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交通运输论文发表都汶高速公路K25堆积体治理设计

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2015-05-05 17:07 热度:

   【摘 要】通过对都汶高速公路K25右侧堆积体的地质概况、特征、形成和变形破坏机理分析,对该堆积体进行了天然和开挖后的稳定性评价,根据评价结果对路线通过该段堆积体的挖方边坡的桩板墙进行了治理(优化)设计。

  【关键词】交通运输论文发表,都汶路,堆积体,稳定性,设计

  Treating design of K25 congeries in Du-wen highway

  Ma Hong-sheng,Zheng Ling-xi

  (Sichuan provincial communications department highway planning survey design research institute

  Chengdu SiChuan 610041)

  【Abstract】With the analysis of the geological summary feature forming and deformation collapse mechanism of K25 congeries in Du-wen highway, evaluate the congeries stability in crude and excavated condition, accomplish the pile-plank wall harnesing design of the congeries cutting side slope according the evaluating result.

  【Key words】Du-wen highway;Congeries;Stability;Design

  1. 概述

  都(江堰)至汶(川)高速公路是四川通往西藏和大西北的重要交通干线,也是通往世界自然遗产九寨沟~黄龙风景名胜区的旅游黄金干线,对国家实施西部大开发的宏伟战略目标和促进阿坝州的稳定和发展有着重要的社会经济意义。K25堆积体位于都汶路K25+660-K25+858段右侧(图1),堆积体岩性为碎块石质土,多呈松散状,据地质调查和勘探,场区在自然状态下不良地质现象为局部段崩坡积松散堆积体表层的崩滑及岩石的崩塌。拟建公路中线位于堆积体前缘,路面设计标高为884.0~884.59米,路基以左填右挖的形式通过,右侧最大开挖深度达10.5米,路堑开挖后,易发生沿土石界面及土体内部的滑动破坏,为了保证开挖后边坡的稳定性,设计采用路堑桩板墙加固。由于该段路线长度较长,为了保证坡体在施工和运营过程中的安全、经济,有必要对该堆积体进行稳定性分析和治理加固设计。

  图1 K25堆积体平面示意图

  2. 地质概况

  2.1 地形地貌。

  场区地貌上属构造剥蚀中高山,微地貌属中高山斜坡坡麓,与岷江河岸(Ⅰ~Ⅱ级阶地)相接。山脊脊岭走向近南北向,地势北东高南西低,地形呈陡坡高坎状,大致为:坡体上部呈陡坎状,坡度70°以上,坎高大于15 米;坡体中部坡度45~60°;坡体下部坡度30~45°;坡前为简易公路穿越;再前为岷江河岸(由北向南流淌)。岸坡坡度在45~60°之间,最大岸高6 米左右。边坡坡向240~245°,与拟建公路走向(330~333°)近正交。岷江河谷标高874~875 米,坡底简易公路标高882~884 米,斜坡坡顶标高约950 米,陡坎坎顶标高大于1010 米;相对高差大于140 米(平距仅120 米,总体坡度大于45°)。

  2.2 地层岩性。

  据地面地质调查及钻孔揭露,场区地层为三大类(图2):第一大类为第四系全新统崩坡积层(Qc+dl4)、冲洪积层(Qal+pl4);第二大类为第四系更新统冰水堆积层(Qfgl+glp);第三大类为震旦系晋宁~澄江期花岗闪长岩(γδ22)。

  2.3 地质构造与地震。

  据区域地质资料及地质勘察资料,场区构造上属映秀断裂之北西盘,基底岩层为震旦系晋宁~澄江期花岗闪长岩夹辉绿岩脉、闪长岩脉及花岗岩脉,出露于斜坡上部及上游简易公路右侧形成陡崖。覆盖层为第四系全新统崩坡积层及更新统冰水堆积层,厚度随地形变化大,最大19.8 米未揭穿。场区地震基本烈度为Ⅶ度。

