紅砂巖邊坡柔性支護(hù)處治方案案例

1、.巖土 12 級(jí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)資料瀏陽(yáng)至醴陵高速公路K10+218-K10+338 （右）、 K10+500-K10+634（右）紅砂巖路塹邊坡柔性支護(hù)處治新方法案例介紹長(zhǎng)沙理工大學(xué)土建學(xué)院巖隧系劉龍武2015年6月.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.目 錄1. 紅砂巖邊坡工程地質(zhì)概況2. 紅砂巖邊坡破壞特征及原因分析3. 紅砂巖邊坡柔性支護(hù)方案4. 紅砂巖邊坡柔性支護(hù)效果附圖 1:K10+218-K10+338右邊坡柔性支護(hù)方案設(shè)計(jì)圖附圖 2:K10+500K10+634右邊坡柔性支護(hù)方案設(shè)計(jì)圖.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.1. 紅砂巖邊坡工程地質(zhì)概況紅砂巖是湖南常見(jiàn)特殊土質(zhì)，也是出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害比較嚴(yán)重的區(qū)域之一，它的軟化系數(shù)均

2、比較低 ，浸水崩解 。 紅砂巖的這種特殊工程性質(zhì)，使得工程上常常發(fā)生問(wèn)題，而又得不到妥善的解決，這類事件在國(guó)外也時(shí)有發(fā)生。湖南省的紅砂巖跟其他地區(qū)的紅砂巖成分不一樣，主要為紅色的粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖、泥質(zhì)粉砂巖等 ，易風(fēng)化 ，易分解 ，結(jié)構(gòu)松散 ，當(dāng)巖層處于順層坡，更易產(chǎn)生滑坡 、崩塌等情況 。 由于紅砂巖在湖南分布較廣，湖南幾乎所有干線高速公路都會(huì)通過(guò)紅砂巖地區(qū)。通過(guò)研究表明紅砂巖多數(shù)浸水崩解或略有崩解。按照這類特性把紅砂巖分成了三類：第一類 ：紅砂巖浸水崩解或崩解強(qiáng)；二類巖 ：紅砂巖浸水烈略有崩解或崩解不強(qiáng)。 而對(duì)于同一紅砂巖料場(chǎng)，把一類巖和二類巖混合使用，這時(shí)候就看填料以那類巖為主，就算哪類巖對(duì)

3、待 。三類巖 ：紅砂巖浸水完全不崩解，且水穩(wěn)定性好 ，強(qiáng)度高 ，在民間多數(shù)用來(lái)作為建筑石材使用。湖南瀏陽(yáng)至醴陵高速公路于2010 年 2 月開(kāi)工建設(shè) ，其位于湖南中部的瀏湘盆地，屬于紅砂巖土分布區(qū)，第二標(biāo)段開(kāi)挖路段上層覆著黃褐色、紅棕色粘土 ，下層是紅褐色、棕紅色粉砂質(zhì)泥巖，檢驗(yàn)結(jié)果表明其中含有大量的紅砂巖。瀏醴高速的紅砂巖成分又與湖南省其他地區(qū)的紅砂巖不同。一般的紅砂巖會(huì)含有一定量粘土礦物質(zhì)。而瀏醴高速的紅砂巖就幾乎不含任何粘土礦物，所以它的強(qiáng)度較高, 強(qiáng)度分布區(qū)間為1230MPa ：為軟質(zhì)巖 。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)瀏醴高速紅砂巖的工程性質(zhì)進(jìn)行了研究，得到了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：（1）紅粘土干燥后 ，遇

4、水易崩解或略有崩解.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.（2 ）通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定其最大干密度和最佳含水量，能有利的指導(dǎo)路塹邊坡的填筑施工。（3）通過(guò)室內(nèi) CBR 試驗(yàn)得出 2 種土質(zhì)都能基本滿足路塹填筑要求。2. 紅砂巖邊坡破壞特征及原因分析一般來(lái)說(shuō) ，由石英砂巖 、砂巖類紅砂巖組成的路塹邊坡較為穩(wěn)定，邊坡破壞主要以墜塊 、局部崩塌等為主，但當(dāng)邊坡巖體中存在順層強(qiáng)風(fēng)化帶地質(zhì)界面及泥化夾層時(shí)，則易發(fā)生淺層坍滑破壞；當(dāng)路塹邊坡巖石由泥質(zhì)粉砂巖和泥巖組成時(shí)，由于該類巖石已屬于膨脹性巖土 ，邊坡的破壞將具有膨脹土邊坡滑坡破壞特征。傳統(tǒng)穩(wěn)定邊坡的思路一般是放緩邊坡或者圬工結(jié)構(gòu)防護(hù)，其原理要么是超挖土體減小下滑荷載 ，要么硬防

