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    含软弱夹层边坡稳定性分析及预加固处理研究

    时间：2023-06-29 15:10:03来源：百花范文网本文已影响人

    胡佳佳

    (甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730000)

    以在建某高速公路含淤泥质土夹层高边坡为实例，对淤泥质土的存在对边坡稳定性的影响进行分析。软弱夹层在遇水情况下软化甚至泥化，土体抗剪强度急速降低。本文对软弱夹层不稳定边坡进行分析与处治，并对处治后的边坡进行分析。

    1.1 工程简介

    某高速公路K1+370～K1+580段高边坡布设于河谷右岸边缘山坡中下部，坡体坡度相对较缓，山间冲沟呈V字形。山坡平均坡度为17°，地面海拔最高为1 805 m，最低为1 763 m，最大高差为40 m。该段边坡挖方坡率为1∶1，6 m分级，每级设2 m宽的平台；
    第1级、第2级边坡设置锚杆框格，第3级～第6级采用框格护面。前期施工第3级～第6级边坡已经开挖完成，且完成了框格梁坡面防护。2019年5月开挖第2级边坡时(自平台往下3 m)，K1+370～K1+500段落揭露灰黑色淤泥质土，淤泥质土含水量大，工程力学性质差。

    1.2 工程地质条件

    粉质黏土，可塑，土质较均匀，表层植物根系发育；
    淤泥质土，灰黑色，可塑～硬塑，土质不均；
    圆砾，中密～密实，分选性差，砂土充填，土含量(质量分数)约占10%～15%；
    强风化砂质泥岩，泥质结构，成岩性差。

    1.3 水文地质条件与地震

    项目区主要水系为马峡河、渭河一级支流等。地下水主要有黄土梁峁孔隙水、山地基岩裂隙水。项目所在地区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45 s。

    2.1 边坡规模特征

    该段K1+370～K1+580高边坡长210 m，该边坡体由坡积粉质黏土层、冲洪积粉质黏土、圆砾、淤泥质土及新近系砂质泥岩组成。

    施工图设计边坡共6级，坡高6.0 m，2 m平台，第3级～第6级边坡已经开挖完成，且完成了框格梁坡面防护。开挖第2级边坡时(自平台往下3 m)，K1+370～K1+500段落揭露灰黑色淤泥质土，淤泥质土含水量大，对边坡稳定性影响大，立即停止施工，对坡脚进行预加固处理后再行施工。边坡平面图全貌见图1，施工后现场全貌见图2。

    2.2 计算方法及参数选取

    该不稳定斜坡之滑动面呈折线型，采用传递系数法进行边坡稳定性计算。

    结合项目室内土工试验资料，粉质黏土天然密度介于1.88 g/cm3～2.08 g/cm3之间，统计标准值1.99 g/cm3，天然土体饱和度94.16%，处饱和状态，因此粉质黏土层天然状态与饱和状态的物理力学参数取同样的值。淤泥质土天然密度介于1.81 g/cm3～2.10 g/cm3之间，统计标准值为2.01 g/cm3，天然土体饱和度92.24%，处饱和状态，因此淤泥质土层天然状态与饱和状态的物理力学参数取同样的值。

    依据边坡现状，后壁发育裂缝错台等，勘察土工试验数据，岩土体试验统计及反算[1]，计算参数见表1。

    表1 岩土体物理力学参数

    K1+472(补充勘探地质剖面图)见图3，路基位置探井淤泥质土见图4，大桩号侧边坡淤泥质土层见图5。

    2.3 稳定性计算

    结合该边坡实际情况，选定K1+472代表性断面(见图6，图7)，分为一二级边坡未开挖到位和开挖到位两种情况分别进行计算，指定潜在危险滑面，滑面为折线型滑面，采用理正岩土软件中块体极限平衡法模块进行稳定性及下滑力验算。滑坡的稳定系数计算方法采用较为严格的摩根斯顿-普莱斯法进行计算评价，剩余下滑力则采用传递系数进行推力计算[2-3]。

