国道108 线K15+ 760~ K15+ 980 段路堤边坡稳定性研究及处治效果监测.doc
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1、国道108线k15+760k15+980段路堤边坡稳定性研究及处治效果监测 冯学钢 王学武( 四川省交通厅公路水运质量监督站 成都 610041)摘 要: 通过对国道108线广南段k15+760k15+980段高路堤边坡稳定性的分析与计算,分析了路堤产生变形的原因,并提出了相应的处治加固措施,同时进行了包括表面位移监测、路面沉降监测等监测,总结了边坡不稳定情况下路堤表面位移及路堤沉降变形的规律,从而掌握了路堤的变形动态,控制了处治施工活动带来的超量位移,进而确保了路堤及边坡的稳定。关键词: 路堤 稳定性 加固处治 位移监测 沉降监测1 工程概况图1 k15+760+980路堤填筑情况示意图国道
2、108线广南段k15+760k15+980段为土工格栅高路堤,路堤顶宽26.6m,底部宽约58m,边坡坡比为1:0.5,最大填筑高度约30m,路堤两侧距顶部约9.0m处各设有宽1.2m的平台。该路堤采用碎块石土分层填筑。填筑间距:路堤下部18m为0.4m,路堤上部12m为0.6m,层间铺设土工格栅。路堤填料取自就近开挖段弃方。据钻孔揭露,填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成,强风化中风化,碎块石含量1550,粒径215cm,结构较松散。路堤填方中含少量粉质泥岩和粘土,微湿或稍湿;局部见砂卵石。回填土呈块石、碎石和碎屑状,填筑碾压欠密实,土体孔隙多,施工中窜风、漏浆较为普遍。路堤底部
3、有一层粉红色粉质粘土,可塑状,含碎石,厚0.8m3.0m,含水丰富,钻孔缩径现象严重;粉质粘土层下部为弱风化泥岩层。路堤填筑情况见图1。该路堤于1998年初开始施工,1999年6月填筑基本结束,2000年3月开始进行路面结构层施工,2000年5月基层铺筑完毕,同年7月发现基层产生纵向裂缝(图2)。探坑断面证实,裂缝上宽下窄,深约1.2m;2000年8月,路堤中央分隔带发现裂缝;89月,路堤原有裂缝的宽度有所增加,并有新生裂缝出现,严重影响了公路的施工和将来的营运,为保证公路的安全施工和正常营运,本文对该段路基边坡稳定性进行了分析和评价,并提出合理的加固处治方案,最后,通过监测结果表明,加固处治
4、效果良好。图2 国道108线K15+760+980段裂缝平面图2 边坡稳定性分析与计算上述裂缝发展初期,无论是裂缝长度、宽度还是裂缝发育深度均较小,长度仅数米,宽度不足5mm,深度未超过最顶层的土工格栅。加之位置处于路沿附近,故据此初步推断系不均匀沉降引起的表部土体变形破坏。这种情况下,随着时间的推移,路基土体沉降将趋于稳定,表部或局部裂缝将不再加剧。然而,随着裂缝数量和规模的不断增大,尤其是路堤中央分隔带出现纵张裂缝且迅速扩展,表明已不是路堤表部或局部变形破坏,而是该路堤整体稳定状况欠佳所引起的整体变形。为此对该段路堤边坡的整体稳定性进行了评价。2.1 计算断面与计算参数为对本段路堤边坡稳定
5、性进行评价,本次计算选用k15+800桩号断面为计算断面,该断面路堤填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成。路堤底面以下为粉质粘土,其下为强风化的泥岩层和弱风华的泥岩层,弱风化泥岩层以下为泥岩,由于强、弱风化层厚度都较薄,因此将其和泥岩一起按稳固基床处理,在计算中各层土层主要物理力学参数结合室内试验参数和经验参数综合取值,如下表1所示:表1 填土材料主要物理力学性质土层 参数容重(kn/m3)内聚力C(kpa)内摩擦角()块碎石19045粉质粘土191025基岩2.2 计算方法和计算结果图3路堤边坡稳定性计算示意图(左滑动)图4路堤边坡稳定性计算示意图(右滑动)对于该段路堤边坡稳定性
6、计算是采用目前国际上较为权威的岩土边坡稳定性计算软件Geo-Slope,该软件可自动搜索路堤边坡最危险滑面,并运用Morgensternprice 法、Spencer法、Janbu法三种方法计算其稳定性。本次计算中,对潜在滑面的搜索主要考虑了两种情况,即路堤边坡向左滑动和向右滑动两种情况(图3、4)。经过计算两种情况下稳定性计算结果见下表2。表2 K15800路堤边坡稳定性计算结果方法Morgensternprice 法Spencer法Janbu法结果10.8690.8690.897结果20.9210.9181.025根据公路路基设计规范第“336”条规定: 路堤稳定系数不得小于1.25 。显
7、然, 该段路堤高边坡不满足其稳定性验算, 必须采取补强加固等工程措施处理, 以满足其稳定性验算要求为原则。3 加固处治设计为保证该段路堤施工及运营安全,初期对该段路堤采用压力灌浆进行处治,实施过程中浆液窜冒、边坡位移、路面裂缝加宽等现象较为普遍,难以达到预期的处治加固效果。为此,根据路堤的变形情况,2001年3月9月,对路堤平台下部边坡采用土钉加预应力锚索框架梁进行了加固,其中土钉分A、B两种类型,预应力锚索的锚固段进入弱风化泥岩层中的长度为8m,施工过程中根据地质情况的变化调整自由段的长度;土钉与水平面的夹角为10,土钉的长度如图5标注,锚索与水平面的夹角为35,锚索的长度自由段长度锚固段长
8、度;锚索的设置从距离路堤30m低处,向上6m开始布设第一排,然后依次布设各排,框架梁的坡面间距为4m,土钉各排的坡面间距为3m;2002年2月6月,又对路堤平台下部边坡采用对穿锚索框架梁进行加固,施工中,在对穿预应力锚索框架梁上预留压力灌浆孔,其压力灌浆在预应力张拉完成以后进行,采用M15砂浆灌注;至2002图5 k15+880路基加固处治设计年7月完成了平台上部的护坡砌石,处治工程到此告一段落。4 路堤变形监测 对该段路堤的加固处治开始以后,按要求实施了对路堤变形的全程监测,包括表面位移监测、路面沉降监测、路面裂缝监测和预应力锚索荷载监测等,以掌握路堤的变形动态,控制处治施工活动带来的超量位
9、移,确保路堤的稳定。4.1 平面位移监测工作布置图7 路面沉降监测点布置图 为合理有效地观测整段路堤的变形情况,本次先后对该段共布设监测点14组,左边坡5组,右边破6组,公路路面上隔离带左侧2组,右侧一组,每组点沿路面方向间隔20米,详见图6,其中图中A、B点等为测站点。图6 平面位移观测点布置图4.2 路面沉降监测点的布置 根据路面沉降情况,在路段内纵向布置3排沉降观测点,其中左幅1排,右路幅2排,沉降监测点分布情况见图7,图中R或Lxx为观测点号。4.3 平面位移监测成果分析 路堤平面位移监测自2000年11月25日开始一直持续到现在仍在进行,在开始监测后,自路面平台上边坡平台下边坡,随着
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