5、護(hù)增加其抗滑力.這個(gè)方法對(duì)于一般的邊坡處治確實(shí)有效果，但是由于紅砂巖工程地質(zhì)的特殊性，其用于處治紅砂巖邊坡的效果卻不甚理想。瀏醴高速路段 K10+230K10+305右側(cè)邊坡坡高14m 、坡長(zhǎng) 100m ，原設(shè)計(jì)采用 1:0.75 拱形骨架 護(hù)坡，施工完成不久 遇到強(qiáng)暴雨 ，出現(xiàn)大 規(guī)模的坍塌 （圖2.1）；路段K10+500K10+634右側(cè)邊坡坡高 13m 、坡長(zhǎng) 100m ，開(kāi)挖不久還未采取防護(hù)措施就已經(jīng)滑塌，之后放緩邊坡把坡比從1：0.75 降坡至 1：2，不久再次滑坍 （圖 2.2）。.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.圖 2.1K10+230K10+305右側(cè)紅砂巖路塹邊坡拱形骨架護(hù)坡滑塌圖 2.2K

6、10+500K10+634右側(cè)紅砂巖邊坡放緩邊坡滑塌紅砂巖邊坡垮塌的原因是多方面的，從巖性角度看 ，紅砂巖中的泥質(zhì)粉砂巖和粉質(zhì)泥巖較為質(zhì)軟 ，抗風(fēng)化能力弱 ，且有遇水軟化 、失水崩裂的崩解特性；從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，是由于軟弱泥化夾層的抗剪強(qiáng)度不夠，產(chǎn)生滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面 ，使邊坡垮塌 ；從外部環(huán)境因素看 ，通常是由于暴雨引起地表水入滲，而導(dǎo)致砂巖風(fēng)化崩解，特別是雨水滲入到泥化夾層中 ，能迅速降低其抗剪強(qiáng)度，使巖層垮塌 ；從飽和土理論看 ，雨水的滲入使靜水壓力增大使有效應(yīng)力減少，從而導(dǎo)致了抗剪強(qiáng)度不夠。軟弱泥化夾層的力學(xué)性質(zhì)是影響紅砂巖邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素，其含水量達(dá)到臨界含水量時(shí)，粘聚力和內(nèi)摩.專業(yè)學(xué)習(xí)資料

7、.擦角急劇下降 ，巖層抗剪強(qiáng)度隨之下降，邊坡失穩(wěn) 。因此 ，可以將紅砂巖垮塌的主要原因總結(jié)為以下幾個(gè)方面：1 ，紅砂巖中的粉質(zhì)泥砂巖屬于軟質(zhì)巖土，且容易風(fēng)化崩解、遇水軟化 ；2，含有大量軟質(zhì)的泥砂巖結(jié)構(gòu)處，易形成低抗剪強(qiáng)度的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面；3，雨水滲入泥化夾層經(jīng)歷幾輪干濕循環(huán)，使得砂巖風(fēng)化崩解 ，快速降低其抗剪強(qiáng)度 ，使巖層滑塌 。軟弱泥化夾層是影響其邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，隨著含水量的增加，砂巖的內(nèi)摩擦叫逐步增大，粘聚力先增大后減小，紅砂巖的泥化夾層達(dá)到臨界含水量時(shí)，粘聚力和內(nèi)摩擦角急劇下降，巖層抗剪強(qiáng)度隨之下降 ，邊坡失穩(wěn) 。由上可知 ，放緩邊坡或者骨架護(hù)坡并不能消除軟弱的泥化夾層，隨著雨水入滲以

8、及風(fēng)化崩解 ，必然導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度下降。而且由于蒙脫石等礦物遇水會(huì)產(chǎn)生一定的膨脹量，但是硬防護(hù)并不允許邊坡變形，當(dāng)變形能積累到一定限度，勢(shì)必會(huì)擠垮漿砌片石，從而邊坡垮塌 。故而 ，僅僅是放緩邊坡或者骨架護(hù)坡處理用于治理地質(zhì)條件惡劣的紅砂巖邊坡是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。柔性支護(hù)結(jié)構(gòu) ，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) ，是通過(guò)加筋反包回填土形成土擋墻 ，并輔以合理有效的排水渠道，達(dá)到保濕防滲 ，綜合排水的目的 ，能有效地防止因雨水滲入土體而導(dǎo)致紅砂巖風(fēng)化崩解。3. 紅砂巖邊坡柔性支護(hù)方案3.1 柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)橫斷面設(shè)計(jì)圖針對(duì)瀏醴高速公路紅粘土的各種地質(zhì)特征，以及破壞形式 ，提出一種完善的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)在排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們采

9、用了截水溝，邊溝 ，橫向排水盲溝，滲溝及碎石墊層 。 各種排水設(shè)施相互作用，有效的提高了紅砂巖的排水問(wèn)題，大大的減少了紅砂巖遇水膨脹的強(qiáng)度。柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路是在坡體邊界加鋪土工格柵并反包回填土，利用U.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.型釘、連接棒等連接材料將土與格柵緊密結(jié)合形成整體結(jié)構(gòu)，并輔以有效的排水措施保濕防滲 ，防止坡體內(nèi)的土體由于含水量的變化而膨脹垮塌。其結(jié)構(gòu)的橫斷面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖如圖 3.1 所示 。圖 3.1柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)橫斷面設(shè)計(jì)圖3.2 醴高速公路紅砂巖路塹邊坡柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)施工圬工結(jié)構(gòu)通常依靠自重來(lái)抵抗坡體的水平應(yīng)力，剛性防護(hù)容許被支護(hù)體變形的能力很差 ，在干濕循環(huán)作用下膨脹性紅砂巖土體將干

