山区高填方边坡稳定性分析与加固处理

作者:翟文光时间:2018-09-14 10:35:56  来源:  阅读次数:10次 ]

摘 要:高填方边坡失稳给山区公路建设与运营造成严重影响。论文结合工程实例,对巫山机场道路某高填方边坡进行稳定性分析与计算,并依据计算确定了“抗滑桩+抗滑挡墙+钢塑格珊+填石路基”的综合治理方案,为同类边坡治理提供参考和经验。
关键词:高填方边坡;稳定性;加固

近年来我国交通基础设施建设取得长足进步,山区公路建设也在迅猛发展。由于地形条件和技术指标的限制,山区公路建设不得不对路基进行大量填筑,形成高填路基边坡。在降雨及自重力作用下,边坡土体抗剪强度参数会随之降低,一至出现边坡失稳、滑移变形等破坏现象,给山区公路的安全运营带来严重后果。例如,中心最大回填深度高达123m 的攀枝花机场, 自修建和运营以来共发生 7 次滑坡,不仅延误建设工期,增加工程投资,而且致使机场航班延误,甚至停航。可见山区高填方边坡的稳定性及其滑坡防治问题必须引起管理者与工程技术人员的高度重视。
1工程概况
巫山机场道路某高填方边坡长 100m,中心填方高度 28.3-36.9m。场区地势较低,地面横坡度整体较陡,局部存在陡坎,在不利条件下易产生沿斜坡方向的局部垮塌、甚至整体滑动失稳现象,加之坡脚处有多座建筑物位于坡脚线以内,边坡破坏后后果严重。
2边坡稳定性分析与计算
边坡稳定性分析和计算是边坡失稳研究的核心问题,旨在为治理方案提供依据。目前,关于边坡稳定性分析,工程中大都采用极限平衡分析法解决实际工程问题。
2.1计算工况与安全系数选取
本文对滑塌体采用基于土力学中极限平衡的直线形滑动传递系数法进行稳定性系数及剩余下滑力计算。分别计算现状和路基回填后的稳定性系数,分两种工况进行计算。工况一 :自重 + 天然状态工况二 :自重 + 暴雨状态
根据相关地勘资料,边坡基础落于强风化石灰岩层,根据现场开挖情况,场地坡残积层厚约 1m、强风化泥灰岩厚约2m、中风化泥灰岩厚度稳定。边坡稳定计算采用简化 Bishop法,选取两处分别设置抗滑桩和抗滑挡墙的典型断面 K0+010 和 K0+110 进行分析,计算参数选取依据地勘报告、并结合当地工程经验进行取值,如表 1 所示。
表 1 岩土体参数取值地层岩性 正常工况 非正常工况Ⅰ
 重度
γ(kN/m3) 粘聚力C(kPa) 内摩擦角φ(°) 重度
γ(kN/m3) 粘聚力C(kPa) 内摩擦角φ(°)
路基填土 23 15 27.5 24 14 26.5
坡残积层 20 15 18 21 14 17
强风化层 22.5 75 18 24 48 17
中风化层 23.5 150 26 23.5 150 25
2.2安全系数选取
由于边坡中心最大填方高度 36.9m,地基斜坡较陡,边坡一旦发生失稳破坏,对机场道路的安全运营会产生极大的影响,故该边坡安全等级为一级。工况一下安全系数取 1.3,工况二下边坡安全系数取 1.2。
2.3剩余下滑力计算
采用 SlideV6.0 软件对上述两断面进行模拟,软件可驱动程序使之自动搜索最不利滑面,选取 K0+010 和 K0+090 断面作为典型断面。计算结果如下 :
表 2 K0+010 计算结果稳定性系数  桩位设计剩余下滑力
工况一 工况二 (kN/m)
1.136 1.021 1189
表 3 K0+090 计算结果稳定性系数 桩位设计剩余下滑力
工况一 工况二 (kN/m)
1.122 1.016 250
由上述计算可知,K0+010 该断面在正常工况下边坡整体稳定安全系数 Fs=1.136<1.3,非正常工况 I 时,最小安全系数为 Fs=1.021<1.2 ;K0+090 该断面在正常工况下边坡整体稳定安全系数 Fs=1.122<1.3,非正常工况 I 时,最小安全系数为
Fs=1.016<1.2,均不满足《公路路基设计规范》表 3.6.11 中相关要求,因此需对该边坡进行支护加固设计。
3边坡处治设计
设计采用桩板墙 + 抗滑挡墙 + 钢塑格栅 + 填石路基的综合处理措施,如图 1 所示。
图 1 K0+010 横断面设计图
3.1桩板墙设计
桩板墙设于坡脚第五级边坡处,共设 29 根抗滑桩,桩径
1.75×2.5m,间距 5.0m,桩长 16-22m,锚固段长度为地面或滑面以上悬臂长度的 1 倍,设计采用 HRB400 钢筋,C30 混凝土浇筑,采用人工挖孔桩,跳桩法施工。桩间采用 C30 预制内置挡土板,尺寸 4.2×1.0×0.4m,挡土板底部采用 60cm 厚
C15 片石砼基座进行支撑。采用理正岩土 6.0 对 K0+010 断面进行稳定性进行分析,计算采用 K 法,抗滑桩结果表 4 所示。
表 4 抗滑桩计算结果
项目 单位 滑坡推力作用情况 库仑土压力作用情况
背侧最大弯矩 kN/m 42905.984 23977.510
背侧最大弯矩处距离桩顶距离 m 15.7 15.7
最大剪力 kN/m 9100.834 5091.982
最大剪力处距离桩顶距离 m 21.55 21.55
最大位移 mm 65 38
3.2抗滑挡墙设计
重力式抗滑挡墙采用 C20 片石混凝土浇筑,每隔 10~15m 结合墙高或地质情况设置竖向沉降缝,缝宽为 0.02m,充填沥青麻絮。抗滑挡墙墙高 8m,墙顶宽 2.5m。
3.3钢塑格栅设计
路槽底层及第一、二、三、四级边坡坡底均采用 3 层钢塑格栅处理,每层间距 0.5 米,格栅宽度详见图 1,四级边坡坡底以下采用填石路基。
3.4填石路基设计
路基岩石填料,其饱水抗压强度不应低于 15MPa。当其抗压强度不满足规定要求时,应进行 CBR 试验,CBR 值不低于15%。不满足要求时,应按填土的要求检验和控制。
4结语
论文以巫山机场道路某高填方边坡为研究出发点,对土质高边坡的稳定性进行分析和计算,得到以下认识。
(1)山区机场高填方边坡滑塌失稳是研究与设计人员常关注的工程难题,其失稳影响因素复杂,其中降雨因素影响较大, 应采取有效措施予以处理。
(2)该边坡在正常工况下处于基本稳定状态,在暴雨工况下处于欠稳定状态。由于安全储备不足,在暴雨或连续降雨工况时,边坡极有可能出现大规模滑坡。
(3)本工程采用的“抗滑桩 + 抗滑挡墙 + 钢塑格珊 + 填石路基”方案技术成熟,可实施性较高,从长远而言,加固效果较好。

参考文献 :
[1]阮小龙,黄双华,汪杰,等.攀枝花机场滑坡成因分析及治理对策[J]. 四川建筑,2013,33(5):118-119.
[2]余绍维,黄经秋.攀枝花民用机场场区高填方边坡稳定性研究[J]. 有色矿山,1999(5):45-49
[3]王玉平,曾志强.基于滑坡推力法的边坡稳定性计算[J].武汉理工 大学学报(交通科学与工程版),2013(4):792-795.

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