筋笼制安,抗滑桩钢筋笼可采用孔内制安或地面制安后吊装，由于钢筋配置多，地面制作后吊装困难，目前多采用孔内制安的方法。钢筋接头一般采用闪光对焊焊接，钢筋布置要严格按设计图，要注意受力筋的位置，悬臂桩主受力侧在滑坡后缘面，锚拉桩上部有负弯矩，锚拉力较大时负弯矩侧布筋也较多。,桩钢筋,桩钢筋配制,钢筋笼,5.混凝土浇注,抗滑桩截面大，混凝土浇注量也大，达数十方至数百方，原材料供应必须要有保障，要将一根桩的所有原材料进场备齐后才能开始浇注。抗滑桩混凝土强度C30，塌落度46CM；混凝土配比要经现场取样试验室配比确定。在混凝土浇注前要排干桩底的积水，如桩壁及桩底涌水量较大，排水较困难时，应先采取降水措施，浇注混凝土过程中出现涌水可能导致混凝土离析。混凝土要用串筒浇注，串筒距浇注面的高度要不大于2m，每浇注0.5M要采用振捣棒进行振捣，注意钢筋密布处混凝土的充填，保证混凝土密实。,砼振捣施工,混凝土浇注,钢筋制安,挖孔及护壁施工要点,抗滑桩揭露的岩土层有滑体、滑带及滑床，地层复杂多变：滑体一般为土石混合体，上部土石比较高，下部土石比较低；滑带常为可、软塑状的粘性土，滑床多为基岩。在桩孔开挖前应仔细分析地质资料，对不同的桩段采用不同的施工方法。挖孔工序十分重要，是控制抗滑桩施工的关键工序。在滑体中从上往下逐段用镐锹挖掘，坚硬土层用锤钎破碎。滑床基岩需要爆破时，应采用浅眼爆破法，严格控制炸药用量，并在炮眼附近加强支撑和保护，防止震塌孔壁。,挖孔及护壁施工要点,无论是土层还是岩层，均采用先中部，后边部的顺序，逐段将桩孔修整至设计的尺寸。护壁起防塌和防水两种作用，应保证一定的强度和密实性，不同深度不同岩土状态的孔壁有特定的围限压力，如软、可塑状的粘性土与硬塑状粘性土的围压力差别很大，除应满足设计的护壁厚度和强度外，还应根据实际的土性条件进行计算复核。在基岩中常采用较薄的护壁就能满足安全要求。,抗滑桩地下水处理,挖孔桩一般不适宜在地下水位以下施工。但遇地下水丰富、渗水涌水较大时，除保证护壁密实防水外，可采取的措施有：少量渗水可在孔内挖小集水坑，随挖土泥水一同吊出；渗水较大时，可在桩孔内挖较深集水井，用小潜水泵将地下水排出；涌水很大时，要另设降水井，先降水后挖孔施工。,抗滑桩施工安全,人工挖孔桩是一种非安全的施工方法，易于发生伤亡事故，最常见的事故是提升过程中产生坠落，其他的事故有护壁失稳、涌水涌土、有毒气体等。挖孔桩施工要设专职安全员，时刻关注孔内状态，确保施工安全。,抗滑桩施工监测,抗滑桩挖孔施工将暂时破坏滑坡体的整体性和完整性，降低滑坡的稳定状态。在挖孔桩施工期，要对施工安全进行监测，以判断滑坡稳定状态并指导施工，调整施工安排及进度。施工安全监测点要布置在滑坡稳定性差、工程施工扰动大的部位，常用的方法是地面位移监测。对于稳定较差的滑坡，专人的每天巡查简单直观，巡查的范围应包括施工所有影响区。,抗滑桩施工质量控制,抗滑桩的质量控制主要有三点：即嵌固段深度、受力主钢筋位置及连接、混凝土强度。一般抗滑桩嵌固段深度：悬臂桩约为桩长的三分之一，锚固桩约为桩长的四分之一，设计师确定的滑面埋深是大致的，实际挖孔过程中能对滑面埋深做出准确判断，并依据设计师确定的计算原则定出实际嵌固深度。,抗滑桩施工质量控制,抗滑桩主筋一般为不对称布筋，受拉力面布筋较多，受压力面布筋较少，主筋连接很重要，现多采用焊接方法，宜采用粗钢筋连接新技术，如泠挤压连接技术、套筒连接技术等。桩身混凝土强度应满足设计要求，影响混凝土强度的主要因素有原材料质量、施工配合比、混凝土施工过程控制。,微型桩成孔,二、削方减载形式,1滑坡削方推移式滑坡的推力主要来自滑坡的后缘。削方治理就是挖除形成不稳定滑坡的推移体，减少滑坡推力使滑坡稳定。2坡面整形对坡面采取格构等护坡措施前，要对坡面削方整形，将不规则的起伏边坡整形为直线坡，坡面较长时形成一级级马道，坡面开挖深度不大，而且很少回填。,削方减载形式,3高边坡削方一般指危岩体削方，高边坡切坡不当常形成危岩体，削除危岩体以达到边坡稳定。滑坡反压反压适宜于牵引式滑坡治理，在牵引滑坡的前缘剪出口进行回填反压，能迅速改善滑坡体稳定状态。,削方减载运土法,在坡面较缓，削方区和回填区距离较远时，应选择运土法，削方区挖土机或装载机挖土，汽车运土至回填区。