  图2 堆积体地层结构示意图

  2.4 水文地质条件

  2.4.1 地表水。

  该工点拟建线路范围无地表水体;线路左侧15~25 米外为岷江,岷江河谷呈"U"型,属常年性流水,河水水位及水量随季节及降雨量变化大,同时受上游映秀电站蓄排水控制变化较大。

  2.4.2 地下水。

  据区域水文地质资料及钻孔揭露,场区地下水主要为第四系松散堆积层孔隙水,主要赋存于冲洪积卵(漂)石层中,其次赋存于冰水堆积卵(漂)石层中;受大气降水及上游同层地下水入渗补给,并与岷江呈互补排泄关系;地下水位随岷江水位变化而变化。钻探深度范围内未揭示明显地下水。

  3. 堆积体结构特征及形成机理分析

  3.1 边坡上部为花岗闪长岩岩质陡崖,岩体裂隙较发育,主要有三组:(1):140~165°∠50~80°,间距0.5~3 米,微张,岩脉往往沿该组裂隙充填,脉宽3~6米;(2):245~280°∠70~80°,间距0.5~5 米,微张,该组裂隙形成顺河陡崖;(3):30~40°∠65~75°,间距1~5 米。另外30~60°∠25~40°流层理也较发育。后缘基岩陡壁部位发育有一条冲沟,冲沟走向与边坡坡向一致。边坡中下部发育有一崩滑堆积体,呈锥形,最长处63 米,前缘最宽处38米;其后缘20 米为一较顺直的"U"形沟槽,宽约8~10 米,深约5~8 米,近似沿坡向往坡上延伸较远;沟槽侧壁基岩裸露或浅埋,沟底为崩坡积碎(块)石质(夹)土。崩滑堆积体岩性为碎块石质(夹)土夹角砾组成,多呈松散状。该部位边坡自然坡度约40~45°。   3.2 据勘探资料,结合现场调查,边坡前缘坡脚部位分布有一厚度约1~2.5m、河流冲积形成的粉沙、细纱层,沙层结构松散,含水量较高,手捏呈湿滑状。该沙层在边坡坡脚部位分布极为不均,局部地段甚至呈尖灭趋势(图3)。

  图3 堆积体边坡前缘结构示意图

  3.3 受边坡后缘基岩发育有三组主要结构面的影响,该三组结构面将岩体切割成块状。在漫长的地质过程中,受降雨、风化、冻融等因素的影响,上述结构面强度逐渐降低,被其切割的岩块也因此逐渐变得松动,进而在重力作用下产生崩塌、坠落,最后堆积在边坡中下部坡形较缓部位,形成碎块石堆积体。同时,因岩脉抗风化能力弱于围岩,且走向与坡向较一致,加上地形坡度大,故沿岩脉往往形成冲沟(边坡崩滑体上部冲沟的形成即为明证),便于地表水的汇集及崩坡积碎块石堆积,堆积到极限平衡时在汇水浸泡软化及重力作用下,沿沟向坡下位移便形成上述的崩滑堆积体,覆盖于边坡下部的河流冲击物及冰水堆积物之上。从现有坡体的结构特征上看,该滑坡主要由两期规模较大的滑动形成,一期规模较大,二期规模较小,其滑塌的物质主要为颗粒较细的角砾和粘土。值得注意的是,边坡前缘坡脚部位发育有一层河流相的粉沙、细沙层。该沙层具有含水量高、压缩性高的特性,且力学强度差,因此上覆崩滑堆积体在沙层压缩变形的条件下有进一步下滑的趋势和可能。

