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洛三高速公路吉家河滑坡治理工程措施研究
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内容提示：以洛三高速公路吉家河滑坡治理为研究对象,首先从吉家河滑坡体地质背景和地形地层条件等方面,分析了滑坡体的基本地质条件｡然后在削荷减载降重为主,支挡､排水为辅的原则指导
摘 要:以洛三高速公路吉家河滑坡治理为研究对象,首先从吉家河滑坡体地质背景和地形地层条件等方面,分析了滑坡体的基本地质条件｡然后在削荷减载降重为主,支挡､排水为辅的原则指导下进行了开挖方案设计,提出应用三维植被网植草､喷混植草､客土喷播等先进护坡技术,以倡导我国高速公路建设尽快走上“生态高速”的道路｡关键词: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质背景概况
吉家河滑坡所在区域属蜡山余脉的低山丘陵区｡区内沟谷纵横､岸坡陡立,地形起伏较大,黄土源､梁等地貌形态交错分布｡常年有水的吉家河大致自西向东通过本区,河谷开阔,呈不对称的“U”型,并发育有1､11级阶地｡
吉家河滑坡所在区域内构造简单,地层稳定,主要分布有Q2及Q3黄土,Q2黄土中存在垂直裂隙与网纹状裂隙,由于大面积黄土覆盖,未发现有断层等构造形迹出现｡出露地层除河谷中有少量的Q4砂砾石及黄土外,在河床附近有零星出露的第三系(N)灰绿色粘土岩｡
吉家河滑坡所在区域地下水埋藏较深,主要受大气降水及南部山体地下水的补给,吉家河为本区地下水排泄基准面｡
从区域构造上看,本区位于秦岭东西向构造带,祁吕贺山字型东翼边缘及太行山新华夏构造系等三大构造体系的交接地带｡区内地震活动较弱,无中强震活动｡本区地震动峰值加速度介于0.05～0.15g,地震动反应谱特征周期为0.45s,相当于地震基本烈度介于VI ～V度,建议采用V度为地震基本烈度,地震动峰值加速度取0.10g｡
2 洛三高速公路吉家河滑坡开挖方案设计
吉家河滑坡体为推移式滑坡,在地震力或其它作用力的作用下,上部土体重量是推动滑体再次滑动的一重要因素｡另外,随着大型土方施工机械的普及应用,土方施工的成本越来越低,挖方的价格远远低于污工和混凝土工程,且挖方速度极快,这种整治方案具有最节省工程投资､拄术要求低､工期短､施工最为便利､滑坡治理一劳永逸､开挖土料可作为路基填筑料使用､削坡造田,把“除害”与“兴利”有机结合在一起等八大优点｡因此,削荷减重的“挖”方案,为吉家河滑坡体治理的首选方案.
拟定开挖高程是削荷减重的“挖”方案的重要工作,开挖高程过低,造成挖方量过大､安全系数过高,势必加大投入,造成浪费;开挖高程过高,削荷减重不够,安全系数不符合要求,达不到治理的目的｡
按照开挖高程585m考虑进行水平开挖(见图1),是基于上述的几个方面认真考虑的,由地形图可知,高程585m等高线走向与高速公路路线方向基本一致,且无陡坎深切,挖过后该平面整齐美观,可以新增45亩整齐的农田,从此高程开挖,挖方量为33万立方米,估计可能会满足稳定性要求｡为了解开挖后吉家河滑坡体的稳定性,采用前述两种物理模型､五种计算方法对开挖高程585m以上滑体后剩余滑体的稳定性进行了计算,计算结果见表1:
由表1可以看出,滑坡体稳定性较开挖前提高20-50%｡滑体开挖后,自然状态下,由块体折线模型计算得出的稳定系数大于1.25,由似圆弧条分法计算得出的稳定系数接近1.25;七度地震(取0.1 g)条件下,滑坡体安全系数均大于1.10｡由前面的分析,块体折线模型计算得出的结果更符合实际,由计算结果看,应该认为己经满足规范的要求｡另外,考虑到计算时C,φ值的偏安全选取,滑坡体施工后排水设施的疏干排水作用,并参考《港口工程技术规范》(1987,第五篇地基)中给出了抗滑稳定安全系数和土的强度指标配合应用的规定(快剪情况下Fs取1.10～1.20),完全有理由认为从585m高程开挖后的滑体稳定性满足施工和安全运营的要求,并稍有余地.而且事实也是如此,经过施工期及1年多的运营的考验和观察,完全达到了满足施工和安全运营的要求｡