运土道路要提前规划修筑，其坡率、路宽、回转半径都应达到安全行驶要求。根据削方量及工期要求，合理安排挖土机和运输汽车的搭配，一般单台挖土机一天可挖掘800-1500M3，单台挖掘机配合的汽车数量应根据运距和汽车载量确定。,挖推法爆破法,运距不大，坡面较陡时应采用挖推法，用挖土机开挖坡面及坡面整形，推土机推运土。挖推法效率高，开挖施工受天气影响不大，施工机械平行作业，施工工期较短，施工成本相对较低。坡面较陡的基岩削方采用爆破法，主要用于高边坡的危岩削方，爆破方法视基岩强度及危岩体体积而定，一般有整体爆破、松动爆破、光面爆破等：整体爆破适宜大体积硬岩爆破，一次装药量大，爆破量大；光面爆破也适宜硬岩，可以使坡面一次成形，爆破工艺要求较高。,石榴树包滑坡削方,滑坡削方,推挖施工,推挖施工,推挖施工,推挖施工,削方平台及马道,滑坡削方后效果,削方效果,崩滑体清方,危岩体削方,黄家大沟清方前,黄家大沟高边坡削方后,回填反压削方施工注意,回填反压区一般在滑坡前缘、滑坡剪出口以及地形低凹的沟谷地带，回填施工的关键是分层压实，采用碾压机或推土机分层碾压，分层厚度一般2050cm，如集中回填也可用强夯进行加固处理，回填土的压实度一般要求达到9095%，应分层分区跟踪取样检测。削方要遵循由上至下的顺向开挖，不得先下后上，否则开挖区不稳定造成新的滑移。施工过程中要做好临时排水措施，开挖面上部要设截水沟，开挖面要有临时的排水沟。,土方削坡方法选择,常用的运土方法有三种：即挖推法、汽车转运法和铲运法：挖推法适宜于弃土场地直接位于削方区下部，边坡坡角在2度以上，推土运距一般在100M之内，这时用挖推法效率最高，也最为经济。在运距超过1000M，地形相对较缓时，则使用汽车转运。地表起伏不大，运距在1000M之内时，铲运法是合适的选择。,弃方处理及填方压实,削坡的弃土应堆放在指定的位置，弃土应堆放稳定，避免对周围的建构筑物及其他任何设施产生干扰或损坏，避免对环境造成污染。对需要压实的填土，应控制最优含水量，从下向上分层分段压实，并控制其压实系数达到设计要求。在采用机械碾压时，要控制虚铺厚度和碾压遍数，经试验检测合格后方可实施。,爆破的保护措施及安全监测,石方爆破宜以小型及松动爆破为主，不得过量爆破，应确定爆破的危险区，并采取有效措施防止人员、建构筑物受到危害。在危险区边界设置明显标志，专人看守防止人员进入。削方作业要保持开挖边坡的稳定，不得对原有坡体的稳定性有任何损坏。削方中，应在开挖边坡的周边建立位移监测网，进行地面巡查，确保安全施工。,聚集坊危岩体,削方引起崩塌,削方引起边坡滑移,滑移1,削方引起滑移,三、锚索桩锚索,桩锚索是锚索应用最多的一种结构，在抗滑桩较深，滑坡推力和桩承受的弯矩较大，采用悬臂桩难以达到要求时，锚拉抗滑桩是合理的选择。桩锚索以抗滑桩桩头为紧固头，锚固段为滑坡的滑床，锚固段长度依锚拉力和岩石的粘结力计算确定，自由段为锚索穿越滑坡体段的长度。,格构锚索单锚结构,格构锚索用于滑坡和不稳定库岸治理，格构作为锚头的紧固头，格构采用截面较大的钢筋混凝土梁，在锚头处格构截面可加大加厚。单锚结构用于高边坡危岩体的治理，岩体一般为硬岩，自由段为危岩体段，锚固段为稳定基岩，锚头采用锚定板，为钢筋混凝土厚板，边长0.51.0m。,格构锚索,锚索加固危岩体,链子崖锚索头,链子崖锚固,锚索构造,锚索一般采用75钢绞线，根据锚拉力确定锚索钢铰线根数,锚孔直径一般0150，孔径取决于钢绞线根数及锚固段岩体性态，一般7根钢绞线孔径100，11根钢绞线孔径120，15根钢绞线孔径150。自由段锚索可自由滑动，锚索包裹在PVC管中，管内注满防腐蚀油膏，锚固段锚索由定位环固定，定位环间距一般2M，扩张环和收缩环间隔布置。,锚索施工工序及平整场地,锚索施工包括平整场地、成孔、清孔、编索、下索、注浆、二次注浆、张拉锁定工序。如施工场地坡度较小，可采取开挖回填平整锚索施工场地，要求场地钻机能就位操作，有下索场地及注浆方便容易。在场地坡度较大，如坡度超过25时，则应搭建施工平台，一般用钢管搭建，高陡边坡可采用垂直脚手架，搭建的平台应稳定牢固，平台能方便施工。,锚索施工平台,锚索平台,锚索平台,链子崖锚索脚手架,链子崖锚索脚手架,锚索成孔,目前几乎没有使用循环液回转钻进，而采用气动潜孔锤钻进。