公路隧道进口深层巨型黄土-泥岩混合滑坡处治设计分析
摘要
关键词
公路隧道进口 深层巨型滑坡 黄土—泥岩混合滑坡 处置措施
正文
引言:深层巨型黄土—泥岩混合滑坡呈现为鱼鳞状或蚯蚓状,具有较长的滑坡距离和较缓的滑行速度。这种滑坡主要由黄土和泥岩混合而成,结构相对稳定,但存在一定的复活性和致灾潜力。在运动特性上,深层巨型黄土—泥岩混合滑坡滑坡速度较慢,且常常伴随着内部变形和裂缝产生,因此具有一定的预兆前兆。此外,由于其具有一定的隐蔽性和次生灾害风险,需要进行科学有效的监测和治理措施。所以,深层巨型黄土—泥岩混合滑坡是一种具有明显特征的地质灾害类型,加强对其特点的了解对于有效的处置和预防具有重要意义。
1、工程概况
兰州至永靖至临夏高速公路是中国西部地区的一条重要交通路线,全长约132公里,经过甘肃省兰州市、永靖县和临夏市等地。在这条公路的建设中,遇到了许多地质灾害的挑战,其中包括黄土-泥岩混合滑坡。在隧道进口处,该工程东乡2号隧道段遇到了一处深层巨型黄土-泥岩混合滑坡。该滑坡的滑面标高约为2250m,隧道的设计标高为2200m左右,埋深为135m,滑坡断面情况如图1所示。虽然这种规模的滑坡对路线不产生影响,但是其不仅对隧道进口的安全运行构成了威胁,而且对周边的环境和人员安全也具有很大的影响。为了解决这一问题,该工程采取了滑坡处治设计分析,提出了一系列治理措施,成功地控制了深层巨型黄土-泥岩混合滑坡的发展,保障了隧道进口的正常通行,同时也为类似地质灾害治理提供了有益的经验。
图 1 滑坡断面情况
2、处治方案分析
2.1钻孔注浆
钻孔注浆是公路隧道进口深层巨型黄土-泥岩混合滑坡处治设计中的重点工作,该技术通过在滑坡体内进行注浆加固,增加黄土-泥岩混合层的强度和稳定性,达到防止滑坡继续发展的目的,其设计过程如下:钻孔前地质勘察→钻孔开挖→注浆材料的注入→施工质量检查。钻孔注浆的设计要满足总体施工组织设计、《公路路基施工技术规范》、《公路工程质量检验评定标准》中规定的数据标准。具体来说,第一,在进行钻孔注浆之前,需要进行充分的地质勘察,对滑坡体的结构、形态、性质、岩土层厚度、地下水等进行详细调查和分析,确定注浆孔的位置、深度和间距等参数。第二,按照设计要求,进行钻孔开挖,采用直径为50mm左右的钻孔,深度根据滑坡体的实际情况而定,一般为30~40m。在钻孔过程中,需要进行岩土样品采集,以便后续的室内试验。同时,要选择合适的注浆材料,一般是水泥浆或树脂浆,在本工程中选用水泥浆。第三,在孔道内依次注入注浆材料,使其充分填满孔道,增加黄土-泥岩混合层的强度和稳定性。注浆量为每米孔道30L左右,注浆压力为0.4MPa。具体施工结构如图2所示。
图 2 钻孔注浆施工
第四,注浆加固完成后,需要进行施工质量检查,确保注浆孔内注浆材料充实、密实、无漏注现象。同时还需要进行施工质量记录和质量监测,确保施工质量符合设计要求和标准[1]。
2.2压实填筑
在地质勘察之后,施工人员根据填筑土方料的来源、种类和使用量等因素制定的填筑方案。制定填筑计划的关键是确定填筑区域和土方料的来源。在确定填筑区域时,需要考虑滑坡体的位置和形态、土层性质、地形地貌等因素。土方料的来源可以是滑坡体周边的土地、挖掘新的土方料,也可以是利用旧的工程填方料进行再利用。之后,进行土方料加工,即将土方料进行破碎、筛分、清洗等处理,以满足填筑要求的过程。土方料加工的目的是降低土方料的含水率,提高土方料的密实度和强度,同时还能减少土方料中的杂质。加工过程需要进行工艺控制,以保证土方质量稳定,不影响填筑效果。然后,利用振动机、加压机等设备对土方料进行压实,以增加其密实度和强度,提高其抗剪强度。填筑厚度一般为0.3~1m,填筑厚度过大容易导致填筑土方料的松散和难以密实,填筑厚度过小则容易导致填筑体强度不足。在填筑过程中,需要进行密实度检查,以确保填筑质量符合设计要求。填筑结束后,还需要进行压实度和密实度的测量和检查,以确保填筑质量符合要求[2]。该部分施工现场如图3所示。
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图 3 压实填筑施工现场
2.3预应力锚杆
