省道西港线某高边坡灾害防治工程实例分析

省道西港线某高边坡灾害防治工程实例分析

0水毁严重，安全隐患复杂省道西港线是福建省重要的运输道路之一，正在履行繁重的运输任务。自建成通车以来，由于连续暴雨，引发大洪水等因素影响，目前该路段有多处发生不同程度的水毁，造成路面被路堑塌方堵塞，该路段存在较为严重的安全隐患。为使边坡稳定，确保车辆及行人安全，决定对该路段进行防治整治，以消除交通安全隐患。1溪右位省道西港线路基宽度为8.5m，双向两车道，道路等级为二级公路，行车速度40km/h，沿线地势基本为左侧临江（九龙江北溪），右侧靠山。省道西港线K141+615～K141+656公路水毁修复工程位于漳州市华安县湖林乡省道208线里程K141+615～K141+656右侧处，长度约为40m。由于坡度较陡，坡面中部标高147.10～153.90m处形成1条张拉裂缝及钻孔ZK3～ZK2之间形成一小型崩塌，并于坡脚下部省道路缘处排水沟产生变形，易失稳，需对边坡进行治理防护。2项目的地理条件2.1山体自然坡度边坡区地貌上处于剥蚀丘陵，地形起伏，坡体现有自然地面标高为139.25～168.35m，左侧省道208线路面标高为138.65～139.90m，山体自然坡度一般为20°～45°，局部较陡可达65°，地势近南西向北东倾斜，坡体北东15m为九龙江。附近未见基岩裸露，植被发育一般，多为竹林、杂木。2.2省道旁侧东南角排灰岩体系据周边踏勘调查，边坡区地层单一，坡体表层为坡积层，省道旁侧零星分布人工填土层，基底为上侏罗统南园组凝灰岩（J3n）及其各风化带。该坡体分布的岩性为凝灰岩，其表部为坡积层组成，厚度为2.60～7.30m。2.3地质构造与地震影响据区域地质资料，场区及其附近无全新活动性断裂通过，属基本稳定区。2.4地下水流系统场地内的地下水类型主要为基岩风化带的孔隙裂隙水、基岩裂隙水，属弱透水层，赋存于基岩各风化带中，自坡顶向坡脚排泄。主要接受大气降水及上游地下水的补给，水量受降雨影响较大，径流排泄途径短，地下水交替循环作用强烈，水位变化幅度大。勘察期间地下水静止水位埋深为3.10～7.40m，标高为135.75～161.35m。据调查访问，该区地下水年变幅2.00～3.00m。2.5现有边坡支护方案场区地形起伏大，基岩埋藏较深，工程地质剖面详见图1。早期修筑省道208对该边坡进行开挖，形成现有边坡，未采取任何支护措施。现状边坡产生1条张拉裂缝且局部形成小型崩塌，边坡坡体未见有明显滑动。以上迹象表明坡体处于不稳定的蠕滑状态，在强降雨和地面车辆荷载振动等诱发因素的作用下将进一步发生滑动。3mortnakras—边坡加固方案分析根据边坡岩土体分布特征及坡体裂缝的发育特征等分析，确定剖面为主滑动方向，坡体中主要的软弱结构面为坡积层及全、强风化凝灰岩中的顺坡向节理裂隙面。由于节理裂隙发育，岩体破碎，判断边坡的滑动面形状为圆弧形针对该边坡利用Geostudio-Slope/w模块进行边坡稳定性计算及分析，采用Morgenstern-Price法计算出路堑边坡稳定安全系数，使得边坡的稳定性分析可以量化。Morgenstern-Price计算方法不仅考虑条间剪力和正应力，同时也满足力矩平衡和力的平衡的要求，是一种计算边坡稳定性更为精确的方法。下文利用Morgenstern-Price法对该段边坡进行计算分析。3.1模型建立及边波稳定验算根据边坡钻孔所揭露的地层岩性分布及各岩层土工试验结果，选取合适的岩土物理力学性质参数，见表1。运用Geostudio-Slope/w软件，选取该段边坡典型断面（K141+624.2）并绘制模型，即将各土层轮廓绘出并定义土层参数。再将模型导入软件，运用Morgenstern-Price法计算边坡稳定安全系数，边波稳定安全系数为0.932（见图2）。根据JTGD30—2015《公路路基设计规范》3.7.7路堑边坡稳定安全系数要求，该项目属于二级公路，正常工况路堑边坡稳定安全系数为1.15～1.25，非正常工况Ⅰ路堑边坡稳定安全系数为1.05～1.15。根据边坡计算结果显示，该边坡不做防护时边坡稳定安全系数为0.932，不能满足正常工况或非正常工况Ⅰ下路堑边坡稳定安全系数的要求，因此需要对该边坡进行加固。3.2边坡排水及加固坡面滑塌后主要为黏性土，整体边坡较高，最高约30m。边坡加固采用以下设计方案：(1）对边坡分级刷坡减载，将现有坡体坡度放缓，设置较完善的坡面排水系统（截水沟、平台边沟、路基边沟）,并对刷坡后的坡面进行必要的绿化，路堑坡脚加固采用C20片石混凝土挡土墙。(2）对第一级或第二级边坡采用预应力锚索框架格构梁对边坡进行加固，确保边坡稳定(3）为防止边坡因地下水渗出，在预应力锚索格构梁处每隔5m设一道软管平孔排水。平孔起点位置应高出各级边坡坡底0.3m，同时应根据边坡开挖后地下水渗出情况适当调整。该段加固边坡设计使用年限20年。边坡加固断面见图3。3.3边坡稳定验算根据图3显示，该路堑边坡滑动面主要存在于第一级、第二级边坡上，对第一级或第二级边坡采用预应力锚索框架格构梁进行加固。在原设计模型中加入锚索单元，锚索设计锚固力为450kN/孔，倾角20°，长度24m,锚固段8m。验算结果显示，正常工况下采用天然重度和直接快剪指标计算所得的路堑边坡稳定安全系数为1.341，非正常工况Ⅰ（即为暴雨或连续降雨工况）下采用饱和重度和饱和快剪指标计算所得的路堑边坡稳定安全系数为1.299（见图4、图5）。对照JTGD30—2015《公路路基设计规范》3.7.7路堑边坡稳定安全系数要求可知，该边坡在第二级边坡施加锚索后路堑边坡稳定安全系数能同时满足正常工况和非正常工况Ⅰ下路堑边坡稳定安全系数的要求。因此K141+615～K141+656段病害边坡采用锚索加固可以有效缩小边坡滑裂面的范围，使得该边坡得到有效加固，该方案可行。4预应力锚固技木预应力锚固技术的最大特点，是尽可能少地扰动被锚固的土体或岩体，即不能破坏原有结构，并通过锚固措施合理地提高可利用岩体或土体的强度