  4. 堆积体稳定性评价

  4.1 定性评价。

  堆积体边坡在自然状态下,整体表现为稳定状态,但存在局部松散碎(块)石土、角砾土的崩滑破坏。路堑边坡开挖后,将会在开挖坡脚以及开挖坡面位置出现明显的应力集中,同时在开挖坡面的中上部将会出现较大的拉应力区,使得岩土体处于双向受拉的状态,开挖坡面部位的变形以水平剪出变形为主,而在堆积体的中部则以竖向下滑变形为主。极易在堆积体开挖坡脚及坡面处发生剪出破坏。同时,由于坡面平均横坡大于45度,其上方的裸露的花岗闪长岩在节理、裂隙切割后极易发生随机性崩塌破坏。

  4.2 定量评价。

  (1)采用极限平衡理论,计算滑坡稳定性系数K值,堆积体稳定性系数计算主要参数选取如下:

  根据规范,堆积体边坡的安全系数(Ks)选取如下:工况1:天然情况,安全系数:Ks≥1.25。工况2:天然+暴雨,安全系数:Ks≥1.2。(见表1)

  (2)计算结果表明:天然状态下,边坡该部位坡体稳定性较差,处于极限平衡状态(稳定性系数1.015),按设计安全系数(1.25)计算时,边坡产生的剩余下滑推力为1054.04KN/m;在暴雨条件下,边坡很有可能产生失稳破坏(稳定系数只有0.954),当按设计安全系数(1.2)计算时,边坡产生的剩余下滑推力为1115.45KN/m。因此必须对边坡进行支护处理,而对于这种量值的剩余下滑推力,普通挡土墙很难满足安全要求,比较适合采用桩板墙进行支护。

  5. 堆积体治理设计

  5.1 治理总体思路。

  根据前述分析,坡体的破坏形式主要为:坡体开挖后的在坡体下部的剪出破坏、上方岩体的崩塌破坏,而地表水、地下水、岩体的风化作用、通往景区公路的绿化效果也需考虑。故设计应考虑对坡体开挖后下滑的治理、崩塌落石的治理、地表水、地下水的截排、工程防护后的绿化设计等综合措施(图4)。

  图4 路基横断面设计示意图

  图5 桩板墙设计平面示意图

  5.2 治理设计

  5.2.1 K25+640-K25+858段右侧共设桩40根;桩体在边沟平台以上内侧设预制挡土板,板上设泄水孔,利于坡体内部地下水排出,为了方便挂板和减少坡体的开挖,桩体在此段设计为"T型"(图5)。

  5.2.2 根据计算,桩长9~17米截面尺寸为1.5m×2.0m、桩长19~24米截面尺寸为2.0m×2.5m、桩长25米截面尺寸为2.0m×3.2m,桩中心间距5.5 m。

  5.2.3 桩板墙以上5米处设置高2~3米的SNS被动防护网,防止崩塌落石对公路的危害。

  5.2.4 被动网以上设截水沟,有效拦截坡面水。

  5.2.5 为了减少圬工砌体对环境的影响,在桩前平台和桩顶平台客土种植藤蔓植物。

  6. 结论

  6.1 整个边坡地貌形态,从上至下呈现出陡――稍缓――陡趋势。为边坡后缘被结构面切割行成的块状受降雨、风化、冻融等因素的影响,结构面及岩块强度逐渐降低,进而在重力作用下产生崩塌、坠落,最后堆积在边坡中下部坡形较缓部位,形成碎块石堆积体。

  6.2 工程开挖对边坡应力场及变形均有一定程度的影响,开挖后的坡脚和坡面是薄弱部位,易发生此处的剪出破坏。

  6.3 根据计算分析,坡体开挖后,达不到高速公路设计的安全要求。需要采用适当的支挡工程,提高坡体的稳定性。

  6.4 设计采用桩板墙、被动网、截水沟、泄水孔等综合措施进行治理。

  6.5 该工点现正在进行治理工程的施工,从施工中反映出的信息,治理设计是合理、有效的。

  参考文献

  [1] 王凌云、黄润秋、刘凤宣等 国道317(213)都江堰至汶川公路沿线边坡地质灾害形成机理及防治处理措施建议 2005.11

  [1] 公路路基设计手册 人民交通出版社 1996.08

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