杭州市郊来龙山滑坡的治理与监测3
张忠苗喻 君张广兴王立忠
(浙江大学岩土工程研究所杭州 310027)
摘 要 滑坡是一种重大的地质灾害,本文结合杭州市郊来龙山的滑坡工程,具体分析了滑坡的成因、稳定计算和最终采取的治理措施,通过监测的具体内容和结果进行分析,表明治理效果比较好,为以后该地区的滑坡治理与加固提供相关参照。
关键词 边坡稳定 滑坡治理 地下水 抗滑桩 杭州市郊
中图分类号:P2.22 文献标识码:A
RE M ED I AT I O N M EASURES AN D MO N I TO R I NG RESUL TS O N LA I LO NG LAND S L I D E NEAR HANGZHO U
ZHANG Zhong m iao Y U Jun ZHANG Guangxing WANG L izhong
(Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang U niversity,Hangzhou 310027
Abstract This paper p resents the re mediati on measures on a landslide in Lail ong,a mountain near Hangzhou. The This paper analyzes the fact ors causing the landslide,carries out the sl ope stability analysis and adop ts the treat m ent measures.The paper further analyzes the monit oring results of the sl ope after the re mediati on measures. The results sho w that the re mediati on measures are very good.The experiences fr om this study can als o be used as a reference f or landslide hazard re mediati on in this regi on.
Key words Sl ope stability,Landslide re mediati on,Gr ound water,Anti-slide p ile,Hangzhou
1引 言
滑坡是地貌演变过程中的一种重要块体运动形式,为典型的重大自然地质灾害,给人类生产、生活构成越来越严重的威胁[1]。我国的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害,正随着资源的开发而加剧,每年由此造成的损失近300亿元[2]。杭州的地质灾害造成的经济损失也不容小视。更为可怕的是在查明或未查明存在地质灾害隐患的地方进行建设施工,如在山脚下拓宽公路或进行开挖等,会人为地诱发一些地质灾害。2002年杭州国土资源局投入2000万元的资金,对30隐患点进行了整治;但通过普查,2003年已经查明的地质灾害隐患点达到1225处,整个治理所需资金数目惊人[3]。
2 滑坡基本概况
2.1滑坡概况
杭州市来龙山位于富阳镇东北侧,山顶高程约150m,富阳防洪枢纽北渠绕来龙山山脚,富阳对外交通枢纽———杭富路位于北渠上侧的山脚处。自20世纪70年代北渠开凿以来,来龙山时有滑坡现
3收稿日期:2006-11-24;收到修改稿日期:2007-03-06.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(批准编号:50478080).
第一作者简介:张忠苗,岩土工程专业.Email:zjuzz m@163.com
象,近年来杭富路拓宽,富阳二中操场开挖,滑坡现
象日益明显(图1)。
在建富阳二中体艺馆坐落在山坡西北坡脚,建筑面积3200m 2
,层数1～3层,现己施工至二层梁柱,发现建筑物东头梁柱偏位严重,最大位移25c m ,东头地基有隆起现象,地梁最大隆起达8c m 。林业部亚林所同位素检测室位于山体西南侧,二层砖混
结构,建筑物的东北侧已严重错位,视作危房被废弃。根据现场踏勘,来龙山体上分布大量裂缝,范围遍及整个山体,山坡中段毛竹林中有贯穿的错位裂缝,整个山体呈台阶式错落滑坡。且此时在来龙山西南侧进行大桥路的拓宽工程,故需要对来龙山西麓的B 区和D 区进行滑坡治理。B 区和D 区共有8个典型剖面(图2)
