李智勇,魏少伟,王天星
(1.云南省交通规划设计研究院,云南昆明 650011;2.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京 100084)
山区高速公路建设穿山越岭,往往需要通过不同地貌单元。当道路经过滑坡群等地质灾害地貌区时,由于滑坡群分布面积较一般单个滑坡体要大,病害后果更严重,其潜在的滑坡灾害对高速公路的危害也更大,必须慎重处理,积极采取防治措施。本文以云南省保山(大官市)~龙陵(龙山卡)高速公路潮田滑坡群为例,分析高速公路滑坡群治理工程。
保龙高速公路潮田滑坡群位于线路里程K566+040—K566+630段,潮田村的西侧。滑坡群总体滑动面积约9万m2,滑动体积约150万m3,直接影响道路长度约600 m。滑坡群对该段路基、桥梁和隧道口的安全造成严重威胁。如图1所示。
图1 滑坡群分布平面
从地貌形态上看,可将滑坡群划分为:潮田隧道右幅进口段滑坡、潮田2#滑坡东条滑体、潮田2#滑坡西条滑体、2#滑坡西侧牵引滑体、潮田1#和潮田2#滑坡之间的坍滑体、潮田1#滑坡6个块体。
1)自然地理及环境
滑坡群位于怒江横断山脉南西端,高黎贡山东坡,属于构造侵蚀、深切割高中山峡谷地貌区。坡面高低起伏,自然坡度20°~35°,局部 40°~50°,其中滑坡及滑坡区内地形相对较为平缓,四周地形相对较为陡峻。滑坡群位于坡体中下部,上部为南坑梁子,下部为户冲河,相对高差>300 m。
本区属怒江水系,滑坡群坡脚下户冲河为山间沟谷河流,呈东西走向,受季节性降雨制约水量变化较大。降雨量大、持续时间长是本区降雨的特征之一。
2)地层岩性
区内分布有坡残积层黏性土、寒武系柳水组绢云母片岩和时代不明花岗片麻岩。
坡残积层主要分布于坡体表层,含水量较高,顶部松散。该层土体顺坡倾斜分布,厚度变化较大,滑坡区内该层最大埋深25.80 m。
绢云母片岩为区内主要基岩。分布于坡残积层以下,片状结构,节理裂隙发育,岩石破碎,片理产状65°~90°∠50°~75°,与花岗片麻岩断层接触。
花岗片麻岩为灰、灰白色块状黑云斜长片麻岩,鳞片变晶结构,片麻状构造,片麻理产状170°~190°∠50°~62°,岩体破碎,风化程度高,分布于滑坡群西侧K566+030以西。
3)地质构造及地震
本区位于青藏、滇缅、印尼巨型“歹”字型构造体系西支中段与南北向构造体系复合部位,属怒江南北向构造带和高黎贡山~三台山弧形构造带的一部分。区内断裂纵横交错,主要构造为近南北向压性、压扭性的断裂及褶皱,控制了区内地层、山脉及河流走向。怒江大断裂在滑坡群西侧K566+030处与路线斜交通过,滑坡群位于断层上盘,沿该断层糜棱岩化严重,断层两侧地层产状零乱,小断裂发育。滑坡群及其附近均为怒江大断裂的影响范围,致使滑坡群附近岩体破碎,节理裂隙极其发育,风化深度巨大。
滑坡区位于泸水~瑞丽强震带。泸水~瑞丽大断裂、怒江大断裂均系活动性发震断裂,地震活动频繁。
4)水文地质条件
滑坡区内地下水以孔隙潜水和基岩裂隙水为主,孔隙潜水主要分布于滑坡体及坡体表层覆盖层范围内,水量丰富;基岩裂隙水主要分布于绢云母片岩的节理裂隙范围内。地表见多处泉点及湿地,钻孔均见有稳定地下水位,局部钻孔孔口出水。
滑坡或滑坡群形成的原因可以分为地层、岩性等内部物质因素和地质构造、水的作用等外部环境因素。
滑坡群上覆坡残积层巨厚、松散,基岩为绢云母片岩,岩石破碎、节理裂隙发育,风化深度大、岩性软弱,是滑坡群形成的物质基础。
区内地质构造作用强烈,且位于断层上盘,岩体更加破碎,加之区内地震频繁,使本已破碎的坡体结构体系变得更加脆弱。常年雨水和坡脚河流的冲刷、切割作用,使坡体失去平衡,遂发生滑坡,直至达到新的平衡。此为滑坡的外部因素。
山坡经历了多次由平衡→滑动→新的平衡的演变过程,最终形成了现状的滑坡地貌形态。目前的变形迹象反映,滑坡区仍在继续着这种演变过程。
下面对3个有代表性的滑坡逐一分析。
潮田隧道右幅进口段滑坡为一老滑坡,位于潮田村西侧谷坡中上部,滑坡体长约100 m,宽约65 m,滑坡体平均厚度10 m,面积6 000 m2,体积约10万m3。滑坡主滑方向NW1°。现场调查,坡脚附近房屋有开裂变形迹象,可能为滑坡局部活动或下部大滑坡局部变形所致,说明该滑坡稳定度不高。
