引言:在巖土工程過程中,填方路堤發生滑坡是工程地質災害治理的重點內容,路堤工程一旦填方體區域內排水不暢極易造成地下水惡化坡體力學性質和產生水壓力,從而導致填方路堤發生滑坡。因此,無論是建設期間還是后期的病害處治,均應將排水工程放在首位,從而達到處治工程的事半功倍和工程的永久穩定。
“天下莫柔弱于水,而攻堅強者莫之能勝,以其無以易之。弱者勝強,柔之勝剛”。水是柔弱的,但卻在巖土工程是決定性的存在。因此,巖土工程的問題應首先解決水的問題,只有有效地解決了水的問題,巖土工程方是“長治久安”的。但巖土工程中水的解決,須貫徹解決事物的本源,即應采取人地諧和的排水工程,貫徹“反者道之動,弱者道之用”的“道”,貫徹弱可以勝強,柔可以克剛的道理,就可有效使水毀工程的安全性和經濟性大幅提高。
“治坡先治水”,這對于填方工程而言更具有特殊的意義。路堤工程一旦填方體區域內排水不暢極易造成地下水惡化坡體力學性質和產生水壓力,從而導致填方路堤發生滑坡。因此,無論是建設期間還是后期的病害處治,均應將排水工程放在首位,從而達到處治工程的事半功倍和工程的永久穩定。否則,建設期間不重視截排水工程必將為后期填方路堤的安全埋下隱患,病害的工程處治期間不重視截排水工程必將造成工程處治規模的急劇增加。
某路堤填方邊坡高度 8~12m,設計坡率 1:1. 5~ 1:1.75,位于呈“簸箕”形,所在自然邊坡的坡度約 22°的斜坡段,坡面采用拱形護坡+植草防護。該段公路位于長下坡段,雨季期間由于受到強降雨造成內側路塹邊坡垮塌堵塞路基排水溝,導致地表水匯集下滲進入路堤后誘發了體積約5萬方的滑坡。滑坡呈典型的圈椅狀,路堤所在滑坡后緣下錯約 3~5m,滑坡主軸長約70m,寬約 90m,滑體平均厚約10m。
圖1 路堤滑坡后緣圈椅狀形態
圖2 路堤位于線路長下坡段
圖3 路堤部位滑坡凸出
圖4 滑坡前緣鼓脹
滑坡發生后,技術人員經應急卸載使滑坡暫時穩定后,經計算后在一級平臺部位設置抗滑樁進行支擋,抗滑樁所提供的抗滑力為983KN/m,抗滑樁采用Φ2.5m,長22m,間距5m的C30砼抗滑樁進行支擋。
圖5 擬采用的工程地質斷面圖
從工程地質條件看,由于路基內側的自然坡體呈“簸箕”形而匯水面積較大,加之線路位于縱坡段,造成暴雨時由于病害部位的排水邊溝破損堵塞而使大量地表水流入路堤,并沿原路堤填土與下伏泥巖交界面滲流時惡化巖土體力學性質,并形成了一定的水壓力所致。故坡體病害的永久工程處治時應首先截排地下水的來源,即路基內側邊溝部位的地表匯水。
基于此,可在邊溝下部設置深約3.0m,基底位于下伏隔水的強風化泥巖以下不小于0.5m的截水盲溝,有效截斷后期地表水滲流進入路堤的途徑。在此基礎上,依據王恭先老先生的多次在滑坡治理工程中采取排水工程的成功經驗,將滑面的參數中的內摩擦角Φ提高1~1.5°(此處可取小值1°),即滑面性狀提高一個等級,從而效減小滑坡的下滑力而大幅優化工程支擋規模,這樣也有利于工程的長治久安。
此外,原方案將抗滑樁設置于一級平臺,且沒有考慮樁前抗力,故造成抗滑樁所要支擋的滑坡推力較大和抗滑樁體長度較大,這是不利于工程經濟的。且從抗滑樁的結構計算可以得出,原方案采用Φ2.5m,間距5m的C30砼抗滑樁支擋技術人員計算所得的983KN/m滑坡推力是不安全的。
基于此,在防止滑體產生可能越頂的條件下,將抗滑樁適當下移至抗滑段,并適當考慮樁前抗力與土壓力,從而有效減小抗滑樁所要支擋的滑坡推力和抗滑樁的長度。
經以上優化調整后,抗滑樁所要支擋的滑坡下滑力約450KN/m,為原方案下滑力的45%,工程支擋方案可大幅減小。在此基礎上,在坡腳適當部位設置長13m,樁徑為Φ2.2m,間距5m的C30砼抗滑樁對滑坡進行有效支擋。
圖6 優化工程地質斷面圖
從以上案例可以看出,水毀誘發的滑坡排水工程和合理設置樁位的重要性。貫徹“治坡先治水”也是“反者道之動,弱者道之用”的道理,只有抓住事物的根源,順應事物的發展規律合理設置工程,就可以得到四兩拔千斤的效果,且工程的耐久性更好。“知和曰常”,懂得和諧,才能做到恒久。人類工程應盡量做到人地諧和,方能有效借助自然的力量而減小工程規模。
作者:成永剛,博士,教高,注冊巖土工程師,中國巖石力學與工程學會滑坡與工程邊坡分會理事,中國土木工程學會非飽和土與特殊土專業委員會常務委員和交通巖土工程專業委員會委員,國際工程地質協會會員,中國國家公路建設項目評標專家,四川省交通運輸專業人才教育專家