高海拔富水煤系地层边坡处治

煤系地层工程地质条件恶劣,是工程斜坡病害中的典型癌症,以其为载体形成的边坡稳定性往往稳定性欠佳,尤其是当坡体中地下水丰富时,更加恶化了坡体的工程地质条件,一旦处理不到位,极易造成边坡的病害的发生,甚至是屡战屡败。而位于高海拔地区的富水、煤系地层,由于工程材料运输困难,盲目地采用支挡加固为主的工程措施,不但由于地质条件较差而收效甚微,甚至造成工程造价的急剧攀升。因此,因地制宜地结合当地工程地质环境、坡体的地质条件,合理设置工程处治措施是有效治理高海拔、富水、煤系地层的关键。
位于海拔约3500m的藏区草原区,地形地貌宽缓,坡体主要由地表厚约5~10m含砾粉质粘土和块、碎石土组成,下伏灰黑色、泥质结构、薄层状相当破碎的三叠系炭质绢云母板岩。线路以挖方路堑的形式通过,左、右两侧均为三级边坡。原设计采用1:1.0、1:1.25、1:1.5坡率设置,边坡没有设置相应的加固防护工程。

图1 边坡区的碎片状炭质板岩

图2 原设计边坡工程地质断面图

边坡基本开挖到位后,由于设置坡率偏陡不能满足相应岩土体的稳定休止角要求,以及草原强大的蓄水能力和后期降雨作用,以及边坡平台采用下挖式容易积水,导致边坡坡口线以外约18m左右的位置出现多条长大贯通性裂缝,边坡出现整体下错迹象,且各级边坡也出现局部失稳,坡脚渗水严重

图3 边坡开挖后形态

图4 两侧边坡发生整体滑移变形

图5 边坡局部发生下错

现场调查时,笔者认为区内海拔较高,采用以支挡为主的工程措施不但材料运输困难,费用高昂,且施工质量难以保证。故结合边坡区所在的宽缓地形地貌,以及区内丰富的石料来源,决定采用与煤系地层力学性质相适应的放缓坡率+截排水工程为主的变更方案。即:
1、坡形坡率设置:结合富水煤系地层的稳定休止角,在滑移裂缝后部约2m左右的位置开始刷方。坡率从下至上采用1:1.75、1:2.00、1:2.00,平台宽4m对变形体进行刷方,
2、排水工程设置:坡脚采用格宾石笼在对边坡进行反压固脚的同时,起到良好的疏水作用;在各级边坡平台及坡顶置耐变形、抗冻性能良好的钢波纹管截排水沟;坡脚在格宾挡墙预留带部位设置长度不小于20m的仰斜排水孔对地下水进行疏排。
3、坡面防护:由于刷方坡率较缓而汇水面积较大,加之煤系地层耐冲刷性较差,故在坡面设置骨架护坡进行坡面分割,然后采用适应当地气候的绿化形式进行坡面防护。
该边坡病害处治方案实施后,5年来工程效果良好,且工程费用低廉,施工速度快,是一个符合高海拔、富水、煤系地层病害处治方案。

图6 变更工程处治断面图

图7 工后全景图

该工程的经验教训是:在地形地貌有利的条件下,性质软弱地的煤系地层应设置与其力学性质相适应的缓坡,并将地表水与地下水的截、引、排放在工程处治的首位。否则,即使采用缓坡率开挖,仍会由于水的软化作用而造成坡体的进一步变形。

 


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