馬洪生+鄭靈希

【摘 要】

通過對(duì)都汶高速公路K25右側(cè)堆積體的地質(zhì)概況、特征、形成和變形破壞機(jī)理分析，對(duì)該堆積體進(jìn)行了天然和開挖后的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)路線通過該段堆積體的挖方邊坡的樁板墻進(jìn)行了治理（優(yōu)化）設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】都汶路；堆積體；穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)

Treating design of K25 congeries in Du-wen highway

Ma Hong-sheng，Zheng Ling-xi

（Sichuan provincial communications department highway planning survey design research institute

Chengdu SiChuan 610041）

【Abstract】With the analysis of the geological summary feature forming and deformation collapse mechanism of K25 congeries in Du-wen highway， evaluate the congeries stability in crude and excavated condition， accomplish the pile-plank wall harnesing design of the congeries cutting side slope according the evaluating result.

【Key words】Du-wen highway；Congeries；Stability；Design

1. 概述

都（江堰）至汶（川）高速公路是四川通往西藏和大西北的重要交通干線，也是通往世界自然遺產(chǎn)九寨溝～黃龍風(fēng)景名勝區(qū)的旅游黃金干線，對(duì)國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)和促進(jìn)阿壩州的穩(wěn)定和發(fā)展有著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。K25堆積體位于都汶路K25+660-K25+858段右側(cè)（圖1），堆積體巖性為碎塊石質(zhì)土，多呈松散狀，據(jù)地質(zhì)調(diào)查和勘探，場(chǎng)區(qū)在自然狀態(tài)下不良地質(zhì)現(xiàn)象為局部段崩坡積松散堆積體表層的崩滑及巖石的崩塌。擬建公路中線位于堆積體前緣，路面設(shè)計(jì)標(biāo)高為884.0～884.59米，路基以左填右挖的形式通過，右側(cè)最大開挖深度達(dá)10.5米，路塹開挖后，易發(fā)生沿土石界面及土體內(nèi)部的滑動(dòng)破壞，為了保證開挖后邊坡的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用路塹樁板墻加固。由于該段路線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了保證坡體在施工和運(yùn)營(yíng)過程中的安全、經(jīng)濟(jì)，有必要對(duì)該堆積體進(jìn)行穩(wěn)定性分析和治理加固設(shè)計(jì)。

圖1 K25堆積體平面示意圖

2. 地質(zhì)概況

2.1 地形地貌。

場(chǎng)區(qū)地貌上屬構(gòu)造剝蝕中高山，微地貌屬中高山斜坡坡麓，與岷江河岸（Ⅰ～Ⅱ級(jí)階地）相接。山脊脊嶺走向近南北向，地勢(shì)北東高南西低，地形呈陡坡高坎狀，大致為：坡體上部呈陡坎狀，坡度70°以上，坎高大于15 米；坡體中部坡度45～60°；坡體下部坡度30～45°；坡前為簡(jiǎn)易公路穿越；再前為岷江河岸（由北向南流淌）。岸坡坡度在45～60°之間，最大岸高6 米左右。邊坡坡向240～245°，與擬建公路走向（330～333°）近正交。岷江河谷標(biāo)高874～875 米，坡底簡(jiǎn)易公路標(biāo)高882～884 米，斜坡坡頂標(biāo)高約950 米，陡坎坎頂標(biāo)高大于1010 米；相對(duì)高差大于140 米（平距僅120 米，總體坡度大于45°）。

2.2 地層巖性。

據(jù)地面地質(zhì)調(diào)查及鉆孔揭露，場(chǎng)區(qū)地層為三大類（圖2）：第一大類為第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Qc+dl4）、沖洪積層（Qal+pl4）；第二大類為第四系更新統(tǒng)冰水堆積層（Qfgl+glp）；第三大類為震旦系晉寧～澄江期花崗閃長(zhǎng)巖（γδ22）。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及地質(zhì)勘察資料，場(chǎng)區(qū)構(gòu)造上屬映秀斷裂之北西盤，基底巖層為震旦系晉寧～澄江期花崗閃長(zhǎng)巖夾輝綠巖脈、閃長(zhǎng)巖脈及花崗巖脈，出露于斜坡上部及上游簡(jiǎn)易公路右側(cè)形成陡崖。覆蓋層為第四系全新統(tǒng)崩坡積層及更新統(tǒng)冰水堆積層，厚度隨地形變化大，最大19.8 米未揭穿。場(chǎng)區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。

圖2 堆積體地層結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1 地表水。

該工點(diǎn)擬建線路范圍無地表水體；線路左側(cè)15～25 米外為岷江，岷江河谷呈"U"型，屬常年性流水，河水水位及水量隨季節(jié)及降雨量變化大，同時(shí)受上游映秀電站蓄排水控制變化較大。

