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定性分析,根據滑動深度、滑塌面積和影響范圍大小將邊坡分為三個穩定性分區,提出了相應的邊坡治理方案,綜合分析比較各方案邊坡穩定性、技術經濟等方面的因素,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。原有邊坡經車輛基地建設中開挖切坡產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,坡頂產生大量拉張裂隙。基地南側中部于2003年5月曾發生過一次1萬方左右的滑坡,滑動距離達50余米,并引發小規模泥石流,沖毀基地內兩間雙層簡易房,直接威脅基地內已建構筑物安全(圖1)。
(2)工程地質條件:場區內土層分為4個大層:①層為人工填土,土質差,不均勻,未固結,滲透性較好;②層為全新統沖淤積成因土層,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 邊坡穩定分析與評價 (1)力學指標的選用:反分析指標介于室內試驗指標和現場試驗指標之間,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。據此確定滑面參數選取c=13kPa、φ=13°。 (2)邊坡穩定性分析:采用圓弧法對邊坡穩定性進行驗算。對產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K取1.25。圖2為一典型地質剖面邊坡穩定性驗算圖。 (3)邊坡穩定性分區:根據邊坡穩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定區、次穩定區和不穩定區3個區(圖3)穩定區主要位于東南角和西北部,K>1.25,滿足穩定性要求,不需進行整治處理;次穩定區主要位于東部,1<K<1.25,危險滑動體體積和面積較小,滑塌影響范圍不大,坡頂經局部削坡后可滿足穩定性要求;不穩定區主要位于南部,K<1.0,危險滑動體體積和面積較大,經局部削坡后仍不能滿足邊坡穩定性要求。3 邊坡治理方案 由于場區面積大、地質條件復雜,因此,必須根據穩定性條件、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:在次穩定區,通過坡頂的削坡減載即可滿足邊坡整體穩定性的要求。在不穩定區,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,既增加了滑動力,又降低了土層的內摩擦力,對滑坡體的穩定不利,因此做好坡面地表水排水設計是治理滑坡的重要內容。 排水方案1:場區圍墻外山坡設專用管道系統雨水經二次沉砂后排入場區相對下游或管徑相對較大的雨水管道系統。1)排水明溝的設置:坡頂圍墻外設一道排水明溝,溝內每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,雨水經沉砂處理后排入敷設的排水管圍墻與坡腳的現狀擋墻之間每隔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。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后,在圍墻與坡腳之間的區域設置專用雨水搜集管,通入沉沙坑二次沉砂后進入現狀雨水管道系統。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,就近排入現狀雨水管道系統,不再次經過沉砂處理。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以后,就近排入場區內部現狀雨水管中,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)設計暴雨重現期:方案1圍墻外的雨水管道自成系統,并在管徑較大處接入現狀管道,有效地提高了整個雨排水系統的暴雨設計重現期,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年重現期。2)排水系統的維護: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。根據使用功能與經濟效益的綜合比較,為了徹底的解決場區暴雨泥水漫流的現象,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,沿山坡向上鋪設20m的干砌片石保護帶;2)對現狀山坡圍墻以外的坡頂處現有裂縫進行灌漿封閉,漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿;3)圍墻以內的坡面采用生態(掛網植草)護坡。4 結 論 通過車輛基地邊坡穩定性分析,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定性分區。綜合比較分析各方案邊坡穩定性、技術經濟等方面的因素,確定了車輛基地邊坡綜合治理方案: (1)對邊坡次穩定區采用清除沉積土、削坡卸載、砂漿填縫等措施; (2)對邊坡不穩定區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。在現狀山坡圍墻外坡面設專用雨水管道系統,經二次沉砂處理后再排入場區雨水管道系統。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)工程地質條件:場區內土層分為4個大層:①層為人工填土,土質差,不均勻,未固結,滲透性較好;②層為全新統沖淤積成因土層,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 邊坡穩定分析與評價 (1)力學指標的選用:反分析指標介于室內試驗指標和現場試驗指標之間,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。據此確定滑面參數選取c=13kPa、φ=13°。 (2)邊坡穩定性分析:采用圓弧法對邊坡穩定性進行驗算。對產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K取1.25。圖2為一典型地質剖面邊坡穩定性驗算圖。 (3)邊坡穩定性分區:根據邊坡穩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定區、次穩定區和不穩定區3個區(圖3)穩定區主要位于東南角和西北部,K>1.25,滿足穩定性要求,不需進行整治處理;次穩定區主要位于東部,1<K<1.25,危險滑動體體積和面積較小,滑塌影響范圍不大,坡頂經局部削坡后可滿足穩定性要求;不穩定區主要位于南部,K<1.0,危險滑動體體積和面積較大,經局部削坡后仍不能滿足邊坡穩定性要求。3 邊坡治理方案 由于場區面積大、地質條件復雜,因此,必須根據穩定性條件、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:在次穩定區,通過坡頂的削坡減載即可滿足邊坡整體穩定性的要求。在不穩定區,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,既增加了滑動力,又降低了土層的內摩擦力,對滑坡體的穩定不利,因此做好坡面地表水排水設計是治理滑坡的重要內容。 排水方案1:場區圍墻外山坡設專用管道系統雨水經二次沉砂后排入場區相對下游或管徑相對較大的雨水管道系統。1)排水明溝的設置:坡頂圍墻外設一道排水明溝,溝內每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,雨水經沉砂處理后排入敷設的排水管圍墻與坡腳的現狀擋墻之間每隔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。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后,在圍墻與坡腳之間的區域設置專用雨水搜集管,通入沉沙坑二次沉砂后進入現狀雨水管道系統。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,就近排入現狀雨水管道系統,不再次經過沉砂處理。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以后,就近排入場區內部現狀雨水管中,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)設計暴雨重現期:方案1圍墻外的雨水管道自成系統,并在管徑較大處接入現狀管道,有效地提高了整個雨排水系統的暴雨設計重現期,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年重現期。2)排水系統的維護: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。根據使用功能與經濟效益的綜合比較,為了徹底的解決場區暴雨泥水漫流的現象,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,沿山坡向上鋪設20m的干砌片石保護帶;2)對現狀山坡圍墻以外的坡頂處現有裂縫進行灌漿封閉,漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿;3)圍墻以內的坡面采用生態(掛網植草)護坡。4 結 論 通過車輛基地邊坡穩定性分析,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定性分區。綜合比較分析各方案邊坡穩定性、技術經濟等方面的因素,確定了車輛基地邊坡綜合治理方案: (1)對邊坡次穩定區采用清除沉積土、削坡卸載、砂漿填縫等措施; (2)對邊坡不穩定區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。在現狀山坡圍墻外坡面設專用雨水管道系統,經二次沉砂處理后再排入場區雨水管道系統。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.三峽庫區巴東油庫場地邊坡治理.中國三峽工程報,2003,10(2):49~53.