洛三高速公路吉家河滑坡治理工程措施研究

摘要:以洛三高速公路吉家河滑坡治理為研究對(duì)象,首先從吉家河滑坡體地質(zhì)背景和地形地層條件等方面,分析了滑坡體的基本地質(zhì)條件?然后在削荷減載降重為主,支擋?排水為輔的原則指導(dǎo)下進(jìn)行了開挖方案設(shè)計(jì),提出應(yīng)用三維植被網(wǎng)植草?噴混植草?客土噴播等先進(jìn)護(hù)坡技術(shù),以倡導(dǎo)我國(guó)高速公路建設(shè)盡快走上“生態(tài)高速”的道路?關(guān)鍵詞:洛三高速公路;吉家河;滑坡治理;

1洛三高速公路吉家河滑坡基本地質(zhì)背景概況

吉家河滑坡所在區(qū)域?qū)傧炆接嗝}的低山丘陵區(qū)?區(qū)內(nèi)溝谷縱橫?岸坡陡立,地形起伏較大,黃土源?梁等地貌形態(tài)交錯(cuò)分布?常年有水的吉家河大致自西向東通過本區(qū),河谷開闊,呈不對(duì)稱的“U”型,并發(fā)育有1?11級(jí)階地?

吉家河滑坡所在區(qū)域內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單,地層穩(wěn)定,主要分布有Q2及Q3黃土,Q2黃土中存在垂直裂隙與網(wǎng)紋狀裂隙,由于大面積黃土覆蓋,未發(fā)現(xiàn)有斷層等構(gòu)造形跡出現(xiàn)?出露地層除河谷中有少量的Q4砂礫石及黃土外,在河床附近有零星出露的第三系(N)灰綠色粘土巖?

吉家河滑坡所在區(qū)域地下水埋藏較深,主要受大氣降水及南部山體地下水的補(bǔ)給,吉家河為本區(qū)地下水排泄基準(zhǔn)面?

從區(qū)域構(gòu)造上看,本區(qū)位于秦嶺東西向構(gòu)造帶,祁呂賀山字型東翼邊緣及太行山新華夏構(gòu)造系等三大構(gòu)造體系的交接地帶?區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)較弱,無中強(qiáng)震活動(dòng)?本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度介于～,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為,相當(dāng)于地震基本烈度介于VI～V度,建議采用V度為地震基本烈度,地震動(dòng)峰值加速度取?

2洛三高速公路吉家河滑坡開挖方案設(shè)計(jì)

吉家河滑坡體為推移式滑坡,在地震力或其它作用力的作用下,上部土體重量是推動(dòng)滑體再次滑動(dòng)的一重要因素?另外,隨著大型土方施工機(jī)械的普及應(yīng)用,土方施工的成本越來越低,挖方的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污工和混凝土工程,且挖方速度極快,這種整治方案具有最節(jié)省工程投資?拄術(shù)要求低?工期短?施工最為便利?滑坡治理一勞永逸?開挖土料可作為路基填筑料使用?削坡造田,把“除害”與“興利”有機(jī)結(jié)合在一起等八大優(yōu)點(diǎn)?因此,削荷減重的“挖”方案,為吉家河滑坡體治理的首選方案.

擬定開挖高程是削荷減重的“挖”方案的重要工作,開挖高程過低,造成挖方量過大?安全系數(shù)過高,勢(shì)必加大投入,造成浪費(fèi);開挖高程過高,削荷減重不夠,安全系數(shù)不符合要求,達(dá)不到治理的目的?

按照開挖高程585m考慮進(jìn)行水平開挖(見圖1),是基于上述的幾個(gè)方面認(rèn)真考慮的,由地形圖可知,高程585m等高線走向與高速公路路線方向基本一致,且無陡坎深切,挖過后該平面整齊美觀,可以新增45畝整齊的農(nóng)田,從此高程開挖,挖方量為33萬立方米,估計(jì)可能會(huì)滿足穩(wěn)定性要求?為了解開挖后吉家河滑坡體的穩(wěn)定性,采用前述兩種物理模型?五種計(jì)算方法對(duì)開挖高程585m以上滑體后剩余滑體的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1:

由表1可以看出,滑坡體穩(wěn)定性較開挖前提高20-50%?滑體開挖后,自然狀態(tài)下,由塊體折線模型計(jì)算得出的穩(wěn)定系數(shù)大于,由似圓弧條分法計(jì)算得出的穩(wěn)定系數(shù)接近;七度地震(取g)條件下,滑坡體安全系數(shù)均大于?由前面的分析,塊體折線模型計(jì)算得出的結(jié)果更符合實(shí)際,由計(jì)算結(jié)果看,應(yīng)該認(rèn)為己經(jīng)滿足規(guī)范的要求?另外,考慮到計(jì)算時(shí)C,φ值的偏安全選取,滑坡體施工后排水設(shè)施的疏干排水作用,并參考《港口工程技術(shù)規(guī)范》(1987,第五篇地基)中給出了抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)和土的強(qiáng)度指標(biāo)配合應(yīng)用的規(guī)定(快剪情況下Fs取～),完全有理由認(rèn)為從585m高程開挖后的滑體穩(wěn)定性滿足施工和安全運(yùn)營(yíng)的要求,并稍有余地.而且事實(shí)也是如此,經(jīng)過施工期及1年多的運(yùn)營(yíng)的考驗(yàn)和觀察,完全達(dá)到了滿足施工和安全運(yùn)營(yíng)的要求?

滑體開挖后,在原滑坡后緣又形成了一個(gè)新的人工邊坡,因此,后緣邊坡應(yīng)按1:的坡角成坡,每7m高設(shè)置2m寬的護(hù)道,護(hù)道上及人工邊坡上要進(jìn)行綠化進(jìn)行防護(hù)?

開挖時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的問題:

(1)開挖前必須做好臨時(shí)排水設(shè)施,避免雨水進(jìn)入滑坡體及滲入滑帶?

(2)嚴(yán)禁先挖坡腳,以免坡頂開裂變形,必須從上往下開挖?

(3)應(yīng)采取少挖多護(hù)或挖了就護(hù),削荷減重必須和防護(hù)相結(jié)合,否則勢(shì)必遭致失敗?

(4)施工中加強(qiáng)觀察,尤其雨后施工前必須認(rèn)真觀察,必要時(shí)可設(shè)觀測(cè)點(diǎn)?

3路基邊坡防護(hù)體系分類

路基邊坡防護(hù)的方法,一般可分為植物防護(hù)?污工防護(hù)和綜合防護(hù)三類?路基邊坡防護(hù)分類體系如圖2所示?

植物對(duì)邊坡土體的防護(hù)主要是通過以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn):(1)植物以自己的繁密枝葉來消弱雨滴動(dòng)能達(dá)到對(duì)邊坡土體的屏蔽?而且通過枝葉吸附降落到其上的降水,并以物理蒸發(fā)形式返回到大氣中,從而消弱了邊坡表面的徑流生成量?(2)植物的新陳代謝及更新?lián)Q代為邊坡土質(zhì)提供大量的有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)一方面提高了邊坡土體的滲透性能,另外也提高了土體的團(tuán)粒性能,從而改善了邊坡土體的侵蝕性?(3)植物根系的分布起到了對(duì)土體“加筋”作用,有效提高了土體抗剪切能力?(4)植物的枯枝落葉及莖干本身提高了邊坡表面的粗造系數(shù),因此,減緩了徑流動(dòng)能?

4洛三高速公路吉家河滑坡邊坡防護(hù)措施

為了研究護(hù)坡措施,本文通過廣泛調(diào)研,參考了國(guó)內(nèi)外邊坡防護(hù)的方法和技術(shù),認(rèn)為三維植被網(wǎng)植草?噴混植草?客土噴播等先進(jìn)技術(shù)值得在高速公路建設(shè)項(xiàng)目中嘗試和推廣?

(1)三維植被網(wǎng)植草?三維植被網(wǎng)植草技術(shù)是一種固土防沖刷的植草技術(shù),近年來逐漸開始在高速公路中推廣使用,它將一種帶有突出網(wǎng)包的多層聚合物網(wǎng)固定在邊坡上,在網(wǎng)包中敷土植草?三維植被網(wǎng)從功能上分為抗拉纖維層和固土網(wǎng)包兩個(gè)部分,根據(jù)其抗拉能力和固土能力的不同又分為2~5層網(wǎng).其中薄層應(yīng)用于下邊坡,厚層應(yīng)用于上邊坡?該技術(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)穩(wěn)定的上下邊坡,特別是土質(zhì)貧瘩的上邊坡和土石混填的下邊坡可以起到固土防沖刷并改善植草質(zhì)量的良好效果?由于比較經(jīng)濟(jì),故可以在一定程度上取代部分拱型截水骨架植草?

(2)噴混植草?噴混植草是一種含草種的有機(jī)質(zhì)混合物噴射在巖土邊坡面上來達(dá)到既防護(hù)邊坡又恢復(fù)植被的邊坡處理方法?對(duì)于巖石裸露的邊坡,為了避免邊坡進(jìn)一步風(fēng)化,常采用掛網(wǎng)噴混凝土或漿砌片石護(hù)坡或護(hù)面墻的方式?噴混植草則是一項(xiàng)可以取代這些方法的新技術(shù)?對(duì)于邊坡穩(wěn)定性不足者,首先在坡面上打設(shè)錨桿并掛鍍鋅編織鐵絲網(wǎng)起到穩(wěn)定坡面的作用,然后將由粘土?谷殼?鋸末?水泥?復(fù)合肥以及草木種籽等通過一定配方拌合的混合物噴射在邊坡上,噴射厚度一般為~,視坡率和坡面的破碎程度而定?對(duì)于邊坡比較穩(wěn)定者則可以直接在開挖坡面上噴射混合物?一段時(shí)間之后,巖石坡面上就會(huì)逐漸形成草木結(jié)合的植被綠化?在該技術(shù)中,混合物配方是成功實(shí)施的關(guān)鍵?良好的配方能夠在陡于1:的邊坡上達(dá)到既具備一定的強(qiáng)度保護(hù)坡面和低抗雨水沖刷能力,又具有足夠的孔隙率和肥力以保證植物生長(zhǎng)的效果?

(3)客土噴播?客土噴播技術(shù)是一種改善邊坡植生環(huán)境,促進(jìn)植物生長(zhǎng),從而在普通條件下無法綠化或綠化效果差的邊坡上實(shí)現(xiàn)草灌結(jié)合?立體綠化?恢復(fù)自然植被的新技術(shù)?該技術(shù)將由草木種子?土壤?土壤改良劑?團(tuán)粒劑?保水劑以及肥料等通過精心配方后噴射到邊坡上以達(dá)到改善邊坡植生環(huán)境,促進(jìn)植物生長(zhǎng)的目的?種子配方也是該技術(shù)的特點(diǎn)之一?通過將多種草種和樹種按一定配方混合播種可以起到草灌結(jié)合?互為補(bǔ)充,先期綠化和后期綠化兼顧,最后實(shí)現(xiàn)立體綠化的效果?客土噴播技術(shù)則可根據(jù)地質(zhì)和氣候的差異調(diào)整配方,從而具有廣泛的適應(yīng)性,可以實(shí)現(xiàn)從土質(zhì)邊坡到巖石邊坡的綠化?

上述三種綠化方式經(jīng)濟(jì)性同漿砌片石護(hù)面(厚～?200元/m2)?掛網(wǎng)噴鹼(厚m,130元/m2</SUP)?預(yù)應(yīng)力錨索(長(zhǎng)20M,650m2)等常用護(hù)坡方式相比,單價(jià)要低40~80%?

三維植被網(wǎng)植草是一種固土防沖刷的植草技術(shù),適用于穩(wěn)定的土質(zhì)邊坡,它造價(jià)低,每平方僅20元左右,且易維護(hù),保水性能也好?噴混植草適用于不穩(wěn)定的邊坡防護(hù),配合掛網(wǎng)噴錨技術(shù),既達(dá)到穩(wěn)定邊坡的作用,又改善了環(huán)境,但施工工藝復(fù)雜,造價(jià)偏高?客土噴播則更適宜用于高陡?不易施工的天然邊坡?

根據(jù)本項(xiàng)目的具體情況及三種防護(hù)形式的適用性和經(jīng)濟(jì)性,決定采用三維植被網(wǎng)植草進(jìn)行滑坡體開挖后形成的新的人工邊坡的防護(hù)措施,經(jīng)過近半年的運(yùn)行,不僅技術(shù)上可行,而且經(jīng)濟(jì)性明顯,更重要的是它符合國(guó)際高速公路環(huán)保護(hù)坡潮流——“生態(tài)高速”的理念?

參考文獻(xiàn)

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