2.4.2 地下水。

據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及鉆孔揭露，場(chǎng)區(qū)地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水，主要賦存于沖洪積卵（漂）石層中，其次賦存于冰水堆積卵（漂）石層中；受大氣降水及上游同層地下水入滲補(bǔ)給，并與岷江呈互補(bǔ)排泄關(guān)系；地下水位隨岷江水位變化而變化。鉆探深度范圍內(nèi)未揭示明顯地下水。

3. 堆積體結(jié)構(gòu)特征及形成機(jī)理分析

3.1 邊坡上部為花崗閃長(zhǎng)巖巖質(zhì)陡崖，巖體裂隙較發(fā)育，主要有三組：（1）：140～165°∠50～80°，間距0.5～3 米，微張，巖脈往往沿該組裂隙充填，脈寬3～6米；（2）：245～280°∠70～80°，間距0.5～5 米，微張，該組裂隙形成順河陡崖；（3）：30～40°∠65～75°，間距1～5 米。另外30～60°∠25～40°流層理也較發(fā)育。后緣基巖陡壁部位發(fā)育有一條沖溝，沖溝走向與邊坡坡向一致。邊坡中下部發(fā)育有一崩滑堆積體，呈錐形，最長(zhǎng)處63 米，前緣最寬處38米；其后緣20 米為一較順直的"U"形溝槽，寬約8～10 米，深約5～8 米，近似沿坡向往坡上延伸較遠(yuǎn)；溝槽側(cè)壁基巖裸露或淺埋，溝底為崩坡積碎（塊）石質(zhì)（夾）土。崩滑堆積體巖性為碎塊石質(zhì)（夾）土夾角礫組成，多呈松散狀。該部位邊坡自然坡度約40～45°。endprint

3.2 據(jù)勘探資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，邊坡前緣坡腳部位分布有一厚度約1～2.5m、河流沖積形成的粉沙、細(xì)紗層，沙層結(jié)構(gòu)松散，含水量較高，手捏呈濕滑狀。該沙層在邊坡坡腳部位分布極為不均，局部地段甚至呈尖滅趨勢(shì)（圖3）。

圖3 堆積體邊坡前緣結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 受邊坡后緣基巖發(fā)育有三組主要結(jié)構(gòu)面的影響，該三組結(jié)構(gòu)面將巖體切割成塊狀。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)過程中，受降雨、風(fēng)化、凍融等因素的影響，上述結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度逐漸降低，被其切割的巖塊也因此逐漸變得松動(dòng)，進(jìn)而在重力作用下產(chǎn)生崩塌、墜落，最后堆積在邊坡中下部坡形較緩部位，形成碎塊石堆積體。同時(shí)，因巖脈抗風(fēng)化能力弱于圍巖，且走向與坡向較一致，加上地形坡度大，故沿巖脈往往形成沖溝（邊坡崩滑體上部沖溝的形成即為明證），便于地表水的匯集及崩坡積碎塊石堆積，堆積到極限平衡時(shí)在匯水浸泡軟化及重力作用下，沿溝向坡下位移便形成上述的崩滑堆積體，覆蓋于邊坡下部的河流沖擊物及冰水堆積物之上。從現(xiàn)有坡體的結(jié)構(gòu)特征上看，該滑坡主要由兩期規(guī)模較大的滑動(dòng)形成，一期規(guī)模較大，二期規(guī)模較小，其滑塌的物質(zhì)主要為顆粒較細(xì)的角礫和粘土。值得注意的是，邊坡前緣坡腳部位發(fā)育有一層河流相的粉沙、細(xì)沙層。該沙層具有含水量高、壓縮性高的特性，且力學(xué)強(qiáng)度差，因此上覆崩滑堆積體在沙層壓縮變形的條件下有進(jìn)一步下滑的趨勢(shì)和可能。

4. 堆積體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 定性評(píng)價(jià)。

堆積體邊坡在自然狀態(tài)下，整體表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)，但存在局部松散碎（塊）石土、角礫土的崩滑破壞。路塹邊坡開挖后，將會(huì)在開挖坡腳以及開挖坡面位置出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，同時(shí)在開挖坡面的中上部將會(huì)出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力區(qū)，使得巖土體處于雙向受拉的狀態(tài)，開挖坡面部位的變形以水平剪出變形為主，而在堆積體的中部則以豎向下滑變形為主。極易在堆積體開挖坡腳及坡面處發(fā)生剪出破壞。同時(shí)，由于坡面平均橫坡大于45度，其上方的裸露的花崗閃長(zhǎng)巖在節(jié)理、裂隙切割后極易發(fā)生隨機(jī)性崩塌破壞。

