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        關于港口堆場的失穩滑動原因和治理方案設計
        發布日期:2012/5/29 11:55:34 來源:廣東自考網 閱讀: 【字體:

         

        論文摘要:針對某港口堆場竣工即滑坡工程案例,對堆場岸坡進行了穩定計算、反演分析和加固治理,探討了滑坡原因、勘探土層參數和原設計方案的缺陷。在反演分析得到的新土性指標基礎上,提出了水泥攪拌樁設計治理方案并進行了穩定分析,實施后表明方案可靠。

         
        1工程概況
            長江日某港因大輪客運停航,擬將候船室南側6 150 m2的長江灘地改造成礦石堆場。原場地高程為1. 7~2.2 m,經堆填建筑垃圾至5.9  m左右。堆場設計荷載80kPa,地面高程6.0  m,地面鋪設400 mm x 400 mm x 180 mm的混凝土預制塊。
            堆場岸邊及前方江底處存在1個深坑(如圖1),深坑在垂直長江方向長約45 m沿水流方向長約75 m最低處高程-1.4 m,為此,在坡腳處大量拋石,拋石棱體頂部高程3.7 m,向上為坡度1 : 2.5的干砌石護坡,與堆場邊沿0.6 m高的擋浪墻底相接。
                     
          2滑坡過程
            在堆場發生滑動之前,使用單位從東(下游)往西(上游)堆放鐵礦石,堆載長度約85 m,堆場南邊前面5m未堆載,南北向堆載長度約47 m在10余小時內共堆積了近20 000 t鐵礦石,堆載面積約占堆場面積的2/3最高處堆石6.5 m。堆場邊坡發生滑動,場地中部形成1個大坑,坑南北向最長約30 m,東西最長約70 m。堆場邊沿向外推移9.4 m,護坡坡腳淤泥及塊石隆起。
            本工程設計時未進行地質勘探,設計所用土層及指標參照附近建筑物地層。為了找到滑坡原因,為加固設計提供依據,滑坡后對滑坡區進行了靜力觸探、十字板強度和鉆孔取土室內試驗。
          3邊坡穩定計算和滑坡原因
          3.1邊坡穩定分析方法
          土坡穩定計算通常用畢肖普法,它考慮了土間的水平向和垂直向作用力。簡化畢肖普法僅考慮土條間的水平向作用力,其穩定安全系數計算公式為(1);  式中:ru為孔隙壓力比,定義為總的孔隙水壓力
        和總的上覆壓力之比, 為水重度。當己知滲流浸潤線位置時,可逐點輸入測壓竹水位高度來計算。
          3.2穩定計算和參數反演
            滑坡后勘探得知,表層土為約3.2 m厚雜填土,第二層為2-1淤泥或淤泥質粉質粘土及2-2淤泥質粉質粘土的軟弱土層,下面是粉砂層。
            穩定分析斷面以滑坡后重新勘探的土層剖面為基礎,以穩定性最差的深坑處斷面為計算斷面,土層斷面如圖2。考慮到堆場大量堆放鐵礦石的過程歷時很短,穩定分析時采用不固結不排水強度指標。
                   
            取自滑坡后所做巖土工程勘測報告的各土層物理力學指標如表1所示。計算得到滑坡發生時此邊坡的穩定安全系數僅為0.663,明顯偏小,進一步計算該邊坡無堆載情況下的安全系數為0.930,邊坡失穩,與現場實際情況不符。檢查地勘資料,發現2-1與2-2兩個卞要軟弱層的無側限抗壓強度qn均明顯偏小,僅為12-13 kPa,遠低于十字板強度(理論上為qn/2)以及附近岸邊同類土4060 kPa的qn值,估計為鉆孔取樣時土樣受到了較大的擾動,導致下要軟弱層UU試驗C,∮值偏低。
            因此,以滑坡后勘探報告中的靜力觸探、十字板試驗結果為基準,結合鄰近工程同類土層指標,利用滑坡時刻穩定安全系數接近1的臨界狀態原則來重新確定兩個軟弱土層的C,∮指標。通過反演分析計算得知,在2.5 m水位,圖2堆載情況下,穩定安全系數為0.973,岸坡出現臨界狀態,失穩滑動。圖2中對應的滑弧大部分穿越2-1淤泥或淤泥質粉質粘土和2-2淤泥質粉質粘土兩個軟弱土層,底部基本上與粉砂層相切,滑弧后方與堆場地面相交處距堆場邊沿約30 m,滑弧前沿與護坡坡腳相交,與現場觀察得到的實際滑坡發生位置基本吻合。由此確定兩土層的計算參數為:2-1淤泥或淤泥質粉質粘土 ; 2 2淤泥質粉質粘土
          3.3滑坡原因分析
            發生滑坡的時間是3月25日,正是長江枯水期結束的時段,江水位約為2.5 m,同時考慮對應同樣堆載下設計高水位和設計低水位的不同工況

