本文來源于公眾號(hào):悠游2019
作者:成永剛,博士,教高,注冊(cè)巖土工程師,中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)滑坡與工程邊坡分會(huì)理事,中國土木工程學(xué)會(huì)非飽和土與特殊土專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員和交通巖土工程專業(yè)委員會(huì)委員,國際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)會(huì)員,中國國家公路建設(shè)項(xiàng)目評(píng)標(biāo)專家,四川省交通運(yùn)輸專業(yè)人才教育專家。
一、問題的提出
滑坡反壓可大大提高滑坡的抗滑能力而提高滑坡的穩(wěn)定性,是一種能有效消化棄方、施工速度快、工程造價(jià)低的滑坡處治措施。在確保反壓體穩(wěn)定、占地等要素的基礎(chǔ)上,一般情況下,當(dāng)反壓體為被反壓滑坡總體積的1/10~1/7時(shí)可取得良好的工程效果,該類滑坡處治措施深受廣大技術(shù)人員的喜愛。
如四川藏區(qū)某工程滑坡體積約30萬方,若采用坡腳設(shè)置抗滑樁為主的工程進(jìn)行支擋,則工程造價(jià)高達(dá)1700萬元,這對(duì)于一個(gè)低等級(jí)公路的改建來說是無法承受的。現(xiàn)場(chǎng)咨詢時(shí),筆者考慮到公路前方河流二級(jí)階地寬闊和線路等較低的特點(diǎn),建議在坡腳設(shè)置設(shè)置約4萬方的棄渣進(jìn)行反壓治理。不但有效消化了棄渣,且施工簡單快捷,非常適合高海拔藏區(qū)的施工特點(diǎn),且工程造價(jià)約100萬元,與原位支擋方案相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
圖1 采用反壓處治前的大型滑坡全景
但是線路以橋梁、隧道形式通過滑坡時(shí),由于受到結(jié)構(gòu)物剛度較滑體相對(duì)較大的影響,很多技術(shù)人員認(rèn)為反壓不能有效解決滑坡對(duì)橋梁的影響,而不愿意用反壓措施,而更多的喜歡采用支擋措施。
如某高速公路大橋經(jīng)過滑坡,由于疏漏沒有發(fā)現(xiàn)該滑坡的存在,將大橋設(shè)置在滑坡前部通過。在橋梁施工的過程中滑坡前部發(fā)生過局部淺表層溜滑。橋梁建設(shè)完成后的對(duì)滑坡進(jìn)行處治,技術(shù)人員采用橋梁后部設(shè)置大截面抗滑樁+多排錨索為主的工程對(duì)滑坡進(jìn)行支擋加固,工程造價(jià)達(dá)A萬元。
圖2 某高速公路大橋通過滑坡前部全景
圖3 某大橋后部設(shè)置大型抗滑樁支擋滑坡全景
圖4 最終采用的滑坡處治工程地質(zhì)斷面圖
但筆者認(rèn)為,該老滑坡雖在橋梁施工時(shí)由于開挖形成過淺表層滑塌,但老滑坡整體上并沒有其它裂縫產(chǎn)生,滑坡整體是基本穩(wěn)定的,即穩(wěn)定系數(shù)K≥1.1,故可以采用橋梁前部便道附近設(shè)置抗滑樁后進(jìn)行反壓處治。這樣做的好處是施工工藝相對(duì)便捷,對(duì)滑坡擾動(dòng)小。工程造價(jià)約2500萬元。
但由于相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)為橋梁結(jié)構(gòu)物剛度明顯較堆積體滑坡大,即使在橋梁前部設(shè)置反壓工程,由于滑坡變形對(duì)前部反壓體進(jìn)行擠壓時(shí),必然先對(duì)橋梁進(jìn)行擠壓,從而可能造成橋梁損壞,故沒有采納該方案,而采用了橋梁后部設(shè)置大截面抗滑樁+多排錨索進(jìn)行處治的工程方案
附注:該滑坡位于藏區(qū)施工環(huán)境惡劣地區(qū),除了工程造價(jià)偏高外,尤其需要注意的如果工程施工時(shí)抗滑樁在坡腳開挖對(duì)滑坡擾動(dòng)大,錨索樁位處的斷層影響工程錨固力,坡腳設(shè)置錨索和抗滑樁的質(zhì)量較難控制,一旦施工質(zhì)量欠佳,極易降低老滑坡的穩(wěn)定性。
圖5 筆者建議的滑坡處治工程地質(zhì)斷面圖