动力头为气动潜孔锤，钻头直径与孔径相同，空压机排气量1020m3。英格索兰的20m3柴油空压机性能优良，一般可提供2台锚索钻机的动力。钻机逐渐小型轻型化，操作台和钻架分离，钻杆节长1.52m，钻进效率浅孔1m/46min，深孔1m/1020min。,锚索施工,成孔,成孔空压机,编索,在专用的平台编制锚索，编索应在锚孔终孔后进行，否则可能导致终孔孔深与设计不符，造成锚索浪费或作废。按设计要求及施工成孔情况确定自由段和锚固段，锚固段用定位环固定成型，自由段锚索应可以自由滑动，并应有可靠的防腐蚀功能，锚头应留足张拉段，一般长度为米。,锚索制作与安装,锚索材料选用高强度、低松驰的预应力钢绞线，直径15.2mm，极限抗拉强度1860MPa，分有粘接和无粘接两种，自由段采用无粘接钢绞线，套有防腐蚀作用的波纹管。锚索编束前，钢绞线要保持顺直，排列均匀，除锈除油污，不能用有死弯、有机械损伤的钢绞线。锚固段架线环间隔1米设置，自由段每隔2米设置架线环，以保证钢绞线顺直。,锚索测量,链子崖锚索搬运,清孔及下索,如孔形完整，孔壁不坍塌，则可省去清孔程序。清孔采用风动清孔，直至排除孔内所有的渣土。在锚索较长时，锚索头应设导向装置，在入孔段应保持锚索平直，锚索入孔速率均匀，锚端应下至孔底。,锚索注浆,注浆材料有水泥浆和水泥砂浆，水泥浆施工方便，但有易收缩的弱点，水泥砂浆强度较高，体积稳定性较好。注浆管随锚索下至孔底，注浆从孔底向上逐段进行，低压低速，直至孔口满浆，在水泥浆凝固过程中，会产生收缩，应及时在孔口补浆。为提高锚索锚固效果，提高锚拉力，部分锚索要求进行二次注浆，在第一次注浆初凝后，也就是第一次注浆25天后进行二次压浆，二次压浆要克服前次浆体的初始压力，因此要采用高压注浆，注浆泵压在5MP以上。注浆水泥一般采用高强度的525#普硅水泥，水灰比0.45，掺加减水剂等，水泥用量每米1030kg。遇裂隙发育、岩溶孔洞，则水泥用量急增。此时要降低水灰比，加大水泥浆浓度。,锚索注浆,张拉锁定,设计一般规定了张拉应力和锁定应力，张拉力一般为设计抗拔力的100120%，锁定拉力一般为张拉力的8090%。张拉方法采取先单根张拉，后全面张拉的分步张拉法，也有仅采用单根张拉或一次整体张拉的简化张拉法。如采用单根张拉法，应注意张拉一根锁定一根，保证锚索整体受力均匀。部分锚索要求在一次张拉完成后间隔一段时间进行补充张拉，全部张拉后应剪断多余锚索，混凝土浇注保护锚头的盖层。,张拉锁定,当注浆体强度和墩座混凝土强度达到设计强度80%以上时，才能进行张拉作业。正式张拉前，取30%的设计张拉荷载，对其预张拉12次，使其各部位接触紧密、钢绞线完全顺直，张拉荷载可分四级按有关规范施加，在张拉最后一次荷载时，应持续1015min，观察稳定后进行锁定。张拉时墩座必须足够的张拉反力，锚索张拉完成后应及时对锚头进行补浆和封锚。,张拉锁定,张拉锁定仪,锁定及封锚,锚索施工复杂岩土层成孔,锚索长度一般1540M，孔径100150MM，常用的施工机械为MD50，锚索成孔要求干钻，不得用泥浆循环钻进，钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%，锚索孔深应大于锚索长度的3050CM，钻进至设计孔深后，应稳钻35分钟。遇到十分破碎的岩土层，或岩溶发育的地层，成孔作业很困难。其一是孔壁不稳定导致塌孔，其二为岩土层不封闭导致钻进动力气体损失，甚至无法进尺。在十分破碎的地层段可采用跟管钻进，也可进行固壁处理，灌注水泥浆液并待凝固后重新扫孔钻进。锚孔完成后应及时进行锚索安装和锚孔注浆，以免长时间搁置造成塌孔。,松散层及裂缝地层注浆,锚索注浆体的强度一般3040MPa，采用水灰比0.40.5的水泥浆或水泥砂浆，注浆管与隔离架应按设计要求安设，注浆管底距孔底20cm。对于很松散的岩土层，一次注浆常难以达到锚固要求，需要采用二次高压劈裂注浆，以提高地层的锚固力。裂缝发育的岩土层，常出现大量漏浆，这时应降低水灰比，增加浆液浓度，待裂缝封闭后再正常注浆。,四、格构护坡锚拉混凝土格构,是格构护坡常用的结构形式，用于坡角较陡的岸坡，由锚杆、钢筋混凝土格构和格构间充填三部分组成。锚杆直径100，杆体为1836的钢筋，全孔注浆，间隔设定位环，锚杆深度420m，一般612m。