某工程邊坡治理(一)

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l.工程事故概況
    某泵站位于山坡上,屬低山、殘丘地貌,地面高程22~60m;設計要新開挖1條長約135m的進水渠,進水渠橫切山脊。2000年10月底施工開挖,左邊坡因坡面高差較大,在左邊坡設4級馬道(21.65m、26.6m、36.6m、46.6m), 46.6m高程馬道以上開挖坡比為1:1.50,46.6m高程以下各馬道之間1:1.25,坡面呈標準的扇形面展布;右側邊坡未分級(馬道),一次性開挖到渠底,近似呈長條形展布。在開挖過程中,由于種種原因,邊坡沒有立即采取保護措施,直至開挖到渠底,左側高邊坡整個坡面全部暴露在外,在進水渠局部段開挖至設計底板高程時,左側邊坡渠底附近的炭質泥巖就出現(xiàn)了部分隆起、滑塌現(xiàn)象(見圖2),同時在26.6m馬道以上出現(xiàn)裂縫。進水渠左側高邊坡(在26.60m~36.60m馬道之間)于2001年春節(jié)前后的雨天,出現(xiàn)了第1次的大面積滑塌,雖然后來在左邊坡26.60m~36.60m馬道之間做了噴砼漿保護與局部噴錨掛網保護等措施,但在后期的兩次暴雨天中又分別在6.60m~36.60m馬道以及36.60m馬道以上出現(xiàn)了大面積坡體滑移、隆起及崩塌,整個坡面到處出現(xiàn)隆起或反坡向的拉開裂縫,幾乎到了逢雨必滑的地步,給工程施工與正常運行都帶來了極為不利的影響,對工程的安全與穩(wěn)定帶來很大隱患。
    邊坡的典型坡面
    從整個邊坡體的滑塌情況來看,當邊坡開挖至渠底時,在邊坡暴露、未做任何保護措施之前,邊坡僅是在26.6m馬道附近與渠底的炭質泥巖發(fā)生隆起、滑塌,在左邊坡36.6m以上的左側局部土體發(fā)生坍塌;對26.6m馬道以下至渠底與26.6m馬道以上附近進行噴錨支護后,在整個坡面上噴上一層厚約15cm素砼保護,但坡面還多處出現(xiàn)反坡向下切橫向裂縫,裂縫深達2m多,寬約10~20cm,斜交坡面馬道延伸,長 約5~30m不等、邊坡滑塌原因分析表1
    土的物理特性表1 土的物理特性
    從整個邊坡體的滑塌情況來看,當邊坡開挖至渠底時,在邊坡暴露、未做任何保護措施之前,邊坡僅是在26.6m馬道附近與渠底的炭質泥巖發(fā)生隆起、滑塌,在左邊坡36.6m以上的左側局部土體發(fā)生坍塌;對26.6m馬道以下至渠底與26.6m馬道以上附近進行噴錨支護后,在整個坡面上噴上一層厚約15cm素砼保護,但坡面還多處出現(xiàn)反坡向下切橫向裂縫,裂縫深達2m多,寬約10~20cm,斜交坡面馬道延伸,長約5~30m不等
    以至后來發(fā)展到46.6m馬道以上的坡面土體整體下沉10~30cm,36.6m~46.6m馬道之間幾乎整體滑塌、降起、開裂、沉降,26.6m馬道以上坡面巖體大部分產生滑塌,整個左邊坡坡面幾乎被滑塌體所覆蓋,最厚處近5m;通過施工地質的現(xiàn)場查勘及鉆孔地質資料分析,左邊坡滑塌的主要原因有如下幾點:
    (1)邊坡開挖出來后相當長一段時間內未作任何邊坡保護處理,使其暴露、臨空時間過長,且經過連續(xù)的雨季沖刷和陽光曝曬,使坡面本來就軟弱的巖體反復產生軟化、膨脹、龜裂,從而坍塌失穩(wěn)。后來雖然做了表層噴錨支護,但在上述種種滑坡誘因下,支護的作用是非常不明顯的。
    (2)該供水泵站進水渠底板高程為17.1m,左邊坡坡頂高程約61m,邊坡相對高差較大,開挖坡比僅在46.6m馬道以上為1:1.5,余下坡比均為1:1.25,此開挖坡比,由于征地等客觀問題,沒有達到工程地質建議的坡比值,加上邊坡挖好后沒有及時支護,使其臨空時間過長,從而引起坡體巖體滑塌。
    (3)邊坡的巖體不但軟弱,同時層間節(jié)理、裂隙呈網狀發(fā)育,將邊坡巖體切割成多個塊體與楔形體,順坡向的節(jié)理、裂隙面平直、光滑,利于邊坡巖體的滑落,從而引起邊坡的不穩(wěn)。
    (4)進水渠所在地段地下水埋藏淺,未施工前山坡地下水位高程一般在21.0m左右,主要賦存于土壤孔隙與基巖裂隙中,屬潛水含水層,受大氣降水補給。
    水對此邊坡的穩(wěn)定性影響很大,是影響邊坡不穩(wěn)定的觸發(fā)因素。工地上每次降雨過后,邊坡的變形破壞便加劇。根據(jù)前述土質軟化強度試驗可知,雨水滲入后,巖體中大量的泥質成分(高嶺土)會遇水軟化,從而使土的粘聚力減小,強度顯著降低,另外滲入坡體里面的水會令干燥狀態(tài)的結構面軟化、潤滑,也將降低潛在滑動面的抗剪強度,促使邊坡滑動或倒塌。
    邊坡遇雨塌滑的另一重要因素是雨水通過邊坡裂隙滲入坡體后,由于排泄速度較慢,加上在雨季經常有雨水補充,導致坡體內地下水長期處于較高水位,由地下水對潛在的滑動體產生的靜水壓力和動水壓力也隨之增加,對邊坡的穩(wěn)定更加不利(靜水壓力能增加水的揚壓力,減少作用在滑動面上的滑動體重量的法向分力,從而降低了坡體的抗滑力;動水壓力即滲流水壓力常與滑動面傾向方向一致也可以增加滑體的切向下滑力)。高邊坡在開挖后幾乎經歷了整個雨季,靜置時間較長,因而產生變形破壞是必然的。
    (5)邊坡巖性本身軟弱,由于開挖造成原始應力狀態(tài)的改變,巖(土)體卸荷造成邊坡表層巖土回彈松弛,邊坡裂隙擴大,為雨水滲入創(chuàng)造了條件。隨著巖(土)體卸荷裂隙的發(fā)展和雨水的長期作用,當坡體較大范圍土層強度衰減,邊坡就會產生滑動破壞。