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川藏公路沿线 古冰碛区大型滑波治理

2005-09-26 07:02来源:《中国公路》2005年第16期 作者:西藏交通厅重点项目管理中心 尼玛卓玛

  对地质学家而言,川藏公路素有地质博物馆的美称,沿线地形、地貌和地质现象的复杂性和多样性堪称世界之最。

  同样,由于地形、地貌、地层条件及气候的复杂性和多变性,川藏公路沿线的地质灾害也表现出不同寻常的特殊性、复杂性。每年雨季,川藏公路沿线大大小小的滑坡、崩塌、泥石流、落石等地质灾害频频发生,造成极为严重的经济损失和社会影响,制约西藏地区的经济发展,影响社会稳定。以著名的102滑坡群为例,该滑坡地区为一地形复杂、地层复杂的大型松散堆积层滑坡,治理前的102滑坡路段是川藏公路上有名的鬼门关。每当雨季来临,滑坡地段的坡面泥石流、崩塌、落石等灾害频频发生,断道、坠车事故时有发生,是川藏公路上有名的卡脖子路段。

  由此可见,以滑坡为主要形式的各类地质灾害及由此引发的一系列灾害已成为严重影响西藏交通,制约西藏经济发展和社会稳定的一大障碍。

  冰碛物滑坡体上路基设计的难题及对策

    1. 川藏公路102滑坡概况

    川藏公路102滑坡路段位于川藏公路西藏境内,是川藏公路西藏境内规模最大、危害最为严重的大型滑坡群。其中 2号滑坡自1991年6月20日约521万m3冰碛物发生大规模整体滑移后,这一段的公路工程被摧毁殆尽,至2001年进行滑坡整治时仍有滑体物质220万m3没有清理干净。

    2号滑坡整治前,尽管进行了大量的便道修复和保通工程,但松散滑坡体上的泥石流、崩塌频繁发生,行车条件极差,并多次造成车毁人亡的重大交通事故,成为川藏公路的交通瓶颈之一。

  滑坡发生后,滑体斜坡依旧高陡;滑体物质更加松散;滑面由于隔水作用其强度更低;全球气候变暖,降雨量增大;滑坡地段处于高震频发区。由于这些因素的影响,滑体的稳定存在再次滑动的隐患,给该段公路设计带来非常大的困难。

  2.传统路基设计遇到的问题

  在松散冰碛物滑体上布设路线,既要考虑滑体有一定安全度,又要满足路基宽度等技术标准要求,因而采用何种路基设计技术便是解决问题的关键。

  对于松散冰碛物,路基挖方边坡路段一般采用浆砌挡墙支挡,在高填方路段采用土工合成材料或浆砌挡墙支挡等常规方法,以形成路基。但该种方法存在严重问题。由于地形、地质条件的限制,高填方地段不能放坡,浆砌挡墙的高度受到限制并无稳固的地基条件可利用。另外,常规的支挡型式无法在满足安全要求情况下抵挡巨大的滑坡推力,最终不能保证路基的稳定,因而必须考虑在该滑坡体上设计的新方法。

  3.路基设计的新思路及效果

  在2号滑坡体上布设路线最关键的问题是如何形成标准、稳定的路基,并能达到整治滑坡的目的。

  通过对滑坡体地形、地质条件仔细分析及按照山岭重丘区三级公路技术标准的要求,新路线决定从松散冰碛物滑坡的中下部通过。新路线通过滑坡体上四个冲沟段边坡的最大填方高度38m、卸载挖方边坡最大高度85m。采用预应力锚索肋板墙、预应力锚索桩的支档形式填筑冲沟以形成路基。挖方段受投资限制,仅在第一级边坡作预应力锚索肋板墙稳定边坡,肋板墙面坡、背坡均为1:0.5。通过锚索对肋(桩)或肋间板或桩或桩间板施加预应力,并传给墙后土体,形成稳定路基。

  预应力锚索肋(桩)板墙对地基要求不高,并能作到任意高度,且其改变了一般挡墙被动受力为主动受力,既能形成稳固路基又能提供足够的抗滑力稳定松散冰碛物滑体。

  综上所述,由于采用路基设计的新方法,使得在松散冰碛物滑坡体上筑路成为可能,通过工程实施后的监测,路基整体稳定,满足设计要求,证明这一方法的科学性、合理性、经济性。因此,在滑坡体上用预应力锚索肋(桩)板墙支挡进行路基设计的方法,必会得到进一步的采用和推广。

    巨厚冰碛层滑坡体中锚固理论的新探索

  1.地层的特殊性及对传统锚固理论的挑战

  巨厚堆积层上发育的推移式滑坡,是川藏公路沿线滑坡灾害的一种主要形式,102滑坡和之后发生的嘎玛沟滑坡均属此种类型。由于地质条件的复杂性,使得某些目前已完全成熟的技术无法在西藏直接应用,因此必须在实践中进一步探索适合当地具体条件的,合理而切实可行的施工工艺方法,同时发展相应的理论。

    从地质条件上分析,巨厚、松散、含砾石甚至大孤石的地层中,无法找到稳固的锚固段,轴力的分布不符合传统意义上锚索轴力的分布规律。在这种情况下,现实而可行的处理方法只能是扩大索孔直径,加长锚固段长度,这种设计思想在102工程上的应用也经受了时间的考验。据此我们认为,松散巨厚的冻碛层中,预应力锚索的轴力,不具备传统意义上的典型分布规律,而这也许是它本身的规律。

