长新高架桥0号桥台软岩边坡稳定分析及治理方案研究

长新高架桥0号桥台位于一个与路线夹角为50°的斜坡上, 坡面近正南向。该斜坡地形舒缓, 有小冲沟发育, 原地面坡度为15°, 路线右侧有60×40m2的人工林, 其余为大片旱田农作物。距桥台锥坡脚右前方35米人工林与农作物交界处有地下水渗出。2005年7月调查时在人工林中发现两条裂缝, 长20m～25m, 宽10cm～15cm, 呈发展趋势。1号桥墩右侧10m～30m范围有4条小裂缝, 长10m～15m, 宽0.5cm～1cm。2005年8月再次调查时人工林中的裂缝已经贯通, 于路线前进方向呈40度交至林带边缘, 长约50m, 平直略呈锯齿状, 宽15cm～35cm, 错台高度35cm～80cm, 靠近路线裂缝直立, 有擦痕;右前方树林边缘树被推倒。

钻探结果表明:0号台附近第四系坡积层一般为1m～2m, 局部3m～4m, 呈粘土夹碎石状。覆盖层下为白垩系大拉子组砂岩、泥岩:上部以黄色砂岩、粉砂岩为主, 局部夹少量泥岩、粗砂岩, 为全风化状态, 粉土状夹少量碎块;下部为灰黑色泥岩, 为全风化状态, 硬粘土状为主, 少部分呈粘土含碎石状。砂岩、泥岩交界处有1m左右的灰白色、浅黄色泥岩, 呈硬塑粘土状。

在对该桥台、台背后路基勘查施工中未发现地下水丰富, 因为施工、勘查阶段在枯水期或降水较少年份, 今年从5月始连续大量降雨, 坡积层、全风化层含水量增大, 地下水位上升;在5个钻孔中地下水位距地表3.2m～10m, 并在附近有水渗出, 该地下水为潜水。

1 滑坡区土质试验分析

为了充分了解滑坡区软岩物质成分, 进行了10组软岩样的X光衍射试验, 包括两方面分析:一是全岩矿物X光衍射分析;二是粘土矿物X光衍射分析。试验结果表明:试样中粘土矿物含量很高, 介于31.3%～79.7%之间, 其试验数据平均值为53.9%;且粘土矿物中大多以伊/蒙混层矿物为主, 相对含量介于58.0%～93.0%, 均值为86.0%, 伊/蒙混层比介于45.0%～85.0%, 伊/蒙混层比均值为71.4%;少部分粘土矿物以蒙脱石矿物为主, 但蒙脱石矿物相对含量很高达93%以上。

自由膨胀率是指用人工制备的烘干软岩样, 在纯水中膨胀后增加的体积与原体积之比值, 用百分数表示。试验结果见表1。从自由膨胀率结果可以看出, 该区域全风化泥岩、粉砂质泥岩的自由膨胀率一般介于60%～110%, 其均值为85.7%, 属于强膨胀性软岩。

2 滑坡成因及稳定性分析

2.1 滑坡产生的原因

(1) 该地层属大拉子组, 泥岩、泥质粉砂岩中含有较多的粘土矿物, 遇水膨胀, 失水干缩, 具有一定的崩解、膨胀。在饱和状态下抗剪强度较低。在开挖深度较小、坡角较小时均易发生滑坡, 附近有滑坡实例。

(2) 0号桥台及路基北部以泥质粉砂岩为主, 南部以泥岩为主, 位于泥质粉砂岩与泥岩交界地带, 地形上呈微凹型区内, 地下水径流至0号台附近受泥岩阻隔, 地下水埋深急剧变浅, 甚至出露地表, 径流、渗流作用强烈, 影响斜坡的稳定性。

(3) 当年5月份以来, 连续大量降雨, 地下水位猛升, 施工中的基坑增加了地下水渗入, 加剧了泥岩、砂岩的吸水, 诱发了桥台、路基下的岩层滑动。

2.2 滑坡坡面的确定

本区全风化泥岩的长期力学强度指标较低, 内粘聚力C∞介于9.8kPa～14.0kPa之间, 均值为11.23kPa;内摩擦角Ф∞介于10.0°～13.5°之间, 均值为12.1°。风化软岩既含有岩体属性又具有土体性质, 一方面, 其物理指标基本接近于土体, 强度也较低, 表现出土体的力学指标, 另一方面, 同一土样的物理指标有较大差异, 不均质性非常明显, 同时其力学效应又表现出岩体的性质。

0号桥台锥坡下钻探及剪切试验结果表明:原地面下0m～5m为风化泥质粉砂岩, 呈粉砂夹少量碎块状, 地下水埋深3.8m, 峰值抗剪强度C=80KPa, φ=8.6°, 与下部泥岩接触面附近峰值抗剪强度C=52.8KPa, φ=14.6°, 强度明显降低;5m～6.2m为灰白色泥岩, 硬粘土状, 峰值抗剪强度C=76.4KPa, φ=11.6°, 与上部泥质粉砂岩相当, 但残余强度较低, C=43.6KPa, φ=9.3°, 6.2m～11m为黑色泥岩, 6.5m以下取土器难以压入, 表明强度较高, 所以确定滑动面在5m～6.5m之间。

3 滑坡治理方案

由于桥台及台背后路基已发生变形, 为防止滑坡继续发展, 应消弱滑坡活动的主导因素, 防止其扩大, 保持滑坡的稳定性。

(1) 以桥代路, 增加桥长60m～80m, 使桥台锥坡坡脚远离滑坡区。桥台基础形式改为桩基础, 减少对原坡体的破坏。

(2) 削方减重使其基本稳定, 然后在滑坡体中采用抗滑桩支挡, 纠正偏离的桥台, 再采用轻型材料回填路基。采用支撑盲沟+截、排水沟进行排水处理。

4 结语

综上所述, 此处岩性属于延边地区典型膨胀性软岩, 粘粒含量很大, 具有强膨胀性, 由于连续降雨, 使大拉子组地层遇水软化, 在0号台右幅及台背填土共同作用下, 斜坡失稳, 产生滑坡。通过分析研究此处滑坡体产生的原因及其性质, 采用了以桥代路处理方案, 工程完工通车至今, 该桥址未在发生滑坡不良地质现象。通过对此处滑坡体形成的研究, 为今后在此地区工程施工提供了一定的借鉴作用。

摘要：在同江至三亚国道主干线长春至延吉段高速公路建设施工过程中, 其重点项目长新高架桥0号桥台在2005年7月9日发现右幅桥台相对左幅桥台位移17.7cm, 至7月17日达33cm, 变形速率约为2.0cm/d。台背路基裂缝呈弧状, 至17日后缘陡坎高10cm, 主裂缝宽15cm。该桥台处出现的滑坡变形致使整座高架桥无法按时完工, 查明原因及提出处理方案成为了当务之急。

关键词：滑坡,边坡稳定分析,边坡

参考文献

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