9.1.5.1 淤泥质岸坡破坏的基本模式
地质勘探资料表明,长江中下游地区岸坡地质结构基本上为第四系松散堆积层,中更新统及全新统的冲积层,一般呈可塑性,具有中低等压缩性,抗剪强度相对较大,承载力较高,对护岸工程而言一般能满足建筑物对地基的要求。但局部地段,特别是洞庭湖和鄱阳湖区,普遍发育有淤泥质(类)土,埋深一般3~10m,厚2~6m,干容重较小(11.1~13.7kN/m3),孔隙比较大(0.986~1.538),遇水容易饱和,一般接近或大于液限,呈软塑—流塑状,压缩系数大,抗剪强度低,内摩擦角一般为10°~15°,承载力很低。由于淤泥质(类)土存在,易形成软弱面,对岸坡的稳定影响较明显,其引起岸坡破坏的基本模式主要有以下两种。
(1)塌陷破坏。
在护岸工程施工过程中,带有软弱夹层的岸坡经常出现地下水出渗,并形成“流沙”现象,引起岸坡塌陷破坏。下荆江护岸工程中普遍存在这种情况。如荆南长江干堤、下荆江部分河段在护坡工程施工过程中,因地下水从软弱夹层中出渗,带出岸坡土体而引起岸坡塌陷破坏。在工程完工后,因饱和土的自然固结也会引起岸坡的塌陷破坏,如安徽铜陵、马鞍山部分河段护岸后因不均匀沉降出现坡面塌陷。
(2)滑移破坏。
在自身重力、地下水及长江水位、水流等因素的共同作用下,岸坡土体沿某一软弱面产生滑移破坏。岸坡滑移极具破坏力,常成弧形窝状。如咸宁长江干堤邱家湾崩岸,荆南长江干堤调关、八十丈及章华港崩岸,石首河弯北门口崩岸等。
岸坡滑移主要有两种形式,即整体性滑移和牵引式滑移。整体性滑移是岸坡在圆弧形土体沿某一连续滑动面产生的整体性移动而导致岸坡破坏;牵引式滑移是岸坡坡脚掏空或软化部分土体滑动破坏后,后面的土体因平衡条件被打破,逐级发生滑移而导致岸坡的破坏。整体性滑移破坏规模大,危害性强,多发于中、枯水退水期;牵引式滑移后岸坡具有明显的阶梯状地貌,滑移具有连锁性,最具潜在威胁,危害性较大。
9.1.5.2 淤泥质岸坡破坏的成因
从大量的实际资料分析表明,无论是产生不均匀沉降引起岸坡的塌陷破坏,还是岸坡出现抗滑稳定问题,不良地基是引起岸坡破坏的直接内因。如咸宁长江干堤邱家湾崩岸段,尽管呈现堤外滩窄,深泓逼岸的态势,但从2000年抛石加固后的整体情况来看,该段河势已趋于稳定,近岸水流平顺,水下地形坡度也不陡,滑移并非河势变化或近岸冲刷所致。邱家湾段土层结构以双层结构为主,滑移段局部范围土层均含有淤泥质土,且含水量较高,呈现出软塑— 流塑状,易液化,土层力学强度指标大为降低,此种不良地基是引起该段崩塌的直接内因。地下水排水不畅或地下水渗出并将土体带出,是岸坡破坏的诱因。如荆南长江干堤调关段崩岸滑塌时长江处于枯水期,水位较低,施工时扰乱了原来稳定的岸坡地层结构和岸坡排水出溢通道,一方面增加了坡体下滑静水和动水压力,另一方面也使得坡身长期处于水浸泡之下,土体力学强度降低,再加上局部地下水渗出带走坡内部分土体,加速了岸坡失稳。近岸水下河床冲刷变陡或掏空也是岸坡破坏的外因之一。如荆南长江干堤八十丈崩岸段,虽然岸坡存在淤泥质(类) 土,地下水排水不畅,但近岸坡度陡于1∶1.5,局部达1∶0.8,也不利于坡面的稳定。
9.1.5.3 淤泥质岸坡的治理
根据不良地基引起岸坡破坏的成因分析及实践经验,岸坡破坏的治理方案主要从排水、减载、反压、支撑和置换几个方面考虑。(www.daowen.com)
1. 岸坡塌陷破坏的治理
此类岸坡在荆江普遍存在,危害性不是很大,治理方案相对比较简单,主要是增设导滤沟加强排水,局部位置可采用置换的方法。一般情况下导滤沟截面尺寸为0.4m×0.6m(宽×深,下同),内填砂、卵石,间距5m,导滤沟上部起点超出塌陷区,特殊地段根据不良地基深度及渗水情况可适当加深加密导滤沟。对软弱夹层较深且范围不大的坡面可采用置换的方法。置换工程量较小的坡面可直接采用块石或砂、卵石或碎石回填,置换工程量相对较大的坡面为节约投资可采用土工织物砂枕袋还坡的方法,即清除塌陷土体后,铺0.2~0.5m厚砂、卵石导滤层,其上用土工织物砂枕袋回填,坡面用0.1m厚黏土夯实还坡。下荆江七弓岭桩号7+685~7+700段长15m的坡面下陷破坏采用的就是后一种置换方法。