格构截面高度3060cm，宽2040cm，按连续受力梁配筋，混凝土强度C20C30，格构间距24m。格构间充填干砌石较多，如坡面较陡，也可充填浆砌石或者混凝土预制构件，砌石厚2545cm。,黄土坡滑坡格构护坡,黄土坡滑坡锚拉格构,黄土坡滑坡护坡前后,锚拉混凝土格构施工工序,1清理整形坡面，形成直线坡，坡面较长时设马道；2锚杆施工：采用气动潜孔锤及轻型钻机，按定位、成孔、下锚灌浆工序施工；3开挖格构基槽；4格构钢筋制作；5格构混凝土浇注：由于是在坡面浇注混凝土，其模板型式及浇注方法较为重要，浇注应由下至上，在坡面较陡时要分段设梁顶模，对浇注混凝土应进行振捣养护；6格构间充填：采用干砌石或浆砌石，应在格构混凝土凝固后砌筑。,黄土坡滑坡削坡后打锚杆,砼格构施工,砌石格构施工,格构呈方形或棱形，格构间距24m，格构截面高度3060cm，宽2040cm，下部埋入土中1020cm，格构之间铺干砌石或浆砌石。块石为未经风化的新鲜石，块径20cm以上，强度M30以上，砌石砂浆为M5M10。施工工序:1坡面整形及坡面清理:首先对原始坡面进行整形清理，开挖成直线坡面，如坡面较长，则应分段设马道，马道宽13m，马道上一般设有排水沟。2基槽开挖:基槽深度1020cm，开挖截面应规整，放线应准确。,砌石格构施工,3浆砌格构:其外观质量要求砂浆饱满，砂浆强度满足要求，块石块径较大，外形完整，无风化剥蚀，格构截面尺寸达到设计要求。4干砌石格构:干砌石施工与浆砌石基本相同，其施工工艺和质量要求相近，干砌石由于没有水泥砂浆充填，因此对块石的块径和砌筑质量要求更高，应尽量使用块度较大的石料，块石呈棱面状，干砌石块石的自稳定要较好。5格构间充填:按要求在格构间充填干砌石或浆砌石。,浆砌石格构施工,浆砌石格构施工,红石包滑坡格构护坡,浆砌石格构,太矾头滑坡格构,格构护坡方法选择,格构护坡方法多达数十种，选择哪种方法十分重要，常用的方法有：干砌石护坡、浆砌石护坡、砌石混凝土格构护坡、干砌石锚拉混凝土格构、浆砌石锚拉混凝土格构。干砌石护坡的天然坡度一般小于20度，坡度2025度时，一般应用浆砌石护坡或砌石混凝土格构护坡，坡度2530度可用干砌石锚拉混凝土格构，坡度超过30度时一般选择浆砌石锚拉混凝土格构。,锚杆施工,锚杆的杆体为粗钢筋，多为单支，少数为双支及三支。分岩锚和土锚两种，短的约2米，长的超过15米。锚杆钻机选择应注重小型化以方便施工，常用小型潜孔冲击钻机，如MD30型钻机，对于长度很短的岩锚，也可手持冲击钻成孔。对于长度超过10米的锚杆，一般采取先下锚后注浆，较短的锚杆也可以先注浆后下锚，杆体入孔前应平直，除锈除油污。注浆管应插至距孔底510CM处，随浆液的注入缓慢匀速拨出，注浆中途停止超过30MIN时，要采用水或稀水泥浆稀释管路。,锚杆成孔,锚杆钻机成孔,锚杆成孔喷水防尘,测杆长及下锚,接杆及注浆,锚头及定板,坡面填方及块石施工,护坡的坡面一般要求为天然坡面，或经削方成形的坡面，一般不宜在填方坡面做护坡，松散回填土上的护坡结构是难以稳定的，所以在坡面起伏很大时不要追求平面完整，而应随坡就势，在美观和稳定性产生矛盾时应选择后者。砌石格构护坡需要大量的块石和混凝土材料，坡面运输量大，施工劳动强度大。在库水位变动带需要设碎石滤层时，应对滤层厚度控制。,格构质量控制要点,格构护坡应控制：结构的尺寸、块石及混凝土强度、护坡面外观、泄水孔设置等。块石的块度、铺石厚度应达到要求，块石应新鲜完整，无风化石，成形的坡面应牢固美观，锚杆应分段抗拨试验，浆砌格构要间隔设泄水孔。,五、砌石挡土墙,砌石挡土墙由于依靠墙自重抗滑抗倾，因此墙体较厚。对坡高有限制，在坡高超过6米时不适用，其外墙面内倾，内墙面较平直，呈上窄下宽，墙基嵌固于稳定的地基中，嵌固深度0.5-1.5m。有一种带支腿的挡土墙，或称桩墙式挡土墙，在挡土墙下设抗滑桩支腿，并用混凝土梁做墙基，这种挡土墙起抗滑及挡土两种作用。,挡土墙轴线定位及基础开挖,按设计的墙轴线现场定位，确定挡土墙的顶底面标高。砌筑前应测量放样，施工时应用样板控制，并要经常复核验证，以保持线形完整，砌体平整。挡土墙必须有良好的地基，应对开挖基槽检验，是否达到稳定的持力层位，基槽开挖深度及宽度均要满足要求。