南京地鐵小行車輛基地邊坡綜合治理技術摘 要 對南京地鐵小行車輛基地邊坡進行了穩(wěn)定性分析,根據(jù)滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小將邊坡分為三個穩(wěn)定性分區(qū),提出了相應的邊坡治理方案,綜合分析比較各方案邊坡穩(wěn)定性、技術經(jīng)濟等方面的因素,確定了由抗滑樁、地表水的排水和坡面防護相結合的綜合治理措施。關鍵詞 地鐵車輛基地 邊坡 滑坡 綜合治理1概述 (1)工程概況:施工現(xiàn)場位于南京地鐵1號線小行車輛基地東部及南部邊坡上。地貌上為丘崗—崗間洼地。原有邊坡經(jīng)車輛基地建設中開挖切坡產(chǎn)生臨空面和卸荷裂隙,加之后期大量城市建筑垃圾、生活垃圾和道路路塹開挖的填土堆放,致使坡體增高,與基地最大高差達30余米,坡面變陡,坡頂產(chǎn)生大量拉張裂隙。基地南側中部于2003年5月曾發(fā)生過一次1萬方左右的滑坡,滑動距離達50余米,并引發(fā)小規(guī)模泥石流,沖毀基地內(nèi)兩間雙層簡易房,直接威脅基地內(nèi)已建構筑物安全(圖1)。
(2)工程地質(zhì)條件:場區(qū)內(nèi)土層分為4個大層:①層為人工填土,土質(zhì)差,不均勻,未固結,滲透性較好;②層為全新統(tǒng)沖淤積成因土層,中等壓縮性,中低強度,微透水;③層為中晚更新統(tǒng)沖積、坡積土,微透水—弱透水;④層為新第三系雨花臺卵礫石層,中高強度,孔隙較大,為透水層。2 邊坡穩(wěn)定分析與評價 (1)力學指標的選用:反分析指標介于室內(nèi)試驗指標和現(xiàn)場試驗指標之間,以滑體實際狀況為條件,較為可靠。因此,力學指標的選用以反分析指標為主,結合試驗指標進行校核。反分析采用不同的c、φ值組合按水土合算法計算相應的危險滑弧最小安全系數(shù)和滑弧位置,并與已滑滑動面進行比較反分析表明滿足滑動條件和滑弧位置的c、φ值組合如表1所示。 其中c=13kPa、φ=13°的滑弧位于主滑動面位置,其余組合分布于主滑動面位置附近。據(jù)此確定滑面參數(shù)選取c=13kPa、φ=13°。 (2)邊坡穩(wěn)定性分析:采用圓弧法對邊坡穩(wěn)定性進行驗算。對產(chǎn)生過滑坡的原滑動面附近土體的抗剪強度采用殘余強度指標。本工程為永久性二級邊坡,安全系數(shù)K取1.25。圖2為一典型地質(zhì)剖面邊坡穩(wěn)定性驗算圖。 (3)邊坡穩(wěn)定性分區(qū):根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結果及滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小將場地邊坡分為穩(wěn)定區(qū)、次穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)3個區(qū)(圖3)穩(wěn)定區(qū)主要位于東南角和西北部,K>1.25,滿足穩(wěn)定性要求,不需進行整治處理;次穩(wěn)定區(qū)主要位于東部,1<K<1.25,危險滑動體體積和面積較小,滑塌影響范圍不大,坡頂經(jīng)局部削坡后可滿足穩(wěn)定性要求;不穩(wěn)定區(qū)主要位于南部,K<1.0,危險滑動體體積和面積較大,經(jīng)局部削坡后仍不能滿足邊坡穩(wěn)定性要求。3 邊坡治理方案 由于場區(qū)面積大、地質(zhì)條件復雜,因此,必須根據(jù)穩(wěn)定性條件、地層條件、地下水條件等因素綜合考慮,進行綜合整治。主要包括滑坡體的變形防護、地表水的排水設計以及坡面防護等。 (1)滑坡體變形防護:在次穩(wěn)定區(qū),通過坡頂?shù)南髌聹p載即可滿足邊坡整體穩(wěn)定性的要求。