。
图1滑坡工程场区平面图
Fig .1 Plan vie w of landslide remediati on p r oject area
2.2工程地质条件
场区属低山丘陵向河流堆积平地过渡型地貌,
总体地势东高西低,由来龙山低山丘陵向西渐过渡为残丘,再过渡为河流堆积相平地。来龙山山脊大致呈北东～南西向,最高山峰高程193.2m ,场区位于来龙山西南段,山脊高程127.3～95.0m ,坡脚地面高程13～17m ,山坡地形上陡下缓,坡度20°～35°,坡面地形较完整,无深切冲沟。20世纪70年代沿山脚开挖了北渠,此后的虎山路、大桥路拓宽、富阳二中的建设及亚林所植物种植区山坡改造、高程43.8m 苗圃平台开挖,场地原始地形地貌有所改变,尤其是坡脚一带变化较大。
勘察揭示,场地主要由二类岩石构成,除了场区
东部上层为砂岩外,其余区域均由花岗岩构成(表
1)。
2.3 水文地质条件
场区地下水类型可分为基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。裂隙水主要赋存于岩石风化破碎带和节理裂隙带内,由大气降雨水和上部孔隙水补给,其富水性受构造及裂隙发育控制。场区裂隙水一般为潜水,局部为微弱承压水,据观测,承压水水头高出开
挖地面2.71m ,流量约0.56L ・m in -1
。场地山坡的覆盖层和全风化土层深厚,分布广,是孔隙水的主要赋存场所,属潜水类型,直接受大气降水补给,向坡脚排泄。
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Fig.2 The p r ofile of the7-d～7-d′cr oss-secti on before and after tri m m ing back sl ope
表1 来龙山的土(岩)层分布
Table1 D istributi on of s oil(r ock)layers of Lail ongMountain
土层名 称颜 色土性或岩性厚度/m
1杂填土或耕植土棕黄色、灰黄色松散～密实,杂填土分布在坡脚公路和二中操场,耕植土分布于山坡0.8～4.0(0.5)
2坡洪积层砖红色、棕红色、棕黄
色,少量为黄灰色
稍湿,可塑～硬塑,积水区为软塑,由粘性土和碎石(块石)以及次棱角
状卵石、砂岩碎屑组成,土质极不均匀。
3-1粉质粘土层黄灰色、灰黄色、灰白
色
花岗岩风化残积层;湿,软塑～可塑;具松软感,孔隙比较大10～15.0
3-2砂岩风化残积层灰黄色、黄灰色湿、松散,砂岩风化成粉土状,具层状结构;主要分布在来龙山上部 3.0～5.0
4-1全风化花岗岩黄灰色、花白色、深褐
色
花岗岩原状结构保留较完整;原岩发育一组近70°倾角的裂隙;上部稍
密,下部密实,接近强风化区,N
63.5
在30击以上
5.0～15.0
4-2强风化花岗岩黄褐色、深褐色碎块状,新鲜面处花岗结构明显,透水性很强,N63.5在30击以上 2.0
4-3中风化花岗岩石英呈细粒晶体,长石晶面光洁,可见片状黑云母,为细粒黑云母花岗岩,坚硬,RQD>50%
5-1全风化砂岩灰黄色粉砂状,稍密,可见微层理 1.0～5.0 5-2强风化砂岩节理、裂隙发育,裂隙面有褐色铁锈斑,岩芯破碎成3.0～6.0c m碎块 2.0～3.0 5-3中强风化砂岩灰色、黄灰色较硬,岩芯成短柱状,层状结构,RQD=30%左右
勘察中通过竖井现场渗水试验、钻孔注水、压水
试验及室内原状土样渗透试验,得出粘土夹碎石层和粉质粘土层现场测试的的渗透系数达到1.56×10-3c m・s-1,十分有利于雨水的下渗。此外土体中形成稳定的渗流压力,对边坡的稳定不利。3 来龙山滑坡成因分析
3.1 地质条件及地形因素
来龙山场区地形上陡下缓,原始坡面较完整,无深切冲沟,地表植被茂盛。因为亚林所植物种植以
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及富阳二中建设需要,山坡多处被开挖临空和坡面梯形改造,地形呈多级台阶状。坡面改造,破坏了自然排水条件,造成地表水排泄不畅,以垂直下渗为主。
场区高程80m以下山坡,粘土夹碎石层和粉质粘土层土体孔隙比较大,达到0.5～1.14%,而且渗透系数达到1.56×10-3c m・s-1,极易使地表水入渗,同时也为地下水的赋存提供了良好条件,增加了作用在滑坡上的外力。