滑体开挖后,在原滑坡后缘又形成了一个新的人工边坡,因此,后缘边坡应按1: 0.75的坡角成坡,每7m高设置2m宽的护道,护道上及人工边坡上要进行绿化进行防护｡
开挖时应注意以下几方面的问题:
(1)开挖前必须做好临时排水设施,避免雨水进入滑坡体及渗入滑带｡
(2)严禁先挖坡脚,以免坡顶开裂变形,必须从上往下开挖｡
(3)应采取少挖多护或挖了就护,削荷减重必须和防护相结合,否则势必遭致失败｡
(4)施工中加强观察,尤其雨后施工前必须认真观察,必要时可设观测点｡ 3 路基边坡防护体系分类
路基边坡防护的方法,一般可分为植物防护､污工防护和综合防护三类｡路基边坡防护分类体系如图2所示｡
植物对边坡土体的防护主要是通过以下几个方面来实现:(1)植物以自己的繁密枝叶来消弱雨滴动能达到对边坡土体的屏蔽｡而且通过枝叶吸附降落到其上的降水,并以物理蒸发形式返回到大气中,从而消弱了边坡表面的径流生成量｡(2)植物的新陈代谢及更新换代为边坡土质提供大量的有机质,有机质一方面提高了边坡土体的渗透性能,另外也提高了土体的团粒性能,从而改善了边坡土体的侵蚀性｡(3)植物根系的分布起到了对土体“加筋”作用,有效提高了土体抗剪切能力｡(4)植物的枯枝落叶及茎干本身提高了边坡表面的粗造系数,因此,减缓了径流动能｡
4 洛三高速公路吉家河滑坡边坡防护措施
为了研究护坡措施,本文通过广泛调研,参考了国内外边坡防护的方法和技术,认为三维植被网植草､喷混植草､客土喷播等先进技术值得在高速公路建设项目中尝试和推广｡
(1)三维植被网植草｡三维植被网植草技术是一种固土防冲刷的植草技术,近年来逐渐开始在高速公路中推广使用,它将一种带有突出网包的多层聚合物网固定在边坡上,在网包中敷土植草｡三维植被网从功能上分为抗拉纤维层和固土网包两个部分,根据其抗拉能力和固土能力的不同又分为2~5层网.其中薄层应用于下边坡,厚层应用于上边坡｡该技术对于设计稳定的上下边坡,特别是土质贫瘩的上边坡和土石混填的下边坡可以起到固土防冲刷并改善植草质量的良好效果｡由于比较经济,故可以在一定程度上取代部分拱型截水骨架植草｡
(2)喷混植草｡喷混植草是一种含草种的有机质混合物喷射在岩土边坡面上来达到既防护边坡又恢复植被的边坡处理方法｡对于岩石裸露的边坡,为了避免边坡进一步风化,常采用挂网喷混凝土或浆砌片石护坡或护面墙的方式｡喷混植草则是一项可以取代这些方法的新技术｡对于边坡稳定性不足者,首先在坡面上打设锚杆并挂镀锌编织铁丝网起到稳定坡面的作用,然后将由粘土､谷壳､锯末､水泥､复合肥以及草木种籽等通过一定配方拌合的混合物喷射在边坡上,喷射厚度一般为0.06~0.1m,视坡率和坡面的破碎程度而定｡对于边坡比较稳定者则可以直接在开挖坡面上喷射混合物｡一段时间之后,岩石坡面上就会逐渐形成草木结合的植被绿化｡在该技术中,混合物配方是成功实施的关键｡良好的配方能够在陡于1: 0.75的边坡上达到既具备一定的强度保护坡面和低抗雨水冲刷能力,又具有足够的孔隙率和肥力以保证植物生长的效果｡
(3)客土喷播｡客土喷播技术是一种改善边坡植生环境,促进植物生长,从而在普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡上实现草灌结合､立体绿化､恢复自然植被的新技术｡该技术将由草木种子､土壤､土壤改良剂､团粒剂､保水剂以及肥料等通过精心配方后喷射到边坡上以达到改善边坡植生环境,促进植物生长的目的｡种子配方也是该技术的特点之一｡通过将多种草种和树种按一定配方混合播种可以起到草灌结合､互为补充,先期绿化和后期绿化兼顾,最后实现立体绿化的效果｡客土喷播技术则可根据地质和气候的差异调整配方,从而具有广泛的适应性,可以实现从土质边坡到岩石边坡的绿化｡
上述三种绿化方式经济性同浆砌片石护面(厚0.3～0.5m､200元/m2)､挂网喷硷(厚0.08 m, 130元/m2 来源: 《建筑中文网》.