        進行穩定分析計算,圓弧滑動面計算結果如表2。
                    
        可見,高水位時安全系數大,岸坡穩定,低水位時穩定性降低。對應滑坡時2.5 m的水位下,當堆場均勻堆積1.5  m厚鐵司’一石時邊坡安全系數為1.172,在局部繼續堆高后安全系數逐漸下降,當局部堆載到6.5  m后安全系數下降到0.973,出現失穩。可見,局部超高堆載是滑坡的卞要原因。
            計算中還發現,在設計低水位下,40 kPa荷載C 1.5 m厚鐵礦石)堆積下,邊坡安全系數1.089低于規范[2-3]規定的安全系數1.10,而此時40 kPa的荷載大大小于設計荷載80 kPa。而對應80 kPa的設計荷載,邊坡安全系數僅為0.895穩定嚴重不足。可見,原工程設計的邊坡穩定性不夠,存在安全隱患。這與工程施工前未勘探就設計和施工等因素有關。
          4加固方案及加固后穩定分析
          4.1加固方法比選
            考察滑坡現場,研究治理方案,可采用碎石樁、灌注樁和攪拌樁進行加固。考慮到本工程軟弱土層的抗剪強度較低,對樁體的約束作用不足,碎石樁是散粒體結構,在這樣的淤泥層中抗滑作用較小,而目本處無石料資源,石了價格很高;灌注樁加固成本較高,不經濟;經比較,攪拌樁具有較好的抗滑性和較低的價格。綜合考慮采用水泥攪拌樁治理本滑坡。
            計算得圓弧滑動面底部與粉砂層相切,高程約為-60 m,地面高程6.0 m,樁應穿過滑動面進入下部粉砂層才能起到抗滑作用,即樁長要大于12 m.考慮樁端嵌入粉砂層一定長度,確定最低樁長為135m。
            整治工程按原結構恢復,采用2排連續搭接的深層攪拌樁,位置在堆場面與邊坡頂的交界處,加固的岸線長度為85 m,總樁數為310根,設計樁徑為700 mm樁長為14.2 m,樁底高程在-7.0}-11.0 m,搭接長度為14 cm,采用42.5普通硅酸鹽水泥,水泥摻入量為15%,水灰比為0.5 。
          4.2加固后穩定分析
            使用水泥深層攪拌樁加固后的穩定分析計算方法與加固前相同,只將樁體部分視為一種新的土層,斷面如圖3,計算所取樁體部分的參數參考同類工程l4]取為C=200 kPa, 
                    
          加固后計算對應設計荷載80 kPa 清況下,設計低水位1.37 m時邊坡安全系數為1.137,設計高水位4.7 m時邊坡安全系數為1.736,均高于規范規定的1.10。計算結果顯示,加固后的邊坡穩定性達到了設計要求。日前,加固工程竣工約1年,邊坡穩定。5結語
            (1)堆場及護坡發生滑動卞要原因是局部超負荷堆載,目堆載速度過快,下部有軟土夾層,同時缺少監測措施。建議堆場加固恢復后,按照使用功能使用,不能違規操作。
          (2)穩定分析計算表明,本工程設計的堆場邊坡滑動前就存在安全隱患,穩定性不足,原因是設計前沒有進行必要的地質勘探,取用指標不準確,從安全角度考慮應加以杜絕。
            (3)日前加固工程峻工約1年,邊坡穩定,說明反演分析得出的土性指標是可靠的,實施的攪拌樁方案是成功的。

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