江淮沟通段切岭段复合高边坡稳定问题及加固措施
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图 4 抗滑桩立面布置图
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板下设 1 层 0.1m 厚瓜子片垫层,并在覆盖层表面 分段分别设置生态毯护坡、现浇混凝土板护坡及 混凝土格式生态护坡,同时在护坡表面设置纵横 向排水沟,所有纵横排水沟均引至河道一级平台 处,具体布置情况如图 5 所示。
从 图 2 可 以 看 出, 该 断 面 勘 察 深 度 范 围 内 揭露上覆地层主要为重粉质壤土、粉质黏土,局 部 为 灰 黄 夹 褐 黄 色 中 粉 质 壤 土, 呈 硬 可 塑 状; 30 ~ 40m 高程处为全 ~ 强风化粉、细砂岩,呈泥状,
* 收稿日期:2020-05-18 作者简介:汪清(1988-),男,安徽池州人,工程师,主要从事水工结构工程设计工作。
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2021 年第 3 期
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图 1 江淮沟通段渠道地质情况纵剖面图
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0 引言
江淮沟通段作为引江济淮工程关键段落,承 担着向淮河输水和打通江淮航道双重任务。该渠 道沿线全线总长度为 155.1km,而且江淮分水岭段 河道开挖深度较大,勘测资料表明该段全线渠道 开挖平均深度达 12m,其中切岭段最大挖深更是 达到了 46m。研究发现江淮沟通段渠道边坡主要 存在以下问题:①渠道高边坡坡面大,大于 12m 的渠段长度约 40km,且坡面上部重粉质壤土层 具有弱~中等膨胀特性,强~中风化岩具膨胀性 及崩解性,边坡防护非同常规;②沿程河道边坡 有各类砂层、轻粉质壤土、砂壤土及淤泥质土层 等抗冲刷能力较差的土层出露,在船行波和水流 的长期共同作用下,上述河道边坡易形成浪坎, 并最终威胁河道边坡的安全稳定。再者,输水线 路大都顺沿老河道和低洼地带开挖,河道蜿蜒曲 扎,凹岸迎流顶冲。由此可见,该渠段地形和水 文地质复杂,极易造成雨水冲刷边坡或因地表水 入渗而导致渠道高边坡滑动失稳。因此,为保 障该渠道系统长期有效的运行,做好复合高边 坡稳定防护措施成为关键。以江淮沟通段切岭 段最深断面 45+358 为例,对该段边坡的地质条 件进行述评,提出含膨胀土、崩解岩高边坡的 防护措施。
勘 测 资 料 表 明, 江 淮 沟 通 段: 位 于 长 江、 淮 河 的 分 水 岭 地 段, 地 形 波 状 起 伏, 海 拔 20 ~ 100m。地表分布上更新世黏性土,厚度数米 至数十米。下覆主要为老第三纪、自垩纪的粉细 砂岩、泥岩。岩土体含水性较差,在黏性土层中 主要存在上层滞水,基岩裂隙风化带、构造裂隙 带存在少量裂隙水[2], 江淮沟通段切岭段渠道上 部为膨胀土,底部分布大量细砂岩,如图 1 所示。 而 桩 号 41+500 ~ 49+100 段 长 7.6km 均 为 膨 胀 性 崩解岩。以江淮沟通段切岭段最深断面 45+358 断 面为例进行分析,该断面的工程地质横剖面图如 图 2 所示。
边坡上部为膨胀土,该类土内含黏土矿物成 分、胶结物质成分和结构特征易使膨胀土遇水膨 胀、失水收缩,同时膨胀土本身还具有裂隙性和 超固结性,在风化作用、土体卸载或者干湿循环 等外在因素作用下可能造成边坡失稳。 1.2.2 崩解岩的影响
边坡中部和下部多为失水干裂、遇水崩解的 软岩,软岩内的高岭石、伊犁石、蒙脱石等黏土
2.2 对中 - 底部崩解岩边坡的加固措施 对中部全~强风化的各类软岩出露边坡按膨
胀土边坡处理方式进行。而对于底部中等风化~新 鲜的软岩边坡,根据引江济淮工程初步试验结果, 结合工程特性,拟采用“衬砌 + 锚固”结合方案[4]。 2.2.1 喷射混凝土 + 排水措施
在底部崩解岩开挖边坡段喷射 5cm 厚 C20 混 凝土临时防护,同时在坡面渗水点插入 φ 80PVC 排水导管。
此,针对复合高边坡防护提出了相应的加固处理 方案。
参考文献: [1]安徽省水利水电勘测设计院.引江济淮工程可行性研究阶段工程
地质勘察报告[R]. 2016. [2]苏贵芬,李方根.引江济淮工程沿线环境地质问题分析[J].