粘土层部分位于地下水位以下,处于软塑状态,强度很低。雨季地表水渗入到该层土体中,使地下水位升高,坡体内土体的含水量增加。粉质粘土土质松软,处于软～可塑状态,大部分均位于地下水位以下,该层土体强度较低,容易引发山体滑坡。
3.2 气候、径流因素
大气降水是本区地下水的主要补给来源。来龙山地区6～7月雨季期间,暴雨、特大暴雨频发,降雨量大而集中。山区植被茂盛,又因亚林所进行林学研究的需要,地表经过人工翻耕,致使表层土质疏松,地表难以形成径流,地表水下渗,增加了山坡土体的含水量,降低土体的抗剪强度,滑面上的抗滑力随之下降。同时下渗的地下水抬高了地下水位面,使坡体中的水位差增加,地下水的渗流速度加大和渗流过程中的水压力增大。上述因素都导致土坡体的滑动开裂。坡体中的各种裂缝反过来又增加了地下水的下渗,促使滑坡进一步滑移。
3.3 人工开挖因素
根据滑坡区的自然环境地质特征和滑坡的发展分析,此滑坡属于牵引式滑坡。北渠和二中操场开挖对坡体产生牵引作用,导致坡体不稳,坡顶出现张拉裂缝。雨季来临时,裂缝和坡体中大量贯入地表水,促使坡顶土体对滑坡产生推动作用,导致滑坡位移。体艺馆及二中篮球场的开挖都使这种牵引推动的过程进一步循环,推动边坡发生整体运动。体艺馆位置的地形坡度和滑动面倾角都很小,平时滑动的速度很小,呈蠕动状态。
4 滑坡体稳定计算
因滑动面形态是折线形,所以采用传递系数法计算滑坡稳定性及推力计算[4～6]。稳定及滑体剩余推力计算的参数按照地质勘察和周围已有边坡工程的设计参数选用(图3)。通过最后滑块推力为零来反推滑坡的安全系数,经计算,削坡前稳定系数为0.82,削坡后的为0.93,表明原来边坡就处于不安全状态,经削坡后安全性有所改善,但还不安全,因此还需要采用其他措施来加固边坡的稳定性。于是采用推力安全系数为1.30进行抗滑桩的设计(采用矩形截面3000mm×2000mm,桩长24m)并在桩顶设置预应力锚索和在坡脚采用加筋挡土墙加固,使得边坡的稳定系数达到1.30以上
。
图3 滑坡推力和稳定系数的计算模型
Fig.3 M echanical model of the sl ope f or
thrust and coefficient of stability
a.边坡原始计算模型;
b.边坡削坡后的计算模型
5 滑坡体的处理设计
本次滑坡治理的目的是保证来龙山西麓的山体稳定及其周边建(构)筑物的安全,D区主要采取坡顶大面积卸土,杭富路位置设置抗滑桩支挡结构,部分渠道回填土至虎山路高程,采用加筋土挡墙支护。其典型的削坡前后的剖面图见图2。
(1)地表排水措施:在滑坡体外以及滑坡体内设置多道地表截水天沟和明沟,拦截地表径流,引向北渠或坡体以外排出。明沟及天沟均采用钢筋混凝土砌筑。
(2)采用削坡、减重和反压方法,坡顶大面积卸土,部分渠道回填土(图2)。
(3)抗滑桩设计:抗滑桩共27根,采用矩形截面3000mm×2000mm抗滑桩,桩长24m,桩中心距为5m。护壁采用梯形钢筋混凝土结构,钢筋为Φ8 @20×20c m,上部厚度为25c m,下部厚度为18c m,横粱在桩体内不设箍筋。抗滑桩、联系梁的混凝土采用C30,护壁混凝土采用C20。主力钢筋为HRB335钢。抗滑桩施工采用跳挖式施工,至少间
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隔2根桩,严禁大断面同时开挖。施工时先施工抗滑桩。开挖至横梁处,然后横梁与抗滑桩一起浇注。桩体、联系梁保护层厚度为50mm 。抗滑桩桩顶设
置预应力锚索,孔径Φ100,锚索采用3根7Φ5标准型钢绞线,孔内灌注50N ・mm -2
的砂浆。
(4)锚杆喷浆加固:刷方土坡坡顶采用土锚加固,锚杆长18m ,间距1.5m 。土锚采用32二级钢
筋,锚孔孔径Φ100,孔内灌注25N ・mm -2
砂浆。护坡采用模筑混凝土C25,厚250mm 。 (5)坡脚采用加筋挡土墙加固。
刷方后的土坡,结合排水沟设计进行综合绿化处理。
6 滑坡治理监测
按设计施工后,对滑坡体进行监测。其主要任务是对地质灾害进行变形监测和治理效果检查监测(图4),该区共布置了8个深层位移监测点和10个水位管监测点。本文以监测孔D9为例来分析相关监测效果
。
图4 D 区治理监测平面测点布置图
Fig .4 A rrange ment p lan of monit oring points in the D zone
6.1 深层水平位移监测
深层水平位移监测设两个垂直方向(X 和Y 方