根据地质勘察和钻孔结果,制定预应力锚杆的设计方案,包括锚杆的数量、直径、长度、预应力大小、锚杆与土体之间的粘结等参数。预应力锚杆的结构如图4所示。
图 4 预应力锚杆结构
在设计预应力锚杆时,需要考虑滑坡体的性质和结构,钻孔的深度和位置,以及钢筋材料的性能等因素。钢筋的预应力大小要根据试验结果确定,如式(1)所示:
(1)
其中,代表预应力的大小,
代表钢筋的截面积,
代表预应力强度。本工程中预应力大小在50~200MPa的范围内。预应力锚杆施工前需要进行钢筋的清洗和防锈处理,以保证钢筋的质量和耐久性。将预应力钢筋根据设计要求固定在锚杆孔道内,然后在锚杆孔道内注入水泥浆,将钢筋固定在土体内,形成预应力锚杆。施工现场如图5所示。
图 5 预应力锚杆施工现场
注浆量为每米孔道10L左右,注浆压力为0.5MPa。在预应力锚杆施工中,需要注意以下几个方面,第一,钢筋的质量和预应力大小应符合设计要求,并进行必要的清洗和防锈处理。第二,钢筋的固定应牢固可靠,注浆材料的充实、密实、无漏注现象。第三,施工时需要进行实时监测和记录,以确保预应力锚杆的质量符合设计要求和标准。第四,施工时需要遵守相关的安全规定和操作规程,保障施工人员的安全[3]。
2.4防护网
防护网是公路隧道进口深层巨型黄土-泥岩混合滑坡治理设计中的一种重要方式,它能够有效防止滑坡体表层土壤的侵蚀和破坏,提高滑坡体的稳定性。具体来说,第一,制定防护网的布置方案,包括防护网的形式、布置密度、张力等参数。防护网的布置密度为每平方米3根,网格大小为2m,张力为30~50kN。第二,选择合适的防护网材料,根据实际情况确定网格大小、网孔大小、抗拉强度等参数。防护网的材料为高强度聚酯纤维或玻璃钢。第三,根据防护网设计方案,对防护网进行施工。施工现场如图6所示。
图 6 防护网施工现场
具体施工过程包括:铺设防护网、调整张力、固定边角、修补网孔等。防护网的铺设采用挖掘机或人工铺设,对于较为复杂的地形需要采用人工调整张力。在防护网的设计和施工过程中,首先,防护网的设计要符合相关标准和规范,防护网的布置密度和张力要根据实际情况进行调整。同时,防护网的材料应符合要求,具有足够的抗拉强度和耐久性。
2.5排水和引导措施
排水和引导措施是公路隧道进口深层巨型黄土-泥岩混合滑坡治理设计中的关键环节,能够有效地减轻地下水压力和降低滑坡体内部水分含量,提高滑坡体的稳定性。具体来说,第一,在排水方案的设计方面,要包括排水方式、排水管道的位置和数量、排水井的深度和直径等参数。排水井的深度为3m,直径为30cm;排水管道的直径为20cm,数量根据实际情况确定。第二,制定引导措施设计方案,包括开挖排水沟、设置水平排水带、铺设防渗膜等。开挖排水沟的深度为2m,宽度根据实际情况确定;水平排水带的宽度为3m,深度为0.5~1m;防渗膜的材料为聚乙烯薄膜,厚度为1mm。第三,根据设计方案进行施工方案的设计,具体包括:开挖排水沟、铺设防渗膜、铺设排水管道、建设排水井等。在施工过程中,需要注意安全和环保问题,遵守相关法规和规定。排水沟的设置如图7所示。
图 7 排水沟的设置
3、结论
通过对公路隧道进口深层巨型黄土—泥岩混合滑坡处置的分析,我们可以发现,采取多种处置方案的综合应用,可以有效地提高滑坡体的稳定性。其中,钻孔注浆、压实填筑、预应力锚杆、防护网以及排水和引导措施等均为可靠的治理方式。因此,在实际工程中,应根据实际情况和地质特点,选取合适的处置方案,综合运用多种手段,加强滑坡治理工作,为公路隧道的稳定和安全提供有力保障。
参考文献:
[1]许朝枝. 高速公路隧道施工技术与质量控制研究[J]. 运输经理世界,2022,(34):95-97.
[2]刘荣欣. 公路隧道施工质量管理的重点分析[J]. 运输经理世界,2022,(17):95-97.
[3]李强,王佑取. 高速公路隧道软弱围岩开挖支护施工质量控制要点分析[J]. 中国设备工程,2021,(24):258-259.
作者简介: 肖刚,男,汉族,出生1987年,2011年毕业于兰州交通大学土木工程专业,现就职于中铁二十五局集团第三工程有限公司。
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