连霍高速公路K728950水毁滑坡治理

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1、 连霍高速公路K728+950水毁滑坡治理中国华西工程设计建设有限公司郑州分公司 张新春 唐安平 苏聪芳摘要：结合连霍高速公路K728+950水毁滑坡防治工程实例，分析了滑坡形成原因，对滑坡方案进行比选，确定了综合治理方案，强调了施工过程中加强监测，保证施工安全。关健词：水毁滑坡、挡土墙、排水一、滑坡概述2010年夏季由于连续降雨，连霍（G30）高速公路洛阳段K728+900K728+950段南幅二三级边坡坡体滑塌，滑坡体在平面上呈马蹄形，东西长50m，南北宽23m，滑坡体最大厚度8m，平均厚6m，滑坡体积6280m3，将一级边坡护面及坡体挤压破坏，该段边坡防护全部破坏，滑落土体堆积在护坡道及

2、路基边沿，此后随降雨的继续有继续滑塌危险，对高速公路构成严重威胁，由于及时抢险及清理塌落土体，没有影响正常行车。该段滑坡为深挖方路堑边坡滑塌，原边坡为三级边坡，一级边坡高11.18m，坡率为1:0.5；二级边坡高16.24m，坡率为1:0.75；三级边坡高6.8m，坡率为1:0.75，边坡总高度34.22m；边坡均采用805025cm预制混凝土块砌筑封闭（无泄水孔），平台采用浆砌片石铺砌；一、二级边坡平台宽7.0m，三级边坡平台宽5.5m，平台上没有设置平台截水沟；护坡顶无截水沟，护坡顶无硬化。二、环境地质条件1气候、降雨大陆性季风型气候，春夏秋冬，四季分明，日照充足。年平均气温12.4C,极

3、端最高气温41.8C,极端最低气温-18.5C。年平均降水量为666.9mm，年差极大，最多年份为1013.6mm，降雨主要集中在7-9月份，占全年降水量的70%，沿线冲沟发育，水源主要来自大气降水，地表降水下渗形成地下水，地下水位一般7-30m。2.地形、地貌该路段位于豫西中低山区，属深沟、高岭的台子坡地形，滑塌区位于山坡北侧挖方边坡上,山坡上为台子坡地形,较为平坦。3.工程地质滑体物质组成第四系中新统Q2黄褐色、棕红色亚粘土，粘土钙质结核和砾石透镜体层分布，其厚度40m左右。黄褐色亚粘土分布于表层25m，棕黄褐色，土质粘性较大，局部为粘土，中密，=18.5KN/m3；表层以下530m为棕红

4、色粘土，属中更新统Q2洪积黄土，呈致密块状，一般自由膨胀率在30%左右，具有轻度膨胀性，主要表现为碎裂剥落，=18.5KN/m3；滑体下部分部有砾石土层，厚度5m左右，呈层状分布，中密-密实，砾石粒径210cm，含量20%，=22.0KN/m3。三、坡体病害形成机理及稳定性分析经现场察看，确定该段滑坡病害的范围、厚度、体积、主滑动方向，分析滑坡产生的条件、原因、形成机理、发展趋势及对高速公路行车安全的影响为治理设计提供科学依据。1.现场踏勘情况1)坡顶积水坡顶病害处为地势最低处，无排水设施，雨季时雨水汇集于此，无法向外排出，下渗入边坡土体内。2) 边坡全部封闭，渗水无泄水出路该段边坡采用矩形预

5、制砼块铺砌，无泄水孔。坡面全封闭虽然阻止坡面水的渗入，同时也阻止了从坡顶渗入土体内水份的排出，导致土体含水量不断增大。2.滑坡原因分析根据该路段其它地方滑坡监控资料，资料显示，通过采用刚体极限平衡的SARMA法和有限元法对滑坡体进行的有水和无水两种工况的稳定计算，无水情况下滑坡体安全系数介于1.742.14之间，而有水时其安全系数介于1.02.0之间，说明水的作用对滑坡的影响很大，使其稳定性大为降低。由于边坡坡顶，排水不畅，长期积水、边坡坡面全部封闭且无泄水孔，坡顶大量雨水下渗入坡体后，增加了红粘土（具有膨胀性）的重度，加大坡体的重量，雨水的浸入导致红粘土的粘聚力下降，进一步降低了土体的抗剪强