10、縮濕脹，當(dāng)膨脹能積累到一定時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生極大的膨脹壓力使剛性結(jié)構(gòu)破壞。相對(duì)于剛性防護(hù) ，柔性支護(hù)技術(shù)是一套安全合理 、經(jīng)濟(jì)有效的綜合處治方案，它通過(guò)其獨(dú)特的綜合排水體系，杜絕雨水及地表水滲入坡體 ，防止砂巖的風(fēng)華崩解；其獨(dú)特的施工工藝通過(guò)超挖并回填壓實(shí)坡面土，使紅砂巖的軟弱泥化夾層得到徹底的根治，再難有滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面；而且它能在承受土壓的同時(shí) ，允許土體產(chǎn)生一定量的變形，以此來(lái)釋放開(kāi)挖應(yīng)力以及含水量變化的膨.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.脹力。配合一定的坡面植草等生態(tài)防護(hù)，經(jīng)柔性支護(hù)處治后的邊坡既穩(wěn)定又美觀。柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單便捷，主要分為以下幾個(gè)步驟 ： 基底的開(kāi)挖 。按設(shè)計(jì)圖開(kāi)挖基底平臺(tái)和滲溝（圖）， 要把其

11、中的松土清除干凈，在滲溝溝底的整個(gè)截面攤鋪兩布一膜，并鋪設(shè)排水軟管 ，土工布靠滲溝端邊緣應(yīng)低于路基的地下水位線，另一端延伸至基底平臺(tái)上，然后向滲溝以及基底平臺(tái)滿鋪排水碎石，直至基底鋪滿 0.5 厚，注意開(kāi)挖平臺(tái)應(yīng)有橫向坡率，向滲溝略微傾斜 ，將滲入邊坡的地下水引入滲溝排出。圖 3.5基底與滲溝的開(kāi)挖格柵的攤鋪及搭接 。將已經(jīng)裁斷的格柵按垂直于路中線方向鋪設(shè)（圖 3.6），兩幅格柵橫向搭接寬度不小于5cm ，其間用 U 形釘固定 (圖 3.7)。 上下兩層格柵用連接材料搭接，其搭結(jié)長(zhǎng)度應(yīng)不小于30cm 。注意搭接時(shí)應(yīng)張緊格柵 ，使用連接材料把格柵連好，使格柵充分接觸土體受力并使加筋土體形成整體結(jié)

12、構(gòu)。.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.圖 3.6格柵的鋪設(shè)與搭接圖 3.7土工格柵搭接示意圖及“U”型釘大樣 （6鋼筋）土體的回填壓實(shí) 。 每層回填反包土設(shè)計(jì)約50cm ，按虛鋪厚度 3035cm壓實(shí)攤鋪填土，一般可壓至 2025cm 一層土，每層格柵可壓兩層 。利用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí) ，并控制其碾壓遍數(shù) ，保證達(dá)到 80 以上的壓實(shí)度 。頂部處理 。坡面頂部鋪單層土工布直至截水溝處，并回填少量根植土拍打壓實(shí)用以防止坡頂?shù)挠晁疀_刷。.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.4、柔性支護(hù)紅砂巖邊坡效果評(píng)價(jià)柔性支護(hù)方案除可用于紅砂巖路塹邊坡滑坡處治，還可用于新開(kāi)挖紅紗巖土邊坡的防護(hù)與加固。在瀏醴高速上，柔性支護(hù)處治方案的試驗(yàn)路邊坡共修筑二處K1

13、0+218K10 318、 K10+420K10+520，總長(zhǎng) 0.2 公里。 2010 年 2 月至 10 月在K10+218K134 318 段完成了柔性支護(hù)處治紅砂巖滑坡的全過(guò)程。該塹坡位于公路左側(cè)，邊坡的巖層走向與路線交角很小，是順坡開(kāi)挖 ，塹坡滑動(dòng)方向與下部巖體傾向基本一致 ，這種狀況對(duì)路塹邊坡開(kāi)挖的穩(wěn)定極為不利，邊坡穩(wěn)定性較差 。 加之由于施工前期對(duì)于膨脹土路塹邊坡破壞的認(rèn)識(shí)不足，開(kāi)挖后為及時(shí)防護(hù)、邊坡在風(fēng)化作用和干縮效應(yīng)作用下 ，出現(xiàn)了不同程度的失穩(wěn)破壞，見(jiàn)圖 。 柔性處治完成后 ，收到了較好的效果，從目前的觀察結(jié)果來(lái)看，邊坡無(wú)任何破壞的跡象，充分說(shuō)明了處治的成功，如圖 4.20 所示 。圖 4.19處治前邊坡的滑坍情況.專業(yè)學(xué)習(xí)資料.圖 4.20柔性支護(hù)處治后的邊坡（ 1）圖 4.20柔性支護(hù)處治后的邊坡（ 2）土工格柵柔性支護(hù)的施工與包裹式加筋土邊坡施工工序非常相似，基本施工方法