,挡土墙砌石,挡土墙砌筑最重要的为石料质量、砂浆强度及墙尺寸：石料的强度及块度应符合要求，其强度应在M30以上，块径应大于30，无风化石；砂浆强度M7.5M10，砂浆应饱满；墙体尺寸应达到设计要求。砌石应大面朝下，上下错缝，石料排列稳定，还应注意外墙面必须平直，外观图案较美观，有较好的视觉效果。砌体分层坐浆砌筑，砌筑上层时，不应振动下层，每砌34皮毛石为一个分层厚度，每个分层厚度要用砂浆找平一次。砌体外露面的坡顶及边口应选用较平整的块石，外露面的灰缝厚度不得大于40MM。,泄水孔墙后回填质量控制,挡土墙均设泄水孔，采用6080PVC管，外倾5%，泄水孔间距一般2m，下上交错排列。挡土墙均设有纵向伸缩缝，缝距1020米，挡土墙要分段砌筑，留出伸缩缝。回填土以碎石砂土较好，不要回填高塑性粘土，否则土压力较大，回填土应有一定压实度和渗透性。挡土墙施工质量控制主要有：墙体位置及尺寸、砌体及砂浆强度、砂浆饱满度、伸缩缝及泄水孔设置、回填土控制等。,挡土墙实例,在施工的挡土墙,挡土墙基槽,挡土墙砌筑,挡土墙砌筑,挡土墙施工,挡土墙实例,挡土墙检验,六、排水工程排水沟,排水沟截面尺寸依水流量确定，大者深宽超过2米，小者截面仅0.3M，截面形态有梯形和矩形，一般采用浆砌石砌筑，其施工顺序：1测量放线：排水沟均要因势利导，根据设计的排水沟导线现场校正，排水沟应处在地势较低处，应方便地表水的汇集及排放。2沟槽开挖：按设计截面开挖沟槽，在基岩段要爆破开槽高于地表的砌槽，其地面高度要加以控制。3砌石：施工方法同砌石挡土墙,应注意保持外观形象，在坡度较陡时，要形成叠水坎和消能池,沟底应布设减速齿。,排水沟施工要点,排水沟的位置、断面尺寸及标高均应符合要求，沟的线形要求平顺，尽可能采用直线形，转弯处宜做成弧形，其半径不宜小于10M。纵沟的沟底应平整，保证排水的畅通。浆砌片石应咬合紧密，嵌缝饱满密实，勾缝平顺，砌石新鲜完整，砂浆配合比准确，砌体内侧及沟底要平顺。跌水的台阶高度可根据地形地质条件决定，多级台阶的各级高度可以不同，其高度与长度之比应与原地面坡度相适应。急流槽的纵坡应按图施工，一般不宜超过1：1.5，同时与天然坡面相适应，当急流槽较长时，槽底可用几个纵坡，一般做成上陡下缓的坡槽。,排水沟,黄土坡滑坡排水沟,黄土坡滑坡排水沟,排水沟,排水沟,排水沟2,排水廊道和排水孔,地下排水采用横向的排水廊道和纵向的排水孔井，其施工工序：1排水廊道施工：采用廊道法开挖施工，边开挖边支护，应注意支护结构的耐久性，一般采用混凝土预制件支护，廊道截面1-2M，应方便人员进出，廊道外倾5%，并设排水沟。2排水孔井：设垂向的排水井和水平向的排水孔,垂向井的成孔定位十分重要,孔底应与排水廊道相接,形成纵横向排水系统,水平向的放射状排水孔应向廊道内倾斜。3地表排水沟：在排水廊道口设地表排水沟,将廊道内地下水及时排出滑坡体外。,排水廊道,排水廊道口,排水廊道撑砌,排水孔施工,155,二、高边坡病害治理（5项关键技术）,1.高边坡一般将人工开挖形成的、高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡。2.高边坡病害是对高边坡中存在的不同类型失稳破坏的统称。如滑动、崩塌、坍塌、倾倒和错落等；规模上可分为坡体变形、边坡变形、坡面变形（复杂性）。3.高边坡病害的空间预测方法：(1)坡体结构预测法；(2)极限稳定斜坡比拟法；(3)开挖松动区的数值分析法；,（一）高边坡病害的空间预测理论与方法,156,（二）坡体结构预测高边坡变形破坏类型,“坡体结构”控制了边坡的破坏类型、部位、规模和破坏模式,1.坡体结构以山坡中各种结构面(包括原生结构面和次生结构面)，特别是、级结构面(结构面分级仅指规模大小)的空间组合，以及与临空面的关系为基础，以不同性质的工程岩组为主体的结构体。三要素：结构面、工程地质岩组、临空面,坡体结构确立高边坡结构面地质力学调查分析方法,157,2.坡体结构与边坡破坏模式,总结易产生变形破坏的类12种坡体结构,类均质结构,基座式结构,层状结构,松散破碎体结构,块状结构,1似层状结构2眼球状结构3较完整结构,1上软下硬结构2上硬下软结构,1顺倾层状结构2反倾层状结构3陡倾层状结构4斜交层状结构,1断层破碎带结构2松散堆积体结构,滑坡结构类型,158,基本特征：粘性土、黄土状土、堆积土、堆填土等类均质土,侵蚀面或开挖面以上的较均质岩土体无前期不利结构面。