滑坡的治早治小和预加固治理重要性探讨

边坡和滑坡病害强调“治早治小”,即强调“预加固”确保原坡体的稳定,或在坡体发生病害时应进行“及时处治”,防止坡体变形范围不断扩大,潜在滑面参数不断降低等造成工程处治措施不断升高。一旦坡体病害久拖不决或不能进行针对性的有效处治,就可能出现“治迟治大”,导致工程处治规模和造价大幅攀升的情况。
对于已经发生灾害的坡体,应积极依据监测、调查和病害分析,合理设置处治工程措施,即有效的分层、分级治理原则,切忌坡体病害特性认识不清导致工程规模和造价大幅跃升。当然,这需要技术人员具有严谨的工作态度丰富的理论水平践经验,尤其是具有当精神。否则任何坡体都按“可能的最不利”进行处治,就可能导致工程的经济性指标无从考究。
下面以某高速公路某滑坡的形成与处治作为案例进行分析。
1、基本情况
某工程边坡位于突出平缓山脊前缘,原设计采用1:1坡率后设置锚杆框架进行防护,边坡最大高度18m,坡体主要由产状平缓的强风化侏罗系泥岩构成。边坡基本开挖到位后,坡顶的坡口线附近出现断续状裂缝,故技术人员采用1:1.75~1:2坡率清方后设置锚杆框架防护。在工程刷坡完成不久,距坡脚约270m部位出现长约2~3m的坡体开裂,距坡130m的山脊田地中贯通性长大裂缝,坡体出现整体滑移迹象。形成了宽约235m,长约130m,体积约为42万方的大型滑坡和宽约235m,长约270m体积约为90万方的大型潜在滑坡
 
图1 滑坡前缘滑塌和坡脚出水严重
 
图2 距坡脚80m外的滑坡后缘下错约2m
  
图3 滑坡体内形成的大量醉汉林和拉裂缝
  
图4 滑体地表积水严重
2、拟采用的滑坡处治方案
2.1、争论焦点
病害治理的重点是原“边坡”问题转换为“滑坡”问题后,目前滑坡是否老滑坡复活。若按老滑坡复活考虑,则拟在体积约为90万方的大型潜在滑坡的前部设置1.8×2.4×35m普通抗滑桩,在滑坡中部设置1.8×2.4×35m锚索抗滑桩为主的工程进行处治。若非老滑坡复活,就只需对体积为42万方的浅层、前级滑坡进行处治。
图5 拟采用的工程地质断面图
2.2、坡体病害原因分析
1)工程边坡所在的长大突出山脊,由于长期卸荷、风化和水田改造,造成岩体破碎、风化强烈。
2)原设计采用1:1坡率开挖后,由于破碎岩质边坡自稳性差而发生滑塌时,曾建议由于坡体地下水位较高,岩体破碎,采用“发展的眼光看坡体变形趋势”,坡体一旦采用1:1.75~1:2坡率放坡而不及时进行工程补偿,极易随着时间和坡体应力与渗流场的变化而不断牵引扩大变形范围,很可能由边坡病害演化为滑坡。故提议适当修坡后采用一级边坡设置钢锚管,二级边坡采用锚索加固,对山脊进行”补偿,并加强截排水工程设置的处治方案。
但由于前期分歧太大,故最终采用缓坡率刷方。半年后,在坡体前部刷方再次降低坡体稳定性的情况下,在水的参与下,边坡病害最桥头演化为大型滑坡病害。
2.3、滑坡处治方案分析
1)从地质资料上看,体积为42万方的浅层、前级滑坡主要依附于坡体中的”追踪结构面”贯通所致;体积为90万方的深层、后级滑坡主要依附于风化界面+“追踪结构面。从发展趋势看,深层潜在滑面若不能及时进行处治,则可能随着时间和坡体应力与渗流场的变化,最终演变为真正的贯通性滑面。
故滑坡计算分析不应依据深层潜在滑面(即90万方滑体)进行处治。这是因为深层潜在滑坡后缘裂缝只有2m左右长,且多个深孔位移监测孔中只有一个孔中的位移2mm(一个月时间累计量),故其只能作为潜在滑面,只要工程处治时适当将抗滑桩深入潜在滑面以下5m以上,对深层潜在滑面进行“楔钉”而确保其稳定性不再降低即可。
滑坡处治方案的计算应依据浅层、前级(42万方滑体)进行,这是因为该部位滑坡后缘裂缝贯通达上百米,滑坡周界明显,且深孔位监测显示滑坡变形明显。这样依据浅层、前级滑坡进行处治的好处是,滑坡稳定性分析明确,滑坡治理主次分别,工程造价大幅下降。
3)依据坡体所在地层性质和相关变形特征,明确该滑坡是工程滑坡,而非老滑坡复活,避免了过于保守的滑坡治理方案出台。
 
图5 滑坡侧向及前缘出露的基岩
5)建议“攥紧拳头”,在滑坡前缘(边坡坡脚)设置2.2×3.2×30m的一排锚索抗滑桩,并在桩后进行必要的反压,有效提高滑坡的稳定性。该方案抗滑桩施工简单,桩体长度较短,锚索施工方便,抗滑桩受力明确,避免双排桩的“各个击破”威胁。
6)在抗滑桩间挂板下部设置反滤层防止桩后积水,桩间设置长约30m的仰斜排水孔对地下水进行有效疏排,在滑体后部设置截断坡后来水的截水沟。
图6 笔者建议并最终采用滑坡处治的工程地质断面图
该方案最终得得以实施,工程完工近10年来,坡体一直保持稳定,显示滑坡分析的正确的,工程治理是成功的。这说明,岩土工程师应具有“小心求证,大胆处治”的“担当”精神。从该滑坡案例可以得出:
1)有些边坡或滑坡若不能有效进行“预加固”的工程补偿,或不能及时贯彻“治早治小”的理念,进行工程就可能随着时空转换而演化为滑坡或更大规模的滑坡。
2)坡体病害的治理应具有一定的前瞻性,尤其是对于破碎、富水的岩质边坡,应及时设置较强的工程措施进行加固
3)边坡与滑坡有着本质的区别,切忌采用一味放坡的边坡设计理念应用于滑坡治理,否则可能“越放越糟”。
4)坡体病害治理时,应进行精心调查和分析,防止出现“极左或极右”思潮。如坡体病害初期,认为其是一个简单的二级边坡问题而忽略了坡体的发展趋势;坡体形成滑坡后,认为其是一个老滑坡问题而采用强大的工程措施进行处治,这都是不合适的。

 


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