中国水运,2018, 18(5): 174-176. [3]安徽省水利水电勘测设计院.引江济淮工程初步设计报告[R].
钢筋混凝土联系梁,如图 4 所示。 2.1.3 进行护坡设计
坡面为水泥改性土区域,下部不设瓜子片垫 层,在混凝土板分缝下铺设 0.5m 宽 500g/m2 土工 布 1 层,对于坡面为原状砂性土区域,在混凝土
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汪清 江淮沟通段切岭段复合高边坡稳定问题及加固措施
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胀土边坡采取以下措施。 2.1.1 换填土 + 排水措施
首先在弱膨胀土边坡预挖 1m,中膨胀土边坡 预挖 1.5m 土层,然后在坡面设置顺坡向塑料排水 盲沟,呈 Y 型布置,并在每阶平台处设置纵向盲沟, 盲沟直径为 200mm,然后采用排水管分段将盲沟
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图 6 崩解岩边坡处理典型图
土工布。在二级平台以上边坡,喷护厚 50mmC20 混凝土后,铺设 1 层土工布,浇筑排水沟,铺设 预制格式生态护坡。
经上述加固后的底部崩解岩边坡如图 6 所示。
3 结语
引江济淮工程江淮分水岭段渠道的地形和 水文地质复杂,极易因雨水冲刷或地表水入渗等 原 因 造 成 膨 胀 崩 解 岩 土 边 坡 失 稳 变 形。 对 该 渠 道 45+358 断面工程地址和水文地质情况进行了 分析,然后指出该段极易出现边坡失稳问题。因
1 研究断面的地质条件及其对边坡稳定的 影响
1.1 断面地质条件 1.1.1 水文地质条件[1]
江淮分水岭段地层以第四系上更新统黏性土、 白垩系粉砂质泥岩,或粉砂质泥岩与细粒砂岩互 层为主,岩土体含水性能差,在黏性土表层气候 影响带中存在上层滞水,在基岩裂隙风化带及构 造裂隙带中存在少量裂隙水。 1.1.2 工程地质条件
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云南水力发电
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2021 年第 3 期
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图 5 膨胀土坡面防护布置图(左下图形为生态毯搭接详图)
2.2.2 设置格构梁和钢筋锚杆[5] 喷射混凝土完成后,在二级平台以下边坡坡
矿物颗粒较小,亲水性强,当水进入岩石的孔隙、 裂隙中时,引起岩石发生膨胀、软化,同时细小 岩粒的吸附水膜增厚,加剧了岩石体积的膨胀。 另外,崩解岩本身具有较大的孔隙率,具有因此 在风化作用、土体卸载或者干湿交替作用下,随 着边坡含水率循环变化极易引起岩石崩解,不利 于边坡稳定。
2 复合高边坡防护措施
2017. [4]阚延炬.引江济淮工程江淮沟通段崩解岩防护方案[J].江淮
水利科技,2017,(1): 17-18. [5]SL386-2007 水利水电工程边坡设计规范[S].