2. 岸坡滑移破坏的治理
岸坡产生滑移破坏规模较大,危害性较强,治理难度相对较大,可采用以下三种方案治理。
方案一:排水+减载+反压。即清除坡面滑动的松散土体或放缓坡比,减轻坡面荷载,在坡身加密加深导滤沟加强排水,坡脚前缘水下加抛块石镇脚。此方案施工简易、方便,能快速实施,适用于滑坡体出口位置较明确,抛石反压针对性较强的岸坡。如荆南长江干堤章华港段(桩号499+920~500+040) 岸坡出现隆起滑移,采用的就是这种治理方案。该段岸坡主要为粉质黏土夹淤泥质土组成,且地下水位较高,施工开挖后因土体扰动及土体饱和,产生流塑变形,强度降低。在坡顶整治线内侧约5.5m处出现多条裂缝,坡面整体下挫,最大挫高近1m,已开挖坡面中部隆起,脚槽及枯水平台向外挫动,最大位移0.5m,岸坡滑移前后水下地形无明显变化。表明滑坡体下缘位于枯水平台前缘。处理方案主要为:放缓坡比,减轻坡面荷载;坡身每5m设一Y 形导滤沟,断面尺寸为0.5m×1.0m,以加强排水;枯水平台外用块石反压,坡度为1∶1.5。
方案二:排水+减载+反压+置换。即在方案一的基础上,将滑塌体下缘或脚槽位置已液化的淤泥质土用砂、卵石或块石进行置换,以改善滑塌体自身力学特性,稳定坡脚,从而达到治理之目的。此方案适用于因坡脚土体软化而产生的牵引式滑移,对边缘软化土体进行置换后则对中后部土体有较大的支撑作用。如荆南长江干堤八十丈段(桩号524+015~524+125) 崩岸采用了这种治理方案。该崩岸段直线长110m,崩宽53m,弧形长约160m,崩塌体呈明显的阶梯状,错落高差1~2m,且沿滩顶向大堤方向10m范围内有多条贯穿裂缝,坡面渗水非常严重,脚槽及枯水平台位置为淤泥质土,含水量很高,呈流塑状,水下近岸坡度较陡,是典型的牵引式滑移岸坡。处理方案主要为:放缓坡比,减轻坡面荷载;坡身每10m设一Y 形导滤沟,断面尺寸为0.5m× 1.0m,以加强排水;在523+980~524+180段长200m范围内增加水下抛石,近岸局部坡度很陡的地段按1∶1.5抛石还坡;脚槽及枯水平台淤泥质土位置采用块石置换。
方案三:排水+减载+反压+支撑。即在方案一的基础上通过稳定计算分析,在滑塌体适当位置设置抗滑桩进行支撑,以提高滑塌体的稳定性,效果明显。抗滑桩应用较多的主要有杉木桩、钢筋混凝土预制桩和钢筋混凝土钻孔灌注桩等。除杉木桩外,其他桩的造价较高,一般不宜采用。
杉木桩具有施工方便,速度快,工期短,效率高,造价低等特点,适用于滑动面较浅的滑坡治理。预制钢筋混凝土桩具有质量可靠、施工进度较快、效率高、工期较短的特点,较长的桩存在运输或预制场地等问题,施工也比较困难。灌注桩虽然造价较高,但可克服杉木桩不适用深层滑坡治理和预制桩存在的不足,治理效果好。
荆南长江干堤调关崩岸段(桩号528+700~528+800) 采用的就是这种治理方案,抗滑桩为杉木桩。咸宁长江干堤邱家湾桩号K317+350~K317+450崩岸段则采用了钢筋混凝土钻孔灌注桩作为抗滑桩。
荆南长江干堤调关桩号528+700~528+800 崩岸段滑塌体顺江长约100m,崩宽20~33m。滑坡体表面有多处台阶形开裂吊坎,最大吊坎高达1.6m,裂缝宽达0.13m,脚槽外部分抛石棱体滑入江中。滑塌体及其周围岸坡为第四系全新统湖积地层,以粉质黏土、粉质壤土为主。粉质壤土分布在高程31~26m(黄海基面,下同)和12~-4m,粉质黏土分布高程为28~6m,砂壤土、粉细砂呈薄层及透镜状夹于粉质壤土、粉质黏土中,其分布高程为31~21m。滑塌体前缘剪出口大约位于高程17~21m之间。处理方案主要为: 清除坡面松散土体,减轻坡面荷载,顺坡势修复坡面;坡身每5m设一Y 形导滤沟,以加强排水;在滑塌体下缘增加水下抛石,抛石厚1.2m,以起到阻滑和防冲刷作用;在桩号528+705~528+854范围内布设2~3排抗滑杉木桩,桩长6.0~8.0m,最小端直径不小于0.12m。工程实施后,效果较好。
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