    采用传递系数法对不稳定斜坡稳定性分别进行了三种工况下的稳定性及剩余下滑力计算[4]，计算结果见表2。

    表2 稳定性计算及剩余下滑力计算结果

    根据工程等级和各类工况下的稳定性计算，K1+472未开挖到位断面，在正常工况、非正常工况Ⅰ(暴雨)处于稳定状态，非正常工况Ⅱ(暴雨+地震)下处于基本稳定状态；
    K1+472边坡开挖到位后断面在三种工况下都处于不稳定状态。

    根据坡体开挖情况及补充地勘资料揭示，该段欠稳定高边坡在K1+370～K1+500范围内第1级、第2级挖方坡体存在约9 m厚淤泥质土，下部为砂质泥岩，碎落台处岩土交界面位于设计标高以上1 m～2 m处。目前施工已开挖至第二级边坡中上部，第3级～第6级边坡框格梁防护、平台排水沟已全部施工完成。黑色淤泥质土较为软弱，含水量大，工程力学性质差虽暂未滑移，但考虑到底部淤泥质土对上部高边坡稳定性影响较大，本着“提前支护，强腰固脚”的理念[5]，结合截排水等工程措施，考虑到K1+472潜在危险滑动面剩余下滑力较大，采用在原设计一级边坡顶部设置桩板挡土墙预加固处理措施[6]。

    3.1 桩板墙设计

    在K1+375～K1+500原设计一级挖方平台外侧设置一排C30钢筋混凝土抗滑桩[7]，桩身截面为2×2.5 m方桩，中心距5 m，桩长24 m，共26根。采用人工挖孔成桩，淤泥质土体和表层2 m范围内砂质泥岩设置C25钢筋混凝土锁口、护壁支护。

    在原设计二级边坡范围内设置挡土板，长5.0 m，高0.5 m，厚0.5 m，共300片，挡土板底部及桩间一级平台处设0.5 m厚混凝土封底垫层(见图8)。挡土板背部铺设碎石排水层，与原设计二级平台之间填平确保排水横坡，顶部设置平台排水沟；
    挡土板中部预留泄水管排出背面渗水(竖向间隔1 m)，一级边坡底部岩土交界面处施工原设计仰斜排水孔时适当加密调整。

    一级边坡按土岩结合面挖除淤泥质土，在砂质泥岩顶面设置Ⅱ型渗沟，每隔25 m与边沟下渗沟横向连接；
    渗沟施作完毕后回填反压袋装砂砾，第一级边坡坡面设置框格梁防护；
    桩板墙起终点两端采用混凝土护面与原设计二级边坡锚杆框格梁过渡。

    3.2 预加固处理效果

    K1+472断面开挖到位后潜在滑面2对应设桩处土体剩余下滑力为1 471 kN(非正常工况Ⅱ)。根据剩余下滑力和库仑土压力分别验算抗滑桩截面及受拉侧配筋，截面配筋率及桩顶位移(68 mm)均满足规范要求。

    桩板挡土墙支挡后，对桩顶以上边坡建立模型计算稳定性，边坡稳定系数正常工况为1.278，非正常工况Ⅰ为1.277，非正常工况Ⅱ为1.102。经验算桩顶以上边坡在各工况下均处于稳定状态，不存在边坡越桩顶滑移问题。

    淤泥质土等软弱夹层的存在对边坡稳定性影响很大，不利于边坡稳定，施工开挖及开挖后降雨等因素诱导边坡变形破坏，根据软弱夹层的位置及边坡破坏形式，对边坡进行稳定性分析得出边坡剩余下滑力，从而对边坡的加固处理提供依据。结合该边坡开挖后剩余下滑力大，采用桩板墙预加固处理措施，支挡后桩顶以上边坡在各工况下处于稳定状态。

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