云南地区某机场跑道旁滑(边)坡的分析与治理

来源:期刊VIP网所属分类:路桥建设发布时间:2012-02-24浏览:

引言
滑坡灾害常给国民经济建设和人民生命财产带来的巨大的损失,而云南地区边滑坡与其他地区相比具有数量多、规模大、类型复杂的特点,在对其滑坡进行治理时更应慎重。本文以某机场边滑坡为例,分析了滑坡的形成原因,并对滑边坡体进行了详细的分析,提出了此滑坡的治理措施与施工建议,希望通过此例能为类似的滑边坡治理设计提供清晰的治理思路。
2 滑坡现状
经查阅相关资料表明,1994年该地段产生滑坡,影响范围长约400m,宽约100m,影响范围内出现了开裂、塌滑、塌陷、及滑坡前缘隆起等现象。2009年4月23日,为满足机场改扩建建设需要,需在原滑坡地段修建巡场道路。于是对原地段进行填方加宽工作。6月发现坡体向后部(现有跑道方向)滑动,且有继续发展的趋势。勘察表明,该滑坡影响地段与1994年原滑坡地段基本一致,滑坡体长约300m,宽约110~120m,滑坡影响范围内出现了开裂、塌滑及滑坡前缘隆起等现象。
滑坡主要发育于跑道南端人工填方边坡内,目前仍处于蠕动变形阶段,滑坡体主滑方向近东西向,滑坡体前缘及后缘共发育6条裂缝,编号L1~L6。其中:L1、L2总体呈南北向发育,为滑坡后缘裂缝,L3呈圆弧形发育, L4、L5、L6沿水沟发育,为滑坡前缘裂缝。
边坡主要位于西边坡填方区除滑坡区域以外其他填方地段,主要为人工填方边坡,目前边坡区未发现有裂缝及其它变形迹象,处于稳定状态。
3 滑坡分析

3.1滑坡形成原因的分析
地形条件:该处原始地貌为一斜坡地带,斜坡坡度0°~5°,坡度较缓,但在1993~1994年机场建设过程中,该处进行了较厚的大面积填方,填方工作完成后,该地段形成由东向西倾斜的填方边坡,填方边坡坡比为1:5。在机场改扩建工作时,仍须在该处进行填方,填方边坡坡比为1:2~1:3.5,需在原填方边坡上继续填土。因此,该地段存在边坡失稳的地形因素。
地层结构:滑坡地层主要为人工填筑土、粘土、含有机质粘土、泥炭质土,其下为粉质粘土及卵石。粘土层为该区“硬壳层”,但该层较薄,局部地段缺失;含有机质粘土为该区软弱层,该层也随地形由东向西缓倾,倾角0.6°~1.0°,且该层具有孔隙比大、强度低、透水性差、具高灵敏度及高压缩性,在该层上部进行较大厚度的大面积填方,易使该层产生大面积的塑性变形,甚至剪切破坏。这是边坡产生变形以至形成滑坡的内在因素。
地表水、地下水条件:由于勘察区内上部为较厚的大面积填土,其荷载超过了下卧软弱层含有机质粘土的强度,加之软土层中水不易排出,形成一定的孔隙水压力,使软土层的强度下降,导致下卧软弱层发生大面积的塑性变形,甚至剪切破坏形成滑坡。滑坡后缘已将填土发生剪切破坏,填土中表现有南北向的拉张裂缝平行发育。地表水(主要为大气降水)沿裂缝入渗,降低了土体强度,因人工填筑土①层、粘土②层、含有机质粘土③层渗透性能差,渗水在裂缝内富集,地下水长期渗(迳)流也导致滑动带的形成并加速了滑动带的贯通。这是引起边坡变形,最终形成滑坡的主要外部因素。
3.2滑(边)坡的反演分析与稳定性验算
通过对勘察报告的土层物理力学参数进行反演分析,可验证参数是否与实际情况相符,确定设计需采用的土层物理力学参数。而通过稳定性验算来确定滑坡体所处的状态及是否需要采取措施。因此,滑(边)坡的反演分析与稳定性验算对滑(边)坡的治理是非常重要的。
3.2.1 滑坡反演分析与稳定性验算
根据以上分析,针对滑坡布置的断面,勘察揭露滑坡周界较清晰,滑动面(带)主要位于含有机质粘土③层内,据此进行滑坡的稳定性分析与验算。