,破坏模式：沿弧形面旋转滑动、坍塌,、类均质坡体结构,、基座式结构上软下硬坡体结构(1),基本特征:上部为土层或软弱岩层，下伏硬岩，岩层近水平或反倾。破坏模式:上部土层或软岩沿下伏硬岩滑动或坍塌,159,基本特征:上部为厚层或巨厚层硬岩，下伏一定厚度软弱岩层，岩层产状近水平。破坏模式:硬岩崩塌、错落，软岩挤出性滑坡。,、基座式结构上硬下软坡体结构(2),基本特征:软硬相间、互层或间层状的砂泥岩或其它岩类，岩层倾向临空，岩层倾角一般在1030之间。破坏模式:多层多级的顺层岩石滑坡。,、层状结构顺倾层状坡体结构(1),160,基本特征:软硬相间、互层或间层状的砂泥岩或其它岩类组成，岩层倾向坡内，岩层倾角一般在1030之间。破坏模式:错落、切层滑坡或崩塌。,、层状结构反倾层状坡体结构(2),161,基本特征：软硬相间、互层或间层状的砂泥岩或其它岩类，岩层面倾向坡内或倾向临空，岩层倾角一般40。破坏模式：倾倒、倾倒式崩塌、倾倒式滑坡、V形节理崩塌或顺层滑动崩塌。,、层状结构陡倾层状坡体结构(3),青海隆务河峡谷中倾倒变形体,162,基本特征：软硬相间，互层或间层砂泥岩或其它岩类，岩层走向与临空面走向夹角大于30。破坏模式：层面与节理面组合滑动，V形节理崩塌。(图14图15所示),图152010年7月发生在渝武路K930+700斜倾岩石滑坡,、层状结构斜交层状坡体结构(4),图14,163,基本特征：岩体破碎呈碎石土状，次级构造面（带）发育。破坏模式：沿弧形面或构造面滑动、坍塌。(如图16所示),、松散破碎体结构断层破碎带坡体结构(1),图16,164,基本特征：碎块石堆积或老滑坡堆积体。破坏模式：崩塌、坍塌，沿接触面或老滑面滑动。（如图17所示）,、块状结构似层状坡体结构(1),基本特征：花岗岩、玄武岩等块状岩体，有贯通性似层状节理面，倾向临空。破坏模式：沿似层面滑动或崩塌。(如图18所示),、松散破碎体结构松散堆积体坡体结构(2),图17,图18,165,基本特征：受构造作用岩体中形成眼球状结构体。破坏模式：错落、坍塌、滑动。(如图19所示),2、眼球状坡体结构,3、较完整坡体结构,基本特征：岩体完整，但发育倾向临空的小断层或节理面。破坏模式：V形节理崩塌，沿小断层滑落等。(如图20所示),图19,图20,166,极限状态下的稳定斜坡斜坡在主要条件和作用因素作用下，在一定年限内能维持坡形、坡高和最陡坡率的稳定斜坡。主要条件和作用因素:地层岩性、地质构造、水文地质条件及变化、自然环境(气候和地震)和营力等。(如图21图22所示),3.极限稳定斜坡比拟法,图21,图22,野外识别极限稳定坡、外貌特征与坡体结构，提出坡高、坡型与坡率等参数。,167,4.高边坡开挖松弛区的确定,(1)建立高边坡地质力学分析模型；(2)利用数值分析方法对边坡稳定性进行分析有限元法、边界元离散元法以及相互间的组合方法。(3)确定松弛区、松动区(如图23的曲线所示),图23坡体开挖后的位移与应力曲线,(1)松弛区、松动区量值的划分问题；(2)用数值分析方法确定边坡松弛区理论上可行，并应用于个别重大边坡工程上，不同类型坡结构、高大复杂边坡还需要大量的实践。,存在的问题,168,5.高边坡病害的空间预测和稳定性分析方法,工程地质调查,地形地貌,构造形迹,地下水的埋藏、排泄和补给的关系,地层岩性,极限稳定斜坡的特征、类型,主控制构造数、顺序和构造格局,鉴定所有的结构面的力学特性、配套分析,极限稳定斜坡的易发地段,确定稳定高边坡的坡形、坡率和坡高,比拟设计高边坡,确定结构面的分析规律、主控制结构面、山坡的构造格局,数值模拟计算,地质力学分析模型,变形体立体形态和变形带确定,坡体结构（5类12种）,确定损伤演化系数,静力学计算模型,高边坡病害类型,预可和工可阶段的病害预测,考虑施工方法，评价坡体病害范围和程度,高边坡病害预测和稳定性评价方法,设计和施工工期的病害预测,169,高边坡防治的工作方法,调查分析评估,工程地质分类,破坏模式预测,重点病害勘察,地质全程跟踪,加强动态监测,科学施工保证,工程方案优化,坡体结构划分,1、地质综合分析法为主，数值分析、模型试验为辅；2、快速而正确认识病害性质是关键；3、地质贯穿全程。