1 洛三高速公路吉家河滑坡基本地质背景概况
吉家河滑坡所在区域属蜡山余脉的低山丘陵区｡区内沟谷纵横､岸坡陡立,地形起伏较大,黄土源､梁等地貌形态交错分布｡常年有水的吉家河大致自西向东通过本区,河谷开阔,呈不对称的“U”型,并发育有1､11级阶地｡
吉家河滑坡所在区域内构造简单,地层稳定,主要分布有Q2及Q3黄土,Q2黄土中存在垂直裂隙与网纹状裂隙,由于大面积黄土覆盖,未发现有断层等构造形迹出现｡出露地层除河谷中有少量的Q4砂砾石及黄土外,在河床附近有零星出露的第三系(N)灰绿色粘土岩｡
吉家河滑坡所在区域地下水埋藏较深,主要受大气降水及南部山体地下水的补给,吉家河为本区地下水排泄基准面｡
从区域构造上看,本区位于秦岭东西向构造带,祁吕贺山字型东翼边缘及太行山新华夏构造系等三大构造体系的交接地带｡区内地震活动较弱,无中强震活动｡本区地震动峰值加速度介于0.05～0.15g,地震动反应谱特征周期为0.45s,相当于地震基本烈度介于VI ～V度,建议采用V度为地震基本烈度,地震动峰值加速度取0.10g｡
2 洛三高速公路吉家河滑坡开挖方案设计
吉家河滑坡体为推移式滑坡,在地震力或其它作用力的作用下,上部土体重量是推动滑体再次滑动的一重要因素｡另外,随着大型土方施工机械的普及应用,土方施工的成本越来越低,挖方的价格远远低于污工和混凝土工程,且挖方速度极快,这种整治方案具有最节省工程投资､拄术要求低､工期短､施工最为便利､滑坡治理一劳永逸､开挖土料可作为路基填筑料使用､削坡造田,把“除害”与“兴利”有机结合在一起等八大优点｡因此,削荷减重的“挖”方案,为吉家河滑坡体治理的首选方案.
拟定开挖高程是削荷减重的“挖”方案的重要工作,开挖高程过低,造成挖方量过大､安全系数过高,势必加大投入,造成浪费;开挖高程过高,削荷减重不够,安全系数不符合要求,达不到治理的目的｡
按照开挖高程585m考虑进行水平开挖(见图1),是基于上述的几个方面认真考虑的,由地形图可知,高程585m等高线走向与高速公路路线方向基本一致,且无陡坎深切,挖过后该平面整齐美观,可以新增45亩整齐的农田,从此高程开挖,挖方量为33万立方米,估计可能会满足稳定性要求｡为了解开挖后吉家河滑坡体的稳定性,采用前述两种物理模型､五种计算方法对开挖高程585m以上滑体后剩余滑体的稳定性进行了计算,计算结果见表1:
由表1可以看出,滑坡体稳定性较开挖前提高20-50%｡滑体开挖后,自然状态下,由块体折线模型计算得出的稳定系数大于1.25,由似圆弧条分法计算得出的稳定系数接近1.25;七度地震(取0.1 g)条件下,滑坡体安全系数均大于1.10｡由前面的分析,块体折线模型计算得出的结果更符合实际,由计算结果看,应该认为己经满足规范的要求｡另外,考虑到计算时C,φ值的偏安全选取,滑坡体施工后排水设施的疏干排水作用,并参考《港口工程技术规范》(1987,第五篇地基)中给出了抗滑稳定安全系数和土的强度指标配合应用的规定(快剪情况下Fs取1.10～1.20),完全有理由认为从585m高程开挖后的滑体稳定性满足施工和安全运营的要求,并稍有余地.而且事实也是如此,经过施工期及1年多的运营的考验和观察,完全达到了满足施工和安全运营的要求｡
滑体开挖后,在原滑坡后缘又形成了一个新的人工边坡,因此,后缘边坡应按1: 0.75的坡角成坡,每7m高设置2m宽的护道,护道上及人工边坡上要进行绿化进行防护｡
开挖时应注意以下几方面的问题:
(1)开挖前必须做好临时排水设施,避免雨水进入滑坡体及渗入滑带｡
(2)严禁先挖坡脚,以免坡顶开裂变形,必须从上往下开挖｡
(3)应采取少挖多护或挖了就护,削荷减重必须和防护相结合,否则势必遭致失败｡