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图 2 45+358 断面工程地质横剖面图
手掰有砂感;下伏基岩主要为中等风化 ~ 新鲜粉、 细砂岩、夹砂质泥岩,棕红色,呈短柱状及柱状, 所夹泥岩手掰易碎。 1.2 地质条件对复合高边坡稳定的影响[3]
通过分析渠段工程地质条件可知,研究断面 的边坡类型主要为岩、土复合边坡,即边坡上部 覆盖层为膨胀土,边坡中部为全 ~ 强风化岩,边 坡下部为中等风化泥质粉砂岩。 1.2.1 膨胀土的影响
第 37 卷
云南水力发电
第3期
YUNNAN WATER POWER
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江淮沟通段切岭段复合高边坡稳定问题及加固措施
汪 清
(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司,安徽 合肥 230088)
摘 要:江淮沟通段是引江济淮工程的关键段落,该渠段地形和水文地质复杂,渠段上部边坡主要是膨胀土,下部则是遇水崩解的软岩, 不利于边坡稳定。以江淮沟通段切岭段最深断面 45+358 为研究对象,详尽剖析了该断面的工程和水文地质条件及其存在的主要工程地 质问题,然后针对复合高边坡稳定问题提出了系统的解决方案。 关键词:江淮沟通段;切岭段最深断面;复合高边坡;地质问题;防护措施 中图分类号:TV223.3 文献标识码:B 文章编号:1006-3951(2021)03-0031-04 DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2021.03.007
面顺水流向每隔 3.2m 设置 1 道格构梁,垂直水流 向每级坡设置 5 道格构梁,格构梁宽 0.4m,深 0.6m,
格构梁交点处设置非预应力锚杆,锚杆长度 10m, 直 径 25mm。 然 后 在 格 构 梁 内 铺 设 1 层 φ 10mm 钢筋网,现浇厚 0.15mC20 混凝土面板,分缝尺 寸 为 4 ~ 6m, 分 缝 处 板 下 铺 设 0.5m 宽 500g/m2
鉴于分析边坡属于岩、土复合高边坡,因此 在边坡防护处理方法上要兼顾防止崩解和膨胀两 种措施。 2.1 对上部膨胀土边坡的加固措施
高边坡尤其是膨胀土边坡的稳定事关施工期 和运行期人员和船只安全,必须引起高度重视。 根据膨胀土特性,为防止上部膨胀土边坡因干湿 交替而产生变形,稳定边坡内突然含水率,对膨
内水体排出平台截水沟内,最后采用回填压实水 泥方式改性土进行表层覆盖。另外,由于坡顶膨 胀土出露,故在坡顶两侧各换填 13m 宽、1m 厚水 泥改性土。顶部膨胀土边坡坡面和坡顶处理方案 见图 3。 2.1.2 设置抗滑桩
图 3 膨胀土边坡坡面和坡顶处理图
由于边坡高度较大,故在在膨胀土边坡高度 15~18m 时打入单排桩,桩长 15m、间距 5m;在 膨胀土高度大于 20m 时,打入双排桩,上排桩桩 长 20m,间距 2.5m,下排桩桩长 15m,间距 5m, 桩底打到中部全~强风化岩区域,桩顶设置 C25
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图 4 抗滑桩立面布置图
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板下设 1 层 0.1m 厚瓜子片垫层,并在覆盖层表面 分段分别设置生态毯护坡、现浇混凝土板护坡及 混凝土格式生态护坡,同时在护坡表面设置纵横 向排水沟,所有纵横排水沟均引至河道一级平台 处,具体布置情况如图 5 所示。
从 图 2 可 以 看 出, 该 断 面 勘 察 深 度 范 围 内 揭露上覆地层主要为重粉质壤土、粉质黏土,局 部 为 灰 黄 夹 褐 黄 色 中 粉 质 壤 土, 呈 硬 可 塑 状; 30 ~ 40m 高程处为全 ~ 强风化粉、细砂岩,呈泥状,
* 收稿日期:2020-05-18 作者简介:汪清(1988-),男,安徽池州人,工程师,主要从事水工结构工程设计工作。
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图 1 江淮沟通段渠道地质情况纵剖面图
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0 引言
江淮沟通段作为引江济淮工程关键段落,承 担着向淮河输水和打通江淮航道双重任务。该渠 道沿线全线总长度为 155.1km,而且江淮分水岭段 河道开挖深度较大,勘测资料表明该段全线渠道 开挖平均深度达 12m,其中切岭段最大挖深更是 达到了 46m。研究发现江淮沟通段渠道边坡主要 存在以下问题:①渠道高边坡坡面大,大于 12m 的渠段长度约 40km,且坡面上部重粉质壤土层 具有弱~中等膨胀特性,强~中风化岩具膨胀性 及崩解性,边坡防护非同常规;②沿程河道边坡 有各类砂层、轻粉质壤土、砂壤土及淤泥质土层 等抗冲刷能力较差的土层出露,在船行波和水流 的长期共同作用下,上述河道边坡易形成浪坎, 并最终威胁河道边坡的安全稳定。再者,输水线 路大都顺沿老河道和低洼地带开挖,河道蜿蜒曲 扎,凹岸迎流顶冲。由此可见,该渠段地形和水 文地质复杂,极易造成雨水冲刷边坡或因地表水 入渗而导致渠道高边坡滑动失稳。因此,为保 障该渠道系统长期有效的运行,做好复合高边 坡稳定防护措施成为关键。以江淮沟通段切岭 段最深断面 45+358 为例,对该段边坡的地质条 件进行述评,提出含膨胀土、崩解岩高边坡的 防护措施。