,170,（三）高边坡病害防治工程的设计,正确认识高边坡的工程地质条件是基础。高边坡设计是预测性设计。高边坡设计是风险设计。高边坡设计是动态设计。高边坡设计应对施工提出严格要求。,(1)特殊性,(2)基本原则,一次根治、不留后患原则；控制变形、强化排水、综合治理原则；固脚强腰原则；保护环境、建立绿色通道原则；技术先进、经济合理原则。,171,(3)基本思路高度低于30m的边坡，以设计稳定的坡形和坡率为主，做好边坡防护工程。高度大于30m的边坡，则应加强支挡工程，设置较陡的坡率，减小边坡高度。支挡工程要桩、锚组合使用。,(4)多层滑面边坡设计具有多层潜在滑动面的高边坡加固设计，如岩石顺层高边坡、应特别注意不同施工工况下的局部和整体稳定问题。,172,（四）高边坡的预加固技术,高边坡病害的防治始终围绕“如何减小施工期产生的大变形”而展开，提出“控制变形”设计理念。(1)工程设计考虑边坡开挖后出现的变形破坏模式采取工程措施(2)选择施工方法控制坡体的变形松弛。,预加固技术特点(1)全新的、合理的设计思路；(2)适应了机械化的施工要求，提高了施工工效；(3)减小了开挖影响区范围，控制了边坡的开挖大变形；(4)确保边坡在施工过程中的安全和边坡的长期稳定。,173,表2常见预加固方法,174,174,（五）桩锚组合结构治理高边坡失稳破坏,(f)锚杆、锚索加固,(d)锚索和锚杆分层加固,(e)减载-抗滑桩加固,(c)两排桩加固,(a)预应力锚索加固,(b)桩与锚索联合加固,175,小结近20年我们得益于山区高速公路建设这样一个巨大的工程实践机遇，在理论、技术水平上有了较大进步，科研、工程实践取得了丰硕成果。总结了上述滑坡与高边坡病害防治工程中的一些关键技术问题；滑坡防治方面7项，高边坡病害防治5项；体现了理论与实践结合、地质与设计结合、科研与生产结合的特色。,176,第三部分典型实例,177,实例一重庆奉节巫溪高速公路滑坡,178,第一部分滑坡工程地质特征与性质,1、滑坡位于拟建的重庆奉节至巫溪高速公路路线里程RK0+543+934段，路线在该处以隧道及黄果树大桥由滑坡中后部横向穿过。2、勘察设计中已意识到为老滑坡，采用了3排2432m抗滑桩进行了预加固；3、估计滑面埋深1517m。,已建成的巫奉高速公路,179,一、工点概况,隧道左洞进口,隧道右洞进口,三峡175m水位线,梅溪河,S201,滑坡后级,滑坡前级西块,滑坡前级东块,滑坡小里程滑坡,滑坡前部涉水滑坡的后缘附近,180,滑坡分为前后两级，前级分为东西两块，整个滑坡宽约365m，垂直线路长约480m，滑坡总体积约809104m3。,后级西滑坡,后级东滑坡,前级西滑坡,前级东滑坡,右线隧洞,左线隧洞,181,后级西滑坡,后级东滑坡,前级西滑坡,前级东滑坡,右线隧洞,左线隧洞,182,二、地形地貌,1、滑坡区属河谷岸坡地貌，呈陡缓陡缓陡的地形坡角一般1035，高程164.0（梅溪河）425.5m（奉节至巫溪公路）,相对高差261.50m。2、滑坡两侧发育有两个“U”型自然冲沟，,183,三、滑坡的工程地质特征,堆积层的碎石土,强-全风化泥灰岩,强风化泥岩,中-强风化泥灰岩,1、地层岩性滑坡区地层主要由第四系全新统滑坡堆积、崩坡积块碎石，粘性土混碎石。三叠系中统巴东组第三段（T23b）泥灰岩夹泥岩。,184,2、地质构造：,庙梁子背斜,滑坡位于庙梁子背斜之北西翼，其轴部位于滑坡南约1000m，两翼出露地层主要为三叠系须家河组和巴东组，倾角均较缓，在518之间。受背斜影响，勘察区地层总体倾北西，产状NE6570/NW518。根据滑坡附近基岩露头观测，主要发育有三组节理，局部有充填泥质。,185,3、水文地质,梅,溪,河,长,江,186,汇水面积较大,187,照片2-1上滑坡前缘出露的泉点W1照片2-2上滑坡右侧边缘出露的泉点W2,188,1、梅溪河主要由降雨补给，降雨量受大巴山暴雨气候影响，丰水期59月，流量占全年径流量的60%以上，枯水期12次年2月，流量仅占全年的10%。2、根据相关资料，2010年10月，三峡水库首次达到175米正常蓄水位。勘察结束后水位达165m标高附近。3、滑坡区内有2条和主滑方向基本一致的冲沟，雨季时汇流滑坡体内的地表水。此外，滑坡区中上部主要为稻田并分布大量水溏。