  2.锚固工程试验的主要结论

  为了探索适合102具体条件的锚索结构形式和合理的锚固长度,我们在现场进行了锚固工程试验研究,着重研究了普通张拉型、分散张拉型、分散拉压型三种结构型式的预应力锚索,对每种结构型式的锚索都研究其不同锚固段长度时的锚固力(包括轴间力分布规律),其主要结论如下。

   (1)普通张拉型锚索适合巨厚松冰碛层。

   (2)15m~20m的锚固段长度,一般能满足600kN的设计拉力,进一步的实验表明,10m锚固段的锚索其破断拉力可达1480kN,而设计要求只有600kN,可见设计趋于保守。

   (3)由于土体松散、锚索周围土体的锚固力沿杆长基本呈、 现均匀分布,这一点和传统的典型分布曲线不同。

   3.对巨厚冰碛层滑坡体中锚固工程理论的几点认识

  通过102滑坡群2号滑坡的治理工程和类似条件下的其他工程实践,我们经历了松散冰碛层滑坡工程勘察、设计、科研直到施工、监理的各个阶段,在大量的科研和工程实践中,我们对该类地层条件下的锚固工程理论有以下几点新的认识。

  (1)巨厚冰碛层地区的大型滑坡治理,预应力锚索工程是可以采用的有效手段。、、

  (2)普通张拉型锚索适合102滑坡的地层条件。

  (3)通过增大锚索孔直径、加长锚固段长度,和适当的地层加固处理,锚索工程能够提供足以满足工程要求的锚固力。

  (4)松散冰碛层内,锚索杆体的轴力基本是均匀分布的,不同于一般的典型曲线。

  (5)锚索的预应力损失和墙后填土的压实度密切相关,只要处理好墙体侧后的填土压实度,预应力大幅衰减的问题可以解决。

  巨厚冰碛层滑坡体锚固技术及新工艺的应用

  1.巨厚冰碛层滑坡体的特征及施工难点

  102滑坡发育于一套巨厚冰碛层中,其滑体结构丰富复杂。由于冰碛层厚度大,含砾、含砂且分布极不均匀,致使在该种地层中成孔甚为困难。勘察、设计的初步阶段,我们对此问题就已有足够的认识,这是地层方面的客观限制。另一方面,由于滑坡巨大,要求相应的工程结构能提供强大的抗力,具体而言就是抗滑桩有足够大的抗剪强度,预应力锚索要能提供强大的锚固力。针对102具体地层条件而言,锚固力的增大只有通过增大孔径,加长锚固段2种途径,这就意味着要在冰碛层内施工大口径深孔锚索,这是本工程的另一难点所在。

  102滑坡群2号滑坡体临时整治工程中,预应力锚索施工有3个难点,成孔、下锚和注浆,且这3个难点不是相互孤立的。针对这3个难题,我们展开了大量的前期研究工作,并且在工程的具体施工过程中,实践了我们的一些前期设想。我们和施工单位的工程技术人员齐心协力,在实践中摸索出一套适合当地地质条件的施工工艺,取得良好的技术效果,为本工程的顺利实施创造了有利条件,同时也为类似条件下的工程积累了可贵的经验。具体讲,我们总结出以下几个新的施工工艺方法。

  (1)锚索孔施工中,放弃不切实际的一次成孔全过程跟管的想法,坚持采用前进式分段成孔,分段注浆,分段加固孔壁的成孔方法,提高了成孔质量。

  (2)适当调整注浆压力,选择合理的成孔顺序,充分利用注浆浆液的扩散半径,使得部分钻孔一次性成孔,从而大大提高生产效率。

  (3)把地层加固和工程锚索成孔结合起来,不施工单纯的注浆加固孔,这样既达到加固地层的作用,又不影响工程孔的施工,将工程孔和加固注浆孔有效的结合起来。

  (4)锚索的安放也是一个重要环节。50m长的锚索要一次性安放成功,其难度之大可想而知。冰碛层地区的预应力锚索工程,由于难以形成高质量的锚索孔,塌孔问题难以解决,锚索一次性顺利施工非常困难。解决这一问题的关键是提高孔质量,采用上述新技术和新工艺后,我们成功解决了这一难题。

    墙后松散体的固化改性

    1、保证受力墙体后土体压实度的重要性

  众所周知,锚索筋板墙是一个受力结构,锚索杆体的预应力通过墙体向被加固的岩土介质传递。如果被加固土体和墙体接触处填土的压实度不够,预应力施加后势必造成墙体内倾变形,甚至会被拉裂破坏,造成锚固工程失效。可见,保证墙后填土的压实度是预应力锚索工程成败的关键问题。

  2.墙后填土压实度难以保证的原因

  102滑坡群2号滑坡整治工程中,冲沟部位均设计了多级填方筋板墙。由于地层中粘性土成份含量太低,当地又无粘土来源,使得墙后填土的压实度难以保证,由于碾压设备难以接近,其压实度更难保障,而该处的压实度对工程成败而言又非常关键,因此如何保证墙后填土的压实度是整个工程非常重要的一个环节。

  3.墙后松散土体的固化改性技术

  为了解决该问题,我们通过大量的调查研究和现场试验,大胆采用新材料,将一种新型高水速凝材料注入墙体侧后方,提高了墙后填土的固化速度,改善了松散难以压实的墙后填土的力学性能。102滑坡群2号滑坡整治工程施工后期,工程锚索的张拉表明,墙体没有因为变形过大而产生开裂,并且经受了时间的考验。

责任编辑:张鹏飞
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