该滑坡滑体物质为寒武系柳水组绢云母片岩滑动后的碎石土状堆积物及崩坡积碎石土、亚黏土。滑床为寒武系柳水组绢云母片岩,其中滑床上部绢云母片岩全风化,呈砂土状,厚约5 m,其下为强风化绢云母片岩。岩石相对坚硬,节理裂隙发育,岩体破碎。从钻孔反映,滑面埋深9.3~11.0 m,滑动带附近土体软塑,强度较低,如图2所示。
图2 潮田隧道右幅进口段滑坡断面
右幅路线位于滑坡体中前部,K566+558—K566+580段为挖方路基,K566+580—K566+585段为明洞,需要进一步开挖,K566+585—K566+630段为隧道,隧道开挖会诱发坡体的松弛。随着路基及隧道的开挖,滑坡向不利于稳定的方向发展,老滑坡有随时滑动的可能。该滑坡影响线路长度72 m。该段为隧道洞口,一旦产生变形,将造成极其严重的后果。
潮田2#滑坡东条滑体后缘在距离左线中线约40 m,前缘陡坡隆起直至户冲河沟岸,有3个相对缓坡平台,滑坡体可分为上、中、下3级。中级、下级滑坡距离线路较远,从滑坡变形特征分析,对上级滑坡的牵引作用有限,对路线桥梁产生巨大影响的主要为上级滑坡。
上级滑坡后缘高程1 440~1 450 m,出口高程约1 400 m,相对高差约50 m,滑坡体长200 m,宽100 m,该滑坡体平均厚度22 m,面积2万m2,体积约44万m3,为一大型滑坡。主滑方向NW1°。
滑坡滑体物质为亚黏土、亚砂土,局部为碎石土、块石土;滑床为寒武系柳水组绢云母片岩,滑面位于覆盖层与基岩交界面上,如图3所示。
图3 潮田2#滑坡东条滑体断面
在该段道路修建桥梁,滑坡稳定度不能满足规范要求;修建路基,滑坡体上进一步加载,随着路基的修建,滑坡向不利稳定的方向发展。在地震或强降雨等因素的作用下,老滑坡有滑动的可能。
潮田1#滑坡位于潮田村西侧谷坡中下部,该段路线里程为K566+040—K566+170,路线以桥梁方式在滑坡体中后部通过。滑坡体长180 m,平均宽130 m,上小下大,呈扇形,该滑坡体平均厚度15~17 m,面积约2.5万m2,体积约38万m3,为一大型滑坡。主滑方向 NE64°。
滑体物质为褐黄、褐灰、灰黄、褐黑色亚黏土、亚砂土,局部为碎石土、块石土;滑床为灰、灰黄、褐黄、灰褐色寒武系柳水组绢云母片岩,滑面位于覆盖层与基岩交界面上。该滑坡表层物质较为松散,坡面高低起伏,根据现场了解及村民反映,该滑坡局部产生过滑动,但地表调查未发现整体变形迹象。
该段为大桥、特大桥所在区域,桥梁墩台对滑坡的敏感性较强,一旦产生变形,将造成极其严重的后果,需要加以治理,见图4。
图4 潮田1#滑坡断面
滑坡群块体多,类型复杂,各滑坡体物质基本为全风化岩或覆盖层,物质重度差异不大,取平均滑坡体天然重度为20 kN/m3进行计算。滑坡滑动带力学指标依据试验数据、经验数据及反算指标综合确定,本次设计各滑坡体力学指标主要通过反算结合经验数据确定,见表1和表2。地震加速度0.20g。
表1 滑坡体强度指标
表2 滑坡稳定性计算结果
滑坡群分布范围大,治理工程措施应遵循经济合理、安全可靠的原则,避免工程措施浪费或欠支挡。应分别针对滑坡群内各个滑坡点的特征,采取相应的综合性治理措施。
潮田滑坡群内的6个滑坡点既有共性,也有各自的特点。其共性是各滑坡点的滑体物质都以亚黏土、碎石土为主,滑床均为寒武系柳水组绢云母片岩;其差别主要在于滑面的深度、滑坡规模等的不同。因此,在分析了各滑块共性与异性之后,对治理措施选型提供了方向。
在治理工程中对各滑坡点分别采用了锚索抗滑桩、普通抗滑桩、锚索框架等支挡措施,地表截排水沟、地下渗沟、仰斜排水孔等排水措施,以及清除淤泥等综合治理措施。如表3所示。
潮田滑坡群位于构造活跃区,地处断裂上盘,岩性软弱、破碎,地下水丰富,以及频繁的地震和坡脚河流的切割,这些因素是形成潮田滑坡群的主要原因。
表3 滑坡群治理工程措施
根据地形地貌,从治理工程出发,将滑坡群分为6块,分析各块对道路的影响,并分别采取针对性治理措施,做到经济合理、安全可靠。从几年的公路营运效果来看,各工程措施达到了预期的治理效果。
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