低山丘陵峽谷地區邊坡穩定性分析

1順層巖質高邊坡廣東省珠潭路北端的f標昌溪大橋位于廣東省東灘市東田村北部的山谷區。由于河床被切割，山高谷深，河床寬僅20.30米。兩岸都是陡峭的山墻，其前方被長溪的侵蝕和侵蝕所隔開，形成陡峭的海拔高度。受地形、地質條件及路線技術標準控制,位于K71+483～+543范圍內的33號、34號、35號橋墩左側為一順層巖質高邊坡,且坡面上廣泛分布有危巖、孤石。如果不加強整治,就可能會在開挖橋墩基坑的施工期間或交付使用的運行期間引起邊坡失穩滑出或危巖、落石造成嚴重安全事故。據現場查詢,在開挖33號橋墩孔位爆破時,因震動造成左側邊坡沿層面坍塌,體積達一百多立方米,故施工存在嚴重的安全隱患。2邊坡技術的地質量2.1散射覆蓋層和倒石堆巖塊該邊坡地處低山丘陵峽谷地帶,地形相對高差160m左右,山坡自然坡度50°～70°,邊坡高50～54m,坡面不平整,堆積有1.0～3.0m厚松散覆蓋層和倒石堆,松散覆蓋層主要由松散土層和雜亂分布的塊石組成,塊石體積大多在0.4～3.0m3,呈棱角狀。倒石堆巖塊體積0.8～12.0m3,結構松散,巖塊間縫隙大,寬達10～25cm。邊坡下部高出河床約11m處為1947省道公路,原修建公路時左側切割山體下部,已形成陡壁,基巖裸露。路線走向189°～194°,長溪河平行路線走向,河底沖積相卵石、塊石外露,河水流量受季節影響較大。2.2強風化砂巖巖石該邊坡分布地層為泥盆系中統東崗嶺階上組石英砂巖夾泥質砂巖,灰白、灰紫色,中一厚層夾薄層狀。強風化巖層呈碎塊狀、鑲嵌結構,泥質砂巖呈泥質結構,遇水易軟化形成軟弱結構面;弱風化巖層呈厚層狀、塊狀砌體結構,巖石致密堅硬。2.3省道公路內側邊坡節埋節理該邊坡位于區域性瑤山南北向構造帶附近南北向湖洞斷裂帶東盤泥盆系中統東崗嶺階上組地層,巖層產狀255°～275°∠40°～65°,上陡下緩,巖層傾向線路方向,致使省道公路內側邊坡形成臨空層面,層面裂隙中充填較多的泥質,巖體易形成順層面滑移;節埋非常發育,主要有三組:180°～220°∠70～85、45°～70°∠50°、325°～330°∠87°～90°,節理間距0.3～1.2m,裂隙寬1～50mm,節理裂隙中充填物較少,有利于降雨滲入;節理與層面相互切割,巖體較破碎,穩定性差。2.4條件水條件邊坡范圍內未發現地表水及地下水出露,地表水以坡面徑流為主,部分向下滲透,形成地下徑流,部分地段泥質砂巖遇水軟化易形成軟弱滑動面。3切割面為紅巖構造布的傾角巖石邊坡的變形破壞,受控于巖體的結構面,如層面、節理面,其破壞模式為順向坡的順層面滑移,本工點具備形成順層面滑移的一般條件:(1)順層體的高度控制變形;(2)層間軟弱夾層條件,即使很薄,只要連通成面,就會控制邊坡的穩定;(3)地層的傾角,一般情況軟巖偏低,約在10°～30°之間,硬巖偏高約在20°～50°之間;(4)與切割面的夾角有關,切割面與巖層傾向的夾角越小,越易產生滑動,一般當夾角小于45°時,可能產生變形。該邊坡地層傾角大,節理裂隙發育,相互切割致使巖體較破碎,易形成危巖落石,修建1947公路時挖斷山體坡腳巖層,使上部巖體處于臨空狀態,經常年日曬雨淋,加深了巖體的風化,巖塊間聯結較弱,遇到爆破振動很容易發生垮塌,局部地段泥質砂巖遇水易軟化,形成軟弱滑動面易產生順層滑動。加之該邊坡坡面上堆積有浮石、孤石及1.0～3.0m厚碎塊石土,分布在20m高以上的斜坡,發生垮塌時具有較高的動能和勢能,經分析計算如表1,所造成的危害更大。這些隱患都將威協長溪河特大橋33號～35號橋墩及1947公路的行車安全。4邊坡加固防護設計原則4.1邊坡危巖落石影響主要是保障現有公路施工作業面不受山體順層滑移或危巖、落石的影響,提供安全的施工環境。主要是防護高速公路路面以上邊坡危巖、落石不致于在高速公路建成后影響其正常運營。主要是保護特大橋中如橋墩等不受邊坡上危巖、落石的沖擊而毀壞。4.2邊坡的穩定性調查在邊坡加固防護工程中,各種類型的擋墻、抗滑樁是比較普遍的,但這些方法不適宜該工點的具體情況:(1)施工周期長,在施工期間邊坡就可能破壞,特別是在降雨季節;(2)對地形適應性差,施工場地狹小,1947省道公路運輸繁忙,不可長時間中斷行車;(3)需在坡腳開挖較大的基礎,更不利于邊坡的穩定;(4)擋土墻、抗滑樁為剛性結構,其防護沖擊能量有限。4.2.1預應力錨索防護巖土預應力錨索,具主動受力的作用,通過類似后張拉法的原理,將邊坡穩定。預應力通過設置于完整、穩定的地層中的錨固段提供錨拉力,通過自由段實現預加應力。在地表或坡面設置順邊坡的鋼筋混凝土梁作為抑制件,通過錨夾具對錨索施加預應力后,鎖定在地梁上,從而將邊坡表部不穩定層,通過錨索緊緊的將地表地層與地下穩定地層連在一起。對預加應力損失及防護問題,可采用高強度低松弛的鋼絞線及超張拉力、地層的重力變形維持;防護可采用隔離、裹護及pH值的強堿性環境實現。在地質條件較差,巖層強風化較厚的邊坡斷面上設置11根16～26m長的4Φ15.2mm預應力錨索,設計張拉力為500kN/根,水平間距和垂直間距均為4.0m,錨固段長10m,設在弱風化層以下(圖1)。4.2.2基面鋼繩-鋼繩網防護系統ss防護工程是設立在穩定的邊坡上,防護工程的功能主要是防止自然營力作用,防風化,防雨水,防風沙,防沖刷,防落石掉塊。本段防護措施,視地層條件采用SNS柔性防護系統(見圖2),為半封閉式護坡類型。SNS柔性防護系統防治危巖落石的主要優點是:(1)由于系統的主要構件是在廠里加工成型,現場僅需少量的工作,因而施工安裝快,干擾少;(2)該系統結構形式靈活,對地形的適應能力很強,且不會破壞坡面植被生長條件;(3)該系統屬柔性輕型防護系統,整體荷載較小,不會增大坡面荷載,所需土建工程量很少,因而對自然邊坡的破壞較輕,有利于原邊坡的穩定;(4)該系統為柔性結構,防護能量高。SNS柔性防護系統說明:縱橫交錯的Φ16縱橫向支撐繩與4.5m×4.5m正方形模式布置的錨桿相聯結,支撐繩構成的每個4.5m×4.5m網格內鋪設一張4m×4m的鋼繩網,每張鋼繩網與四周支撐繩間用縫合繩聯結并進行預張拉,該預張拉工藝能使系統對坡面施以一定的法向