在不穩(wěn)定區(qū),坡體填土較厚且呈2~3階梯狀,采用抗滑樁作為擋土結構比較經(jīng)濟有效。抗滑樁擬采用鉆孔灌注樁或高壓旋噴樁兩種方案。 方案1:鉆孔灌注抗滑樁:采用φ1.2m@3m的鉆孔灌注樁,樁長20~25m,樁頂設1.2m×1.4m的冠梁。 方案2:高壓旋噴抗滑樁:采用2×6根直徑0.6m、間距0.4m的二重管高壓旋噴樁群作為一個抗滑單元,單元水平間距1.1m,樁長13~18m,噴漿壓力20MPa,水泥摻量20%。抗滑樁方案比選:兩種抗滑樁方案比選參見表2。綜合上述分析,推薦方案1。 (2)地表水排水設計:地表水滲入滑坡體內(nèi),既增加了滑動力,又降低了土層的內(nèi)摩擦力,對滑坡體的穩(wěn)定不利,因此做好坡面地表水排水設計是治理滑坡的重要內(nèi)容。 排水方案1:場區(qū)圍墻外山坡設專用管道系統(tǒng)雨水經(jīng)二次沉砂后排入場區(qū)相對下游或管徑相對較大的雨水管道系統(tǒng)。1)排水明溝的設置:坡頂圍墻外設一道排水明溝,溝內(nèi)每25m設一處沉砂井,在低點設置沉沙坑;坡腳設一道排水明溝,每25m設一處沉砂井,雨水經(jīng)沉砂處理后排入敷設的排水管圍墻與坡腳的現(xiàn)狀擋墻之間每隔5m等高線設一條平行于等高線的排水明溝,在適當位置集中匯于擋墻后的排水明溝內(nèi)。2)雨水的排放組織形式:圍墻背后沉砂池的雨水通過排水管引入圍墻內(nèi)后,在圍墻與坡腳之間的區(qū)域設置專用雨水搜集管,通入沉沙坑二次沉砂后進入現(xiàn)狀雨水管道系統(tǒng)。3)投資估算:總投資約258.13萬元。 排水方案2:圍墻外山坡上雨水自圍墻低點接入后,就近排入現(xiàn)狀雨水管道系統(tǒng),不再次經(jīng)過沉砂處理。1)排水明溝的設置同方案1。2)雨水的排放組織形式:圍墻背后沉砂池的雨水通過排水管引入圍墻內(nèi)以后,就近排入場區(qū)內(nèi)部現(xiàn)狀雨水管中,不再進行沉砂處理。3)投資估算:總投資約138.53萬元。各排水方案如圖4、5所示。 雨排水方案比選:1)設計暴雨重現(xiàn)期:方案1圍墻外的雨水管道自成系統(tǒng),并在管徑較大處接入現(xiàn)狀管道,有效地提高了整個雨排水系統(tǒng)的暴雨設計重現(xiàn)期,雨排水能力達到50年一遇的水平;方案2圍墻外的雨水管接口均處于管道上游末梢,通水能力較小,只有2~10年重現(xiàn)期。2)排水系統(tǒng)的維護:方案1設計了二次沉砂池,山坡雨水中的泥砂去除效果明顯優(yōu)于一次沉砂后直接排放的方案2,采用方案1下游管道淤堵的情況要遠好于方案2。根據(jù)使用功能與經(jīng)濟效益的綜合比較,為了徹底的解決場區(qū)暴雨泥水漫流的現(xiàn)象,本工程建議采用治理較為徹底的方案1。 (3)坡面防護:1)在現(xiàn)狀山坡圍墻背后排水溝的外側,局部靠近山谷線附近30m范圍內(nèi),沿山坡向上鋪設20m的干砌片石保護帶;2)對現(xiàn)狀山坡圍墻以外的坡頂處現(xiàn)有裂縫進行灌漿封閉,漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿;3)圍墻以內(nèi)的坡面采用生態(tài)(掛網(wǎng)植草)護坡。4 結 論 通過車輛基地邊坡穩(wěn)定性分析,依照邊坡可能的滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小對邊坡進行了穩(wěn)定性分區(qū)。綜合比較分析各方案邊坡穩(wěn)定性、技術經(jīng)濟等方面的因素,確定了車輛基地邊坡綜合治理方案: (1)對邊坡次穩(wěn)定區(qū)采用清除沉積土、削坡卸載、砂漿填縫等措施; (2)對邊坡不穩(wěn)定區(qū)采用鉆孔灌注抗滑樁,同時輔以片石護坡、植草護坡、砂漿填縫等措施; (3)邊坡排水采用方案1。