6、度，边坡稳定性减弱，滑坡变形加剧；同时由于坡体红粘土具有膨胀性,遇水膨胀后对坡面防护产生向外的推力，坡体出现裂缝，加剧雨水下渗速度，进一步软化结构面强度，在土体膨胀力及透入压力作用下，坡体发生变形，破坏了干燥状态下坡体的稳定体系，致使边坡滑塌。3.原有边坡稳定性分析根据原有边坡实际状况，及滑塌后的坡面地质情况，不考虑雨水下渗的条件下（土体干燥）进行边坡稳定性分析，采用圆弧滑动法进行计算，稳定性计算参数为：土容重=18.5kN/m3、粘聚力c=25kPa、内摩擦角=25，计算边坡稳定性系数为0.804，属于边坡处于不稳定状态，计算滑动面与实际滑动面基本稳合；当考虑雨水下渗时进行边坡稳定性分析，稳

7、定性计算参数为：土容重=18.5kN/m3，粘聚力c=5kPa，内摩擦角=12，边坡稳定性系数为0.375，即浸水边坡处于极不稳定状态。四、边坡治理方案分析1.治理原则在不新征地的前提下，根据坡体土层的工程性质、水文地质条件、荷载的特性、使用要求、原材料供应及施工技术条件，选择安全可靠、经济上合理、满足边坡稳定的最佳方案。2.治理方案比选根据现场卸载的实际情况，滑动面的具体位置以及开挖后坡体土质性质，结合病害的特点和发生机理，综合分析提出了三个治理方案:方案一：放缓边坡，在边坡中部分级设置大平台，完善排水系统。该方案优点是施工工艺简单，施工工期短，施工危险性小；缺点是放缓边坡需要增加占地，大量

8、废弃土方需要外运堆弃，由于当地居民用地相当紧张，不同意施工新征地，该方案无法实施。方案二：采用预应力锚索加固边坡，对边坡适当修整后，在坡面上按33m布置预应力锚索，用以阻止土体的滑动，在锚索端部设置锚索框架梁和锚墩以增加锚索反力，增加坡体抗滑力，提高坡体整体稳定性，同时完善排水系统。该方案的优点是施工快捷，工作面较宽，框架梁网格内可植草绿化，工程造价也较低；缺点是锚索施工与下部挡土墙施工相互影响，需分期施工，由于边坡滑塌后，坡面深陷，极不平整，受征地影响，不能对坡体进行开挖平整，施工后坡面外观不平整，视觉效果差，塌落土方需远运弃置。方案三：边坡坡脚砌筑挡墙，增加坡脚稳定性，抵抗坡体滑移，挡墙顶

9、对坡体按缓边坡分层培土压实后，采用拱形骨架支护，骨架内嵌混凝土空心六棱块植草防护。该方案的优点是施工后坡面整齐、美观，视觉效果好，挡墙墙体采用原边坡护面的混凝土预制块砌筑，对废料进行利用，减少废料的动输及存放，对边坡塌落土方进行利用；缺点是挡墙与拱形骨架防护需分期进行施工，相互影响，工期稍长。综合分析，在不新增加征地的情况下，采用第三方案：护脚挡墙+缓边坡(人工培土恢复边坡)方案。3.边坡治理稳定性分析滑落土方清理后，对实际进行测量，模拟坡体实际情况，假定设计模型，对边坡进行稳定性试算。根据清理卸载后边坡坡率，计算坡体推力，假定挡墙高度及边坡坡率，试算满足边坡稳定时边坡下回填土的内摩擦角及粘聚

10、力，根据经济适用原则选取最合适挡墙高度及边坡坡率。经多次试算，当挡土墙高7.0m，第二级边坡放缓到1:1.44，坡体采用6%石灰土处理后，边坡稳定系数为1.2541.20（满足稳定性要求）。根据计算，设置7.0m高仰斜式挡土墙,墙宽2.10m时，挡墙验算各项指标满足规范要求。经试算后确定滑坡处理方案如下图：边坡治理方案图五、 滑坡边坡治理工程措施1.抢险方案设计为防止病害加重及继续发生，根据滑坡区的情况，经综合分析后，对其分步进行治理。1）坡顶场地处理水是导致边坡滑塌的祸首，治坡需先治水。现场调查，垮塌范围段坡顶为低洼部分，雨水汇积到此处，下渗渗入到边坡土体中。为防止雨水继续下渗，减小其它边坡