勘 测 资 料 表 明, 江 淮 沟 通 段: 位 于 长 江、 淮 河 的 分 水 岭 地 段, 地 形 波 状 起 伏, 海 拔 20 ~ 100m。地表分布上更新世黏性土,厚度数米 至数十米。下覆主要为老第三纪、自垩纪的粉细 砂岩、泥岩。岩土体含水性较差,在黏性土层中 主要存在上层滞水,基岩裂隙风化带、构造裂隙 带存在少量裂隙水[2], 江淮沟通段切岭段渠道上 部为膨胀土,底部分布大量细砂岩,如图 1 所示。 而 桩 号 41+500 ~ 49+100 段 长 7.6km 均 为 膨 胀 性 崩解岩。以江淮沟通段切岭段最深断面 45+358 断 面为例进行分析,该断面的工程地质横剖面图如 图 2 所示。
边坡上部为膨胀土,该类土内含黏土矿物成 分、胶结物质成分和结构特征易使膨胀土遇水膨 胀、失水收缩,同时膨胀土本身还具有裂隙性和 超固结性,在风化作用、土体卸载或者干湿循环 等外在因素作用下可能造成边坡失稳。 1.2.2 崩解岩的影响
边坡中部和下部多为失水干裂、遇水崩解的 软岩,软岩内的高岭石、伊犁石、蒙脱石等黏土
2.2 对中 - 底部崩解岩边坡的加固措施 对中部全~强风化的各类软岩出露边坡按膨
胀土边坡处理方式进行。而对于底部中等风化~新 鲜的软岩边坡,根据引江济淮工程初步试验结果, 结合工程特性,拟采用“衬砌 + 锚固”结合方案[4]。 2.2.1 喷射混凝土 + 排水措施
在底部崩解岩开挖边坡段喷射 5cm 厚 C20 混 凝土临时防护,同时在坡面渗水点插入 φ 80PVC 排水导管。
此,针对复合高边坡防护提出了相应的加固处理 方案。
参考文献: [1]安徽省水利水电勘测设计院.引江济淮工程可行性研究阶段工程
地质勘察报告[R]. 2016. [2]苏贵芬,李方根.引江济淮工程沿线环境地质问题分析[J].
中国水运,2018, 18(5): 174-176. [3]安徽省水利水电勘测设计院.引江济淮工程初步设计报告[R].
钢筋混凝土联系梁,如图 4 所示。 2.1.3 进行护坡设计
坡面为水泥改性土区域,下部不设瓜子片垫 层,在混凝土板分缝下铺设 0.5m 宽 500g/m2 土工 布 1 层,对于坡面为原状砂性土区域,在混凝土
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汪清 江淮沟通段切岭段复合高边坡稳定问题及加固措施
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胀土边坡采取以下措施。 2.1.1 换填土 + 排水措施
首先在弱膨胀土边坡预挖 1m,中膨胀土边坡 预挖 1.5m 土层,然后在坡面设置顺坡向塑料排水 盲沟,呈 Y 型布置,并在每阶平台处设置纵向盲沟, 盲沟直径为 200mm,然后采用排水管分段将盲沟
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图 6 崩解岩边坡处理典型图
土工布。在二级平台以上边坡,喷护厚 50mmC20 混凝土后,铺设 1 层土工布,浇筑排水沟,铺设 预制格式生态护坡。
经上述加固后的底部崩解岩边坡如图 6 所示。
3 结语
引江济淮工程江淮分水岭段渠道的地形和 水文地质复杂,极易因雨水冲刷或地表水入渗等 原 因 造 成 膨 胀 崩 解 岩 土 边 坡 失 稳 变 形。 对 该 渠 道 45+358 断面工程地址和水文地质情况进行了 分析,然后指出该段极易出现边坡失稳问题。因
1 研究断面的地质条件及其对边坡稳定的 影响
1.1 断面地质条件 1.1.1 水文地质条件[1]
江淮分水岭段地层以第四系上更新统黏性土、 白垩系粉砂质泥岩,或粉砂质泥岩与细粒砂岩互 层为主,岩土体含水性能差,在黏性土表层气候 影响带中存在上层滞水,在基岩裂隙风化带及构 造裂隙带中存在少量裂隙水。 1.1.2 工程地质条件
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图 5 膨胀土坡面防护布置图(左下图形为生态毯搭接详图)
2.2.2 设置格构梁和钢筋锚杆[5] 喷射混凝土完成后,在二级平台以下边坡坡
矿物颗粒较小,亲水性强,当水进入岩石的孔隙、 裂隙中时,引起岩石发生膨胀、软化,同时细小 岩粒的吸附水膜增厚,加剧了岩石体积的膨胀。 另外,崩解岩本身具有较大的孔隙率,具有因此 在风化作用、土体卸载或者干湿交替作用下,随 着边坡含水率循环变化极易引起岩石崩解,不利 于边坡稳定。
2 复合高边坡防护措施
2017. [4]阚延炬.引江济淮工程江淮沟通段崩解岩防护方案[J].江淮
水利科技,2017,(1): 17-18. [5]SL386-2007 水利水电工程边坡设计规范[S].