在現(xiàn)狀山坡圍墻外坡面設專用雨水管道系統(tǒng),經(jīng)二次沉砂處理后再排入場區(qū)雨水管道系統(tǒng)。參考文獻[1] 吳高中.高邊坡滑坡體加固防護技術探討.山西建筑,2004,30(7):105~107.[2] 楊學堂,鄭永保.三峽庫區(qū)巴東油庫場地邊坡治理.中國三峽工程報,2003,10(2):49~53.
(2)工程地質(zhì)條件:場區(qū)內(nèi)土層分為4個大層:①層為人工填土,土質(zhì)差,不均勻,未固結,滲透性較好;②層為全新統(tǒng)沖淤積成因土層,中等壓縮性,中低強度,微透水;③層為中晚更新統(tǒng)沖積、坡積土,微透水—弱透水;④層為新第三系雨花臺卵礫石層,中高強度,孔隙較大,為透水層。2 邊坡穩(wěn)定分析與評價 (1)力學指標的選用:反分析指標介于室內(nèi)試驗指標和現(xiàn)場試驗指標之間,以滑體實際狀況為條件,較為可靠。因此,力學指標的選用以反分析指標為主,結合試驗指標進行校核。反分析采用不同的c、φ值組合按水土合算法計算相應的危險滑弧最小安全系數(shù)和滑弧位置,并與已滑滑動面進行比較反分析表明滿足滑動條件和滑弧位置的c、φ值組合如表1所示。 其中c=13kPa、φ=13°的滑弧位于主滑動面位置,其余組合分布于主滑動面位置附近。據(jù)此確定滑面參數(shù)選取c=13kPa、φ=13°。 (2)邊坡穩(wěn)定性分析:采用圓弧法對邊坡穩(wěn)定性進行驗算。對產(chǎn)生過滑坡的原滑動面附近土體的抗剪強度采用殘余強度指標。本工程為永久性二級邊坡,安全系數(shù)K取1.25。圖2為一典型地質(zhì)剖面邊坡穩(wěn)定性驗算圖。 (3)邊坡穩(wěn)定性分區(qū):根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結果及滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小將場地邊坡分為穩(wěn)定區(qū)、次穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)3個區(qū)(圖3)穩(wěn)定區(qū)主要位于東南角和西北部,K>1.25,滿足穩(wěn)定性要求,不需進行整治處理;次穩(wěn)定區(qū)主要位于東部,1<K<1.25,危險滑動體體積和面積較小,滑塌影響范圍不大,坡頂經(jīng)局部削坡后可滿足穩(wěn)定性要求;不穩(wěn)定區(qū)主要位于南部,K<1.0,危險滑動體體積和面積較大,經(jīng)局部削坡后仍不能滿足邊坡穩(wěn)定性要求。3 邊坡治理方案 由于場區(qū)面積大、地質(zhì)條件復雜,因此,必須根據(jù)穩(wěn)定性條件、地層條件、地下水條件等因素綜合考慮,進行綜合整治。主要包括滑坡體的變形防護、地表水的排水設計以及坡面防護等。 (1)滑坡體變形防護:在次穩(wěn)定區(qū),通過坡頂?shù)南髌聹p載即可滿足邊坡整體穩(wěn)定性的要求。在不穩(wěn)定區(qū),坡體填土較厚且呈2~3階梯狀,采用抗滑樁作為擋土結構比較經(jīng)濟有效。抗滑樁擬采用鉆孔灌注樁或高壓旋噴樁兩種方案。 方案1:鉆孔灌注抗滑樁:采用φ1.2m@3m的鉆孔灌注樁,樁長20~25m,樁頂設1.2m×1.4m的冠梁。 方案2:高壓旋噴抗滑樁:采用2×6根直徑0.6m、間距0.4m的二重管高壓旋噴樁群作為一個抗滑單元,單元水平間距1.1m,樁長13~18m,噴漿壓力20MPa,水泥摻量20%。