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1工程概況
某移民安置點建設場地位于關中盆地西北緣黃土丘陵區老滑坡的中部地段,圈椅狀地形較明顯,坡體上小型沖溝發育,因平整場地在西側形成了寬約200m、高5-8.0m、坡度約750的人工高陡邊坡,邊坡開挖后邊坡局部多次發生滑塌、坡腳有多處泉水出露。邊坡距房屋距離僅5-8m,一旦失穩直接威脅坡下40戶163人生命財產安全。根據邊坡現狀,某院對該邊坡進行了勘察和應急治理設計并由該院完成了擋墻施工。根據勘察報告,場地地層由人工填土、粉質粘土、礫巖組成。粉質粘土結構疏松、裂隙發育、土體呈“塊體”結構,礫巖為泥質膠結,傾向和坡向相同。勘察期間,多個鉆孔中見穩定的地下水位,水位埋深5-10m,人工邊坡坡腳分布有多處泉水。根據設計圖紙,該段邊坡采用重力式擋墻和地表排水綜合治理方案,擋墻凈高度3.0-7.0m,采用M7.5漿砌片石砌筑,墻趾臺階寬度1.0m,墻趾高度0.5m,基礎埋深0.5m,頂寬0.8m,面坡坡率1∶0.2,背坡坡率1:-0.2,基礎下設置0.5m厚的3∶7灰土墊層,墻頂和墻底設置排水溝,墻體設按間距2.0m設置泄水孔,墻后設30cm厚的反濾層。擋墻于2009年9月完成,2010年4月雨后墻后2m范圍內出現裂縫,之后對裂縫進行了回填;6月6日至10日暴雨后,擋墻在墻高3-5m范圍內出現鼓脹變形,坡腳出現冒水現象,頂部平臺距墻頂約2-10m范圍內,形成多條長約20-50m、寬約5-10mm的弧形裂縫;6月24日裂縫已擴展到距墻頂15m范圍,擋墻裂縫和鼓脹變形加劇,筆者提出了“回填裂縫、完善排水系統”等應急處理措施,可惜未引起足夠的重視;2010年7月23日強降雨后中部偏北30m長范圍內的擋墻倒塌,所幸倒塌前已對人員進行了撤離,未造成人員傷亡事故。
2擋墻變形及倒塌原因分析
2.1施工缺陷
2.1.1擅自移動擋墻位置,回填土質量差原設計擋墻緊靠坡腳,施工時施工單位擅自將墻向前移動2-3m,致使墻后回填土范圍和厚度增大,加之回填土質量差,致使墻后主動土壓力增大。根據地面變形特征分析結合調查結果認為:填土土體松散、壓實系數不滿足要求,固結沉降過程中因變形不均勻產生裂縫,大量裂縫為雨水下滲提供了通道,雨水下滲致使土體飽和、強度降低、水土壓力增大,致使擋墻產生裂縫、鼓脹、位移現象。
2.1.2墻背反濾層不符合設計規范要求從現場調查結果看,屋后坡腳滲水嚴重,擋墻墻面潮濕局部滲水,而擋墻泄水孔基本無水,說明擋墻墻后未設置濾水層或不符合設計要求,倒塌后斷面揭示根本未做反濾層,致使無法將坡體中的水從泄水孔排出,致使土體飽和,水土壓力增加。
2.1.3砌筑砂漿強度低,砂漿不飽滿邊坡變形前期,筆者會同建設單位檢查時發現砂漿強度較低,砂漿中基本無水泥;在變形中期,墻面出現鼓脹,局部出現掉塊,脫落的砂漿可輕易扳斷,證明砂漿強度很低,不滿足設計要求,但施工及監理單位現場技術人員一再堅持整體質量合格,擋墻不可能倒塌,擋墻變形是因為設計缺陷造成的。擋墻倒塌后斷面揭露情況可知砌石上基本無砂漿,墻體上分布有大量的空洞,砂漿呈粉末狀,砂漿強度很低,砂漿強度和飽滿度不滿足設計及規范要求。
2.2設計缺陷
2.2.1未充分考慮地下水的作用該場地位于老滑坡的中部地段,圈椅狀地形明顯,有利于大氣降水的匯集;受老滑坡的影響,土體中的裂隙發育程度和發育特征也各不相同,故坡體含水極不均一。總體上地下水主要賦存于粉質粘土中,沿下伏的礫巖(相對隔水層)頂面排泄,當粉質粘土夾砂卵石透鏡體或鈣板時,局部可形成上層滯水,開挖坡腳破壞了其原有的排泄系統,沿坡腳或局部相對隔水層以下降泉的形式排泄,對邊坡穩定極其不利。
2.2.2未完善截排水系統場地總體地形為:倒塌地段擋墻頂部約8-15m范圍為一平臺,平臺后為通村公路,公路邊修建有未襯砌的排水溝,邊坡變形嚴重地段距離墻頂15m處有1排水管,該排水管和通村公路的簡易排水溝連接,公路后為丘陵地貌,正對邊坡變形嚴重地段為一小型沖溝。從管道口水流沖刷痕跡分析,該場地匯水面積較大,通村公路及平臺的修建破壞了原有排水系統,地表水匯流沿通村公路簡易排水溝排泄,通過管道全部排放于擋墻后的平臺上,而平臺因填土下沉地勢較低,水流無法進入擋墻后的排水溝,致使水無法順利排出,全部匯集于平臺上,大量雨水沿裂縫下滲,致使土體飽和、強度降低、水土壓力增大,最終導致擋墻產生裂縫、鼓脹、倒塌現象。
2.2.3計算模型和計算參數選取不盡合理擋墻倒塌地段原邊坡高度為3.5-4m,為保證墻頂高度統一,需進行大面積的人工回填,回填土厚度達3-3.5m,地層具“雙層結構”特征,計算模型選取時未考慮地下水的作用及地層“雙層結構”的特征,未充分考慮填土和粉質粘土土質結構疏松、強度較低的特征,計算參數數值偏高,得出邊坡整體穩定的錯誤結論,事實上進行《勘察設計報告》專家評審時,部分專家曾提出異議,可惜未引起勘察設計單位的重視。
2.2.4設計人員缺乏經驗,未進行動態設計該工程施工過程中已暴露了部分問題,擋墻出現變形后于2010年4月即將“設計和施工均存在缺陷、擋墻隨時都會倒塌”的調查結論及時通知了設計單位,可惜設計單位將精力放在了如何推卸責任上,一再堅持設計無過失,擋墻是穩