二、橋隧結(jié)構(gòu)物通過滑坡段的反壓處治有效性分析
滑坡反壓可有效提高滑坡的抗滑能力,既而有效提高滑坡的穩(wěn)定性,這在沒有控制性結(jié)構(gòu)物地段是可以廣泛應(yīng)用的,這是大家的共識(shí)。但對(duì)于橋隧結(jié)構(gòu)物通過滑坡時(shí),該如何采用反壓措施呢?下面筆者結(jié)合工程實(shí)踐分別進(jìn)行論述。
1、滑坡采用抗滑樁、錨索等抗滑、錨固工程加固確保其安全系數(shù)滿足工程安全使用要求后,采取反壓措施可進(jìn)一步提高滑坡的安全系數(shù),這時(shí),反壓可放心使用。
如川藏高速公路葫蘆坪滑坡由于橋梁樁基開挖造成33萬方的老滑坡復(fù)活,導(dǎo)致下部3個(gè)橋樁被剪斷。工程應(yīng)急時(shí)在順河側(cè)修建抗滑擋墻后對(duì)滑坡進(jìn)行了反壓,并在永久處治工程時(shí)在橋梁后部設(shè)置抗滑樁工程對(duì)滑坡下滑力進(jìn)行有效支擋處治后,橋梁前部反壓工程是不會(huì)影響橋梁永久使用的。
圖6 川藏高速公路大橋通過葫蘆坪滑坡反壓全景
2、對(duì)于滑坡變形或滑動(dòng)后,前期采用反壓使滑坡穩(wěn)定,且靜置時(shí)間較長的(如兩年以上的),橋梁結(jié)構(gòu)物可安全通過滑坡區(qū)。
但對(duì)于隧道,由于存在較大的開挖采空區(qū)特征,故應(yīng)評(píng)估隧道開挖對(duì)滑坡的整體或局部影響后方可確定是否可以通過,或設(shè)置支擋工程、或繞避于滑面以下一定安全距離的滑床部位通過。
3、對(duì)于穩(wěn)定系數(shù)K≥1.1的老滑坡,可以在滑坡前部設(shè)置反壓體,進(jìn)一步提高滑體的穩(wěn)定系數(shù)而達(dá)到規(guī)范要求的安全系數(shù)后,橋梁結(jié)構(gòu)物可安全通過滑坡區(qū)。
如云南保龍高速公路的濫渣河老滑坡體積達(dá)300萬方以上,但滑坡長期處于基本穩(wěn)定狀態(tài)以上。故為有效確保大橋的安全,在滑坡前緣設(shè)置大規(guī)模的棄渣對(duì)滑坡進(jìn)行反壓,使滑坡的安全系數(shù)由1.12提高到1.25后,在滑坡中部設(shè)置了濫渣河在橋使用近十七年來一直處于安全狀態(tài)。
圖7 云南保龍高速公路大橋通過濫渣河滑坡反壓全景
同樣,隧道工程也要進(jìn)行工程開挖的穩(wěn)定性評(píng)估后,方能確定是否通過滑坡體或如何通過滑坡區(qū)。
如雅康高速公路天河隧道經(jīng)過處于欠穩(wěn)定的老滑坡體時(shí),技術(shù)人員在隧道左、右線內(nèi)側(cè)各設(shè)置了一排抗滑樁支擋后,在滑坡前部采用大量玄武巖棄渣進(jìn)行滑坡反壓后,采用隧道通過老滑坡全取得了良好的工程效果。
圖8 雅康高速公路天河隧道通過滑坡反壓全景
綜上,橋隧可否經(jīng)過滑坡區(qū),或以什么樣的形式經(jīng)過滑坡區(qū),取決于滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)、工程擾動(dòng)程度,而不宜一刀切式的全盤否定。
其實(shí)只要滑坡的穩(wěn)定系數(shù)大于1.0,滑坡就沒有下滑力,就不會(huì)對(duì)橋梁、隧道結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響。只是人類工程存在一定的安全度,故我們給予工程一個(gè)安全系數(shù)后“算出”了“滑坡的潛在下滑力”。
在現(xiàn)實(shí)中,為了提高重要結(jié)構(gòu)物的“安全度”,故建議在滑坡穩(wěn)定系數(shù)大于1.1時(shí),對(duì)存在橋隧重要結(jié)構(gòu)物的滑坡采用反壓處治滑坡是為確保更高的“安全度”,并不代表安全位于[1.0~1.1]區(qū)間的滑坡不能采用反壓進(jìn)行處治。只是為了獲得更高的安全度保障橋隧結(jié)構(gòu)物安全,故可適當(dāng)結(jié)合支擋工程進(jìn)行反壓處治。
此外,考慮到橋隧結(jié)構(gòu)物的重要性,治理的滑坡安全系數(shù)可取規(guī)范的中、上限值。