抗滑樁方案比選:兩種抗滑樁方案比選參見表2。綜合上述分析,推薦方案1。 (2)地表水排水設計:地表水滲入滑坡體內(nèi),既增加了滑動力,又降低了土層的內(nèi)摩擦力,對滑坡體的穩(wěn)定不利,因此做好坡面地表水排水設計是治理滑坡的重要內(nèi)容。 排水方案1:場區(qū)圍墻外山坡設專用管道系統(tǒng)雨水經(jīng)二次沉砂后排入場區(qū)相對下游或管徑相對較大的雨水管道系統(tǒng)。1)排水明溝的設置:坡頂圍墻外設一道排水明溝,溝內(nèi)每25m設一處沉砂井,在低點設置沉沙坑;坡腳設一道排水明溝,每25m設一處沉砂井,雨水經(jīng)沉砂處理后排入敷設的排水管圍墻與坡腳的現(xiàn)狀擋墻之間每隔5m等高線設一條平行于等高線的排水明溝,在適當位置集中匯于擋墻后的排水明溝內(nèi)。2)雨水的排放組織形式:圍墻背后沉砂池的雨水通過排水管引入圍墻內(nèi)后,在圍墻與坡腳之間的區(qū)域設置專用雨水搜集管,通入沉沙坑二次沉砂后進入現(xiàn)狀雨水管道系統(tǒng)。3)投資估算:總投資約258.13萬元。 排水方案2:圍墻外山坡上雨水自圍墻低點接入后,就近排入現(xiàn)狀雨水管道系統(tǒng),不再次經(jīng)過沉砂處理。1)排水明溝的設置同方案1。2)雨水的排放組織形式:圍墻背后沉砂池的雨水通過排水管引入圍墻內(nèi)以后,就近排入場區(qū)內(nèi)部現(xiàn)狀雨水管中,不再進行沉砂處理。3)投資估算:總投資約138.53萬元。各排水方案如圖4、5所示。 雨排水方案比選:1)設計暴雨重現(xiàn)期:方案1圍墻外的雨水管道自成系統(tǒng),并在管徑較大處接入現(xiàn)狀管道,有效地提高了整個雨排水系統(tǒng)的暴雨設計重現(xiàn)期,雨排水能力達到50年一遇的水平;方案2圍墻外的雨水管接口均處于管道上游末梢,通水能力較小,只有2~10年重現(xiàn)期。2)排水系統(tǒng)的維護:方案1設計了二次沉砂池,山坡雨水中的泥砂去除效果明顯優(yōu)于一次沉砂后直接排放的方案2,采用方案1下游管道淤堵的情況要遠好于方案2。根據(jù)使用功能與經(jīng)濟效益的綜合比較,為了徹底的解決場區(qū)暴雨泥水漫流的現(xiàn)象,本工程建議采用治理較為徹底的方案1。 (3)坡面防護:1)在現(xiàn)狀山坡圍墻背后排水溝的外側,局部靠近山谷線附近30m范圍內(nèi),沿山坡向上鋪設20m的干砌片石保護帶;2)對現(xiàn)狀山坡圍墻以外的坡頂處現(xiàn)有裂縫進行灌漿封閉,漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿;3)圍墻以內(nèi)的坡面采用生態(tài)(掛網(wǎng)植草)護坡。4 結 論 通過車輛基地邊坡穩(wěn)定性分析,依照邊坡可能的滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小對邊坡進行了穩(wěn)定性分區(qū)。綜合比較分析各方案邊坡穩(wěn)定性、技術經(jīng)濟等方面的因素,確定了車輛基地邊坡綜合治理方案: (1)對邊坡次穩(wěn)定區(qū)采用清除沉積土、削坡卸載、砂漿填縫等措施; (2)對邊坡不穩(wěn)定區(qū)采用鉆孔灌注抗滑樁,同時輔以片石護坡、植草護坡、砂漿填縫等措施; (3)邊坡排水采用方案1。在現(xiàn)狀山坡圍墻外坡面設專用雨水管道系統(tǒng),經(jīng)二次沉砂處理后再排入場區(qū)雨水管道系統(tǒng)。參考文獻[1] 吳高中.高邊坡滑坡體加固防護技術探討.山西建筑,2004,30(7):105~107.[2] 楊學堂,鄭永保.三峽庫區(qū)巴東油庫場地邊坡治理.中國三峽工程報,2003,10(2):49~53.