11、垮塌的概率，坡顶需及时整平处理，排出低凹处积水，并设置截水沟。截水沟采用60cm60cm的矩形沟，采用M7.5浆砌片石砌筑。出水口与K728+900处的边坡排水沟相接。2）边坡卸载为预防滑坡体继续下滑，阻断交通，需及时清理边坡预制块，清除滑动后的表层虚方，减小下滑力，同时也减少支挡和加固工程的数量，降低工程造价。3）设置临时支护棚现场滑坡体清理后，第二级边坡几乎为垂直边坡，第二、三级边坡极不稳定。在二级边坡设置临时支护棚，采用钢管及脚手架搭设，保证坡体稳定和施工安全，避免滑坡向更大范围发展。2.边坡处理方案1）第一级边坡第一级边坡坡顶4.3m高预制砼块被滑坡体推掉，开挖后仍有2.0m高预制砼块

12、掉落，开挖后一级边坡边坡稳定。砼块掉落的2.0m高边坡采用原预制砼块护坡封闭处理。2）第二级边坡第二级边坡采用抗滑挡土墙+缓边坡处理。为保证边坡的稳定，挡土墙基础外边缘距现有的一级边坡顶不小于3.50m。挡土墙下部采用拆除的砼预制块砌筑，上部采用M7.5浆砌片石砌筑，分段施工，砌筑一段挡土墙后将临近段土方开挖后分层回填至挡土墙后。回填采用6%石灰土，应分层填筑、压实，压实度不小于85%，二级边坡表层50cm采用素土填筑，以利于植被生长,回填石灰土前塌方坡底适当开挖台阶，当回填石灰土80cm厚时底部打设松木桩，按正方形布置，间距120120cm，松木桩长度不小于1.0m，直径不小于10cm。对地

13、基承载力不满足挡墙基底承载力300kpa要求的，采用C20片石混凝土换填。回填成型后坡面采用拱形骨架+空心砖植草防护，边坡上砌筑拱形骨架，骨架施工完毕后设置仰斜式排水孔，最后在骨架内铺设预制砼空心六棱块，空心六棱块内填土植草。3）第三级边坡第三级边坡现有状况完好，维持原状不变。4）护坡平台为防止坡面汇水从平台渗入滑坡体，每级平台采用8cm厚C25砼预制块铺砌。3截排水设施1）截排水沟为排除坡顶汇水，将坡顶整平后，于坡角5m外做一道60cm60cm的截水沟，将水引出滑坡体;一级平台上增设平台截水沟，挡土墙顶面砌筑挡水坎，截水沟的水流入设置的排水沟中，导入第一级边坡的原有流水踏步，最终流入路基边沟

14、。2）仰斜排水孔第三级边坡及第二级边坡上部设置仰斜式排水孔，孔深12m,间距3.3m，仰角8，终孔孔径100mm, 孔内设75PVC管，PVC管透水孔径1015mm，管外及与土相接触的管端包裹透水土工布。4绿化边坡拱形骨架六棱块内植草绿化;挡土墙坡脚设置花坛，花坛内回填种植土，植草绿化，每1.0m种植一棵爬藤植物。六、防治效果分析K795滑坡是连霍高速公路洛阳段规模和投资较大的一个滑坡，治理工程于2009年10月开始于2011年6月底竣工，施工期间保证了该段高速公路的全线通车。由于滑塌后二级边坡坡率更陡，施工机械的震动可能会引起更大的滑塌，给开挖人员的安全造成威胁，施工中根据情况采用临时支护措

15、施，注意加强滑坡监测，及时了解施工中边坡的变化，保证了施工安全和方案的可行性；加快第一级挡墙的施工，给二级边坡的稳定增强基础处理，增加边坡前缘的反压高度，保证二级边坡施工稳定，同时这也说明当时处理措施使滑坡处于稳定状态；完善的排水系统是保证工程安全的必要保障，设计时采取地表排水与地下排水方式相结合的措施。施工期间，实行动态设计，设计人员经常前往施工现场，共同讨论解决施工中问题，完善设计，保障处理效果。为了检查工程治理效果，前期每隔半月，后期每隔一月由养护人员对挡墙、边坡及截排水沟进行检查，我们也及时回访，挡墙及坡面防护无开裂现象，截排水沟完好无损，边坡稳定无变形，说明滑坡治理是成功的。参考文献：1王恭先，等滑坡防治100例，人民交通出版社 2008年6月2郑颖人，等边坡与滑坡工程治理，人民交通出版社，2007年1月3马惠民，等山区高速公路滑坡与高边坡病害防治技术实践，人民交通出版社，2007年10月