4、滑坡区地下水类型可划分为第四系松散岩类孔隙水和岩溶裂隙水两种类型，以岩溶裂隙水为主。(抗滑桩及隧洞施工均表明地下水丰富),189,1、堆积层滑坡滑动带主要由粘土含量较高的的碎石土，黄色，软塑可塑，擦痕明显，层厚0.5m1.0m。2、破碎岩石滑坡滑动带主要受风化界线控制，滑动带主要为强风化泥岩、泥灰岩，具明显的光滑镜面或轻微擦痕，该层厚度一般在1.0m2.0m。,4、滑带特征,190,191,前级浅层堆积层滑坡，滑体主要为块碎石土，平均厚10m，滑体长231m，宽度约153m，体积约35104m3，滑动面倾角16-16；前级深层老滑坡破碎岩石滑坡，滑体长300m，宽度约153m滑动面平均埋深36m左右，最大深度达到46m，滑动面倾角约15，滑坡体积（包括浅层滑体体积）165104m3。复活后的深层老滑坡，滑体长400m，宽度宽度约153m，滑体平均厚度38m，滑体体积233104m3。后级深层老滑坡滑体长310m，宽度宽度约153m，滑带平均埋深36m，滑动面倾角14-17，滑体体积170104m3。,四、滑坡的性质和特征,1、滑坡范围与规模,192,1、滑坡长580m，宽390m，厚约27m46m，体积809104m32、滑坡仅考虑前级浅层滑坡；3、施工了3排抗滑桩。,193,滑坡分浅、深两层，浅层平均厚约15m19m，深层平均厚约27m46m，,194,S201变形前形前后,开裂并出现30cm的沉降,2、滑坡的变形特征地表变形,房屋变形速度及特征,196,滑坡对抗滑桩等结构的影响,抗滑桩护壁开裂,抗滑桩产生位移,隧顶地面开裂,隧顶产生多道裂纹裂,抗滑桩护壁开裂,抗滑桩产生位移,197,滑坡对居民建筑和省道的影响,墙面开裂,立柱错位,S201省道开裂下陷,墙面开裂,198,199,2010年3月到12月最大位移量为：0.3372m。2010年3月到12月最大沉降量为：0.221m。2011年1月到4月最大位移量为：0.3131m2011年1月到4月最大沉降量为：0.189m,200,滑坡变形时隧道的开挖位置,左线隧道开挖位置,右线隧道开挖位置,3、地表裂缝发展与隧道开挖关系密切,201,2010年3月,2010年9月,2010年11月,2010年12月,2010年12月,1、最早出现裂缝的位置为隧道口，裂缝密集；2、随隧道施工掘进，裂缝朝大里程及后部发展；3、二级公路后部裂缝相对稀疏但贯通性好。,202,4、滑坡的变形特征深部位移,15m，浅层滑面位置,18m，浅层滑面位置,自去年开始监测至今年2月中旬被剪断，总计位移量160mm,自去年开始监测至今年2月中旬被剪断，总计位移量120mm,203,204,205,深孔位移监测资料表明：隧道靠山侧坡体变形严重，河侧则不明显。,206,2011年4月8日至2011年4月10日，奉节地区普降大雨，三峡水位由175m下降到153m；滑坡地表多处开裂，省道路面下陷，滑坡发生位移，隧道左洞LK0+808-LK0+860段初期支护严重变形，右侧边墙出现突变，侵入二次衬砌2030cm；右洞RK0+780-RK0+810段初期支护严重变形，+816-+840段二次衬砌出现多条裂纹。,图3-14隧道左洞变形加固段位置,图3-15隧道右洞变形加固段位置,5、隧道变形,207,隧道变形的平面位置,208,滑坡位移对左洞的影响,隧道左洞严重变形已停止施工,左洞进行变形加固,隧道右侧边墙鼓起,裂隙水明显增大,209,隧道左洞初期支护局部侵限(LK0+808断面),滑坡位移对左洞的影响,210,隧道右洞变形加剧,左洞进行变形加固,隧道二衬出现贯通裂纹,呈树枝状开裂,滑坡位移对右洞的影响,三、滑坡的性质和特征（隧道变形特征）,211,隧道右洞+816-+840二衬开裂情况,212,隧道右洞初期支护局部侵限(RK0+783断面),滑坡位移对隧道右洞的影响,213,214,215,2剖面,3剖面,4剖面,5剖面,6剖面,RK0+803,216,第一、该处主要为三叠系中统巴东组泥灰岩（T2b3），层间夹有透镜状的泥岩分布，岩体为薄层状构造，属三峡库区著名的易滑地层；第二、由于受地质构影响，该区岩层顺倾向梅溪河，倾角约5-12，这为滑坡的滑动创造了基本条件；以上是老滑坡产生的主要原因。第三、该区降雨丰富，滑坡体汇水面积较大，加之坡体上居民较多生活