依据取样进行的浸水快剪试验结果与95年勘察报告提供的滑坡验算指标,依据调查及查阅相关资料恢复原滑坡地形及原貌,通过对12--12′断面进行滑坡反算,得出断面12---12′卸载前稳定系数为0.93,卸载后稳定系数为0.98,与实际情况相吻合,从而根据土实验分析指标及地区经验,确定本次滑坡稳定性验算指标,参见表一:
结合滑坡现状条件下的变形破坏情况,在不考虑地下水、地震、加载等因素的影响条件下,滑坡稳定性计算结果表明滑体处于极限平衡状态,若在雨季暴雨、地震等因素的影响下,滑体的稳定性会大幅降低,将有向后缘、深部发展的可能,因此对滑坡地段必须采取相应的治理措施。
3.2.2 边坡反演分析与稳定性验算
根据以上分析,针对边坡布置的断面,破坏模式为沿第四系地层内部弱面滑移,据此进行边坡的稳定性验算。依据取样进行的浸水快剪试验结果,采用工程类比法及反分析法,根据地区经验,确定各潜在滑移面的验算强度指标,参见表一:
经过验算,结合边坡现状条件下的变形破坏情况,在不考虑地下水、地震、加载等因素的影响条件下,现状边坡稳定系数为1.18~1.25,这表明边坡处于稳定状态,但安全储备不足。考虑8°地震状态下,边坡稳定系数为0.80~0.82,表明边坡处于失稳状态,且目前填方工作尚未全部结束,在以后填方荷载及工程状态下,为确保边坡的稳定,建议对边坡地段采取相应的防治措施。按相关规范、规程,边坡的稳定安全系数建议按1.25考虑。
表 一
岩土名称
及代号
天然重度γ(kN/m3) 边坡验算指标 滑坡验算指标
粘聚力c 内摩擦角φ 粘聚力c 内摩擦角φ
人工填筑土① 20.5 12.0 5.5
 
 
10 5
粘土② 19.5 13.0 5.0 12 4
含有机质粘土③ 18.5 9.0 3.0 8.5 2.2
             
4 ()坡治理方案与施工注意事项
4.1滑(边)坡治理方案
根据稳定分析计算结果、现场踏勘的实际情况及方案评审,同时考虑经济合理、安全可靠、便于施工等各方面的因素,经多方案技术经济综合比较,最终确定采用CFG桩+系统排水的治理方案。
通过对滑(边)坡中上部土体进行长螺旋CFG桩处理,对土体进行改良,提高土体的C、Φ值。当置换率m=6.4%时,取用CFG桩的C=400kPa,φ=35°,滑坡处理范围滑带土有机质粘土(3)层的抗剪强度指标可以提高到C=33.6kPa,φ=4.57°。边坡处理范围有机质粘土(3)层的抗剪强度指标可以提高到C=34kPa,φ=5.36°。通过上述加固处理,在8度抗震设防的情况下,滑、边坡的稳定系数k≥1.05,可满足规范要求。可保证该位置机场改扩建工作的顺利进行。
具体处理措施:
滑坡部分:采用长螺旋CFG桩对滑坡中上部约60.0m宽度范围进行处理,桩径400mm,正方形布置,间距1.4X1.4m,桩身须穿过③层有机质粘土、③1层泥炭质土,且进入其下的好土层不小于1.0m,平均有效桩长约17.0m。
边坡部分:采用长螺旋CFG桩对边坡中上部约30.0m宽度范围进行处理,桩径400mm,正方形布置,间距1.4X1.4m,桩身须穿过③层有机质粘土、③1层泥炭质土,且进入其下的好土层不小于1.0m,平均有效桩长约17.5m。
4.2施工注意事项
1、滑坡治理施工期间,应对滑坡体进行变形监测,及时预测滑坡活动的情况,以指导施工并保持滑体稳定,变形监测宜延续到施工结束一定时间,延续时间的长短应根据变形监测结果确定。
2、对治理后的坡面及坡体上做好植被护坡,以美化环境。
3、施工过程中,处理深度宜揭至承压含水层卵石④层顶板上一定深度。
4、旋喷桩施工过程中,应做好泥浆处理,及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。
5 小结
一旦发生滑边坡失稳,便可能会造成巨大的经济损失,甚至人员的伤亡。因此在进行滑边坡治理设计时,要秉持严肃严格态度,对滑边坡治理设计的每一个环节进行严格的把关,方案尽量做到安全、经济、合理。
参考文献(References):
【1】机场跑道南端边滑坡勘察报告书与设计说明,2009.
【2】张玉芳等.边坡病害及治理工程效果评价北京:科学出版社,2009
【3】滑坡的分析与防治.铁道部科学研究院西北研究所,译.北京:中国铁道出版社,1987
 

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