向),X 方向以向北渠偏为负,总位移为X 和Y 的和方向。监测孔D9,从2004年11月27日～2005年12月27日期间,最大点(离地表2.5m 处)总变形量为9.72mm ,向北渠偏;从图5可看出,2004年11月27日～2005年3月19日期间,监测点D9的变形稳定;2005年3月19日～12月28日,最大位移点(离地表2.5m 处)土体变形量增加了11mm ,变形速率
为0.04mm ・d
-1
(图6);在18m 处有一明显的拐
点,表明深层水平位移比较小,且比较稳定。6.2 水位监测
继续利用已有的监测点对地下水位进行定期监测,同时新增地下水位监测点。从图7可看出,监测孔D9(就是测斜孔D9),自2004年11月27日～2005年1月21日期间,水位较为稳定;1月27日～2月22日降水量为231mm ,水位上升了1.3m;3月7日～12月28日期间,除降水量集中且降水量大情
1
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图5 D9的总位移
Fig .5
Total dis p lacement at the D9monit oring point
2004年报11月27日为初测值,1.0m 处位移值1.
9mm
图6 D9最大位移(离地表2.5m 处测点)
随时间变化图
Fig .6 Variati on curves of the maxi m u m dis p lace ment at the D9monit oring point of a dep th 2.5m with ti m
e
图7 D9水位-时间图
Fig .7 Relati onshi p of water level of the
monit oring point D9vs .ti m ee
况下水位有明显上升外(如在9月11日、12日两天降水达107mm ,水位上升较大,上升了0.9m ),其他情况下水位变化不大。6.3 抗滑桩水平、垂直位移监测
D 区抗滑桩(3#、6#、10#、14#、19#、23#、27#、31#
和
34#
)桩顶布置了垂直和水平位移监测点,垂直位移
正值表示上抬,负值表示下沉;水平位移正值表示向马路偏,负值表示向来龙山偏(图8)。桩顶的垂直
位移变化不大,至2004年12月28日,最大点(27#
桩)垂直位移为4mm;D 区桩顶水平位移,2004年11月27日～2005年12月27日期间,水平位移增
加了22mm ,变形速率为0.06mm ・天-1
,最大累计
位移值为25mm
。
图8D 区桩顶各测点位移变化图
Fig .8 Variati on curves of the vertical and horizontal
dis p lace ment of each monit oring point on each
of the p ile heads in the D zone
a .垂直位移;
b .水平位移
6.4 抗滑桩内力监测
来龙山西麓D 区11#
抗滑桩埋设了钢筋计,其
弯矩随深度分布见图9。从图10可看出,截面弯矩变化小,最大截面弯矩14.125m 处弯矩达到4006.1kN ・m ,截面弯矩已趋向稳定。
6 结 语
(1)该边坡的深层水平位移比较小且稳定;
(2)地下水位除受集中降水影响较大外,其他影响不大;
(3)抗滑桩的桩顶的垂直位移变化不大,水平
286Journal of Engineering Geology 工程地质学报 2007
图9
D 区11#
抗滑桩截面弯矩随深度变化图(k N ・m )
Fig .9 Variati on curves of the moment of the cr oss -secti on of the 11#
anti -slide p ile in the D zone with dep th (k N ・m
)
图1011#
抗滑桩14.125m 深处截面弯矩
随时间变化图(k N ・m )
Fig .10 Variati on curves of the moment of the cr oss -secti on at the dep th 14.125m of the 11#
anti -slide
p ile in the D zone with ti m e (k N ・m )
位移累计最大值位25mm;
(4)抗滑桩桩身截面弯矩趋向稳定。
这些表明滑坡的治理结果较好,可为以后该地区的滑坡治理与加固提供一个参照。
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