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图 2 45+358 断面工程地质横剖面图
手掰有砂感;下伏基岩主要为中等风化 ~ 新鲜粉、 细砂岩、夹砂质泥岩,棕红色,呈短柱状及柱状, 所夹泥岩手掰易碎。 1.2 地质条件对复合高边坡稳定的影响[3]
通过分析渠段工程地质条件可知,研究断面 的边坡类型主要为岩、土复合边坡,即边坡上部 覆盖层为膨胀土,边坡中部为全 ~ 强风化岩,边 坡下部为中等风化泥质粉砂岩。 1.2.1 膨胀土的影响
第 37 卷
云南水力发电
第3期
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江淮沟通段切岭段复合高边坡稳定问题及加固措施
汪 清
(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司,安徽 合肥 230088)
摘 要:江淮沟通段是引江济淮工程的关键段落,该渠段地形和水文地质复杂,渠段上部边坡主要是膨胀土,下部则是遇水崩解的软岩, 不利于边坡稳定。以江淮沟通段切岭段最深断面 45+358 为研究对象,详尽剖析了该断面的工程和水文地质条件及其存在的主要工程地 质问题,然后针对复合高边坡稳定问题提出了系统的解决方案。 关键词:江淮沟通段;切岭段最深断面;复合高边坡;地质问题;防护措施 中图分类号:TV223.3 文献标识码:B 文章编号:1006-3951(2021)03-0031-04 DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2021.03.007
面顺水流向每隔 3.2m 设置 1 道格构梁,垂直水流 向每级坡设置 5 道格构梁,格构梁宽 0.4m,深 0.6m,
格构梁交点处设置非预应力锚杆,锚杆长度 10m, 直 径 25mm。 然 后 在 格 构 梁 内 铺 设 1 层 φ 10mm 钢筋网,现浇厚 0.15mC20 混凝土面板,分缝尺 寸 为 4 ~ 6m, 分 缝 处 板 下 铺 设 0.5m 宽 500g/m2
鉴于分析边坡属于岩、土复合高边坡,因此 在边坡防护处理方法上要兼顾防止崩解和膨胀两 种措施。 2.1 对上部膨胀土边坡的加固措施
高边坡尤其是膨胀土边坡的稳定事关施工期 和运行期人员和船只安全,必须引起高度重视。 根据膨胀土特性,为防止上部膨胀土边坡因干湿 交替而产生变形,稳定边坡内突然含水率,对膨
内水体排出平台截水沟内,最后采用回填压实水 泥方式改性土进行表层覆盖。另外,由于坡顶膨 胀土出露,故在坡顶两侧各换填 13m 宽、1m 厚水 泥改性土。顶部膨胀土边坡坡面和坡顶处理方案 见图 3。 2.1.2 设置抗滑桩
图 3 膨胀土边坡坡面和坡顶处理图
由于边坡高度较大,故在在膨胀土边坡高度 15~18m 时打入单排桩,桩长 15m、间距 5m;在 膨胀土高度大于 20m 时,打入双排桩,上排桩桩 长 20m,间距 2.5m,下排桩桩长 15m,间距 5m, 桩底打到中部全~强风化岩区域,桩顶设置 C25