(4)施工中加强观察,尤其雨后施工前必须认真观察,必要时可设观测点｡ 3 路基边坡防护体系分类
路基边坡防护的方法,一般可分为植物防护､污工防护和综合防护三类｡路基边坡防护分类体系如图2所示｡
植物对边坡土体的防护主要是通过以下几个方面来实现:(1)植物以自己的繁密枝叶来消弱雨滴动能达到对边坡土体的屏蔽｡而且通过枝叶吸附降落到其上的降水,并以物理蒸发形式返回到大气中,从而消弱了边坡表面的径流生成量｡(2)植物的新陈代谢及更新换代为边坡土质提供大量的有机质,有机质一方面提高了边坡土体的渗透性能,另外也提高了土体的团粒性能,从而改善了边坡土体的侵蚀性｡(3)植物根系的分布起到了对土体“加筋”作用,有效提高了土体抗剪切能力｡(4)植物的枯枝落叶及茎干本身提高了边坡表面的粗造系数,因此,减缓了径流动能｡
4 洛三高速公路吉家河滑坡边坡防护措施
为了研究护坡措施,本文通过广泛调研,参考了国内外边坡防护的方法和技术,认为三维植被网植草､喷混植草､客土喷播等先进技术值得在高速公路建设项目中尝试和推广｡
(1)三维植被网植草｡三维植被网植草技术是一种固土防冲刷的植草技术,近年来逐渐开始在高速公路中推广使用,它将一种带有突出网包的多层聚合物网固定在边坡上,在网包中敷土植草｡三维植被网从功能上分为抗拉纤维层和固土网包两个部分,根据其抗拉能力和固土能力的不同又分为2~5层网.其中薄层应用于下边坡,厚层应用于上边坡｡该技术对于设计稳定的上下边坡,特别是土质贫瘩的上边坡和土石混填的下边坡可以起到固土防冲刷并改善植草质量的良好效果｡由于比较经济,故可以在一定程度上取代部分拱型截水骨架植草｡
(2)喷混植草｡喷混植草是一种含草种的有机质混合物喷射在岩土边坡面上来达到既防护边坡又恢复植被的边坡处理方法｡对于岩石裸露的边坡,为了避免边坡进一步风化,常采用挂网喷混凝土或浆砌片石护坡或护面墙的方式｡喷混植草则是一项可以取代这些方法的新技术｡对于边坡稳定性不足者,首先在坡面上打设锚杆并挂镀锌编织铁丝网起到稳定坡面的作用,然后将由粘土､谷壳､锯末､水泥､复合肥以及草木种籽等通过一定配方拌合的混合物喷射在边坡上,喷射厚度一般为0.06~0.1m,视坡率和坡面的破碎程度而定｡对于边坡比较稳定者则可以直接在开挖坡面上喷射混合物｡一段时间之后,岩石坡面上就会逐渐形成草木结合的植被绿化｡在该技术中,混合物配方是成功实施的关键｡良好的配方能够在陡于1: 0.75的边坡上达到既具备一定的强度保护坡面和低抗雨水冲刷能力,又具有足够的孔隙率和肥力以保证植物生长的效果｡
(3)客土喷播｡客土喷播技术是一种改善边坡植生环境,促进植物生长,从而在普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡上实现草灌结合､立体绿化､恢复自然植被的新技术｡该技术将由草木种子､土壤､土壤改良剂､团粒剂､保水剂以及肥料等通过精心配方后喷射到边坡上以达到改善边坡植生环境,促进植物生长的目的｡种子配方也是该技术的特点之一｡通过将多种草种和树种按一定配方混合播种可以起到草灌结合､互为补充,先期绿化和后期绿化兼顾,最后实现立体绿化的效果｡客土喷播技术则可根据地质和气候的差异调整配方,从而具有广泛的适应性,可以实现从土质边坡到岩石边坡的绿化｡
上述三种绿化方式经济性同浆砌片石护面(厚0.3～0.5m､200元/m2)､挂网喷硷(厚0.08 m, 130元/m2 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200904/13968.htm
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