4.2 定量評(píng)價(jià)。

（1）采用極限平衡理論，計(jì)算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)K值，堆積體穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算主要參數(shù)選取如下：

根據(jù)規(guī)范，堆積體邊坡的安全系數(shù)（Ks）選取如下：工況1：天然情況，安全系數(shù)：Ks≥1.25。工況2：天然+暴雨，安全系數(shù)：Ks≥1.2。（見表1）

（2）計(jì)算結(jié)果表明：天然狀態(tài)下，邊坡該部位坡體穩(wěn)定性較差，處于極限平衡狀態(tài)（穩(wěn)定性系數(shù)1.015），按設(shè)計(jì)安全系數(shù)（1.25）計(jì)算時(shí)，邊坡產(chǎn)生的剩余下滑推力為1054.04KN/m；在暴雨條件下，邊坡很有可能產(chǎn)生失穩(wěn)破壞（穩(wěn)定系數(shù)只有0.954），當(dāng)按設(shè)計(jì)安全系數(shù)（1.2）計(jì)算時(shí)，邊坡產(chǎn)生的剩余下滑推力為1115.45KN/m。因此必須對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)處理，而對(duì)于這種量值的剩余下滑推力，普通擋土墻很難滿足安全要求，比較適合采用樁板墻進(jìn)行支護(hù)。

5. 堆積體治理設(shè)計(jì)

5.1 治理總體思路。

根據(jù)前述分析，坡體的破壞形式主要為：坡體開挖后的在坡體下部的剪出破壞、上方巖體的崩塌破壞，而地表水、地下水、巖體的風(fēng)化作用、通往景區(qū)公路的綠化效果也需考慮。故設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對(duì)坡體開挖后下滑的治理、崩塌落石的治理、地表水、地下水的截排、工程防護(hù)后的綠化設(shè)計(jì)等綜合措施（圖4）。

圖4 路基橫斷面設(shè)計(jì)示意圖

圖5 樁板墻設(shè)計(jì)平面示意圖

5.2 治理設(shè)計(jì)

5.2.1 K25+640-K25+858段右側(cè)共設(shè)樁40根；樁體在邊溝平臺(tái)以上內(nèi)側(cè)設(shè)預(yù)制擋土板，板上設(shè)泄水孔，利于坡體內(nèi)部地下水排出，為了方便掛板和減少坡體的開挖，樁體在此段設(shè)計(jì)為"T型"（圖5）。

5.2.2 根據(jù)計(jì)算，樁長(zhǎng)9～17米截面尺寸為1.5m×2.0m、樁長(zhǎng)19～24米截面尺寸為2.0m×2.5m、樁長(zhǎng)25米截面尺寸為2.0m×3.2m，樁中心間距5.5 m。

5.2.3 樁板墻以上5米處設(shè)置高2～3米的SNS被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，防止崩塌落石對(duì)公路的危害。

5.2.4 被動(dòng)網(wǎng)以上設(shè)截水溝，有效攔截坡面水。

5.2.5 為了減少圬工砌體對(duì)環(huán)境的影響，在樁前平臺(tái)和樁頂平臺(tái)客土種植藤蔓植物。

6. 結(jié)論

6.1 整個(gè)邊坡地貌形態(tài)，從上至下呈現(xiàn)出陡——稍緩——陡趨勢(shì)。為邊坡后緣被結(jié)構(gòu)面切割行成的塊狀受降雨、風(fēng)化、凍融等因素的影響，結(jié)構(gòu)面及巖塊強(qiáng)度逐漸降低，進(jìn)而在重力作用下產(chǎn)生崩塌、墜落，最后堆積在邊坡中下部坡形較緩部位，形成碎塊石堆積體。

6.2 工程開挖對(duì)邊坡應(yīng)力場(chǎng)及變形均有一定程度的影響，開挖后的坡腳和坡面是薄弱部位，易發(fā)生此處的剪出破壞。

6.3 根據(jù)計(jì)算分析，坡體開挖后，達(dá)不到高速公路設(shè)計(jì)的安全要求。需要采用適當(dāng)?shù)闹豕こ?，提高坡體的穩(wěn)定性。

6.4 設(shè)計(jì)采用樁板墻、被動(dòng)網(wǎng)、截水溝、泄水孔等綜合措施進(jìn)行治理。

6.5 該工點(diǎn)現(xiàn)正在進(jìn)行治理工程的施工，從施工中反映出的信息，治理設(shè)計(jì)是合理、有效的。

參考文獻(xiàn)

[1] 王凌云、黃潤(rùn)秋、劉鳳宣等 國(guó)道317（213）都江堰至汶川公路沿線邊坡地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理及防治處理措施建議 2005.11

[1] 公路路基設(shè)計(jì)手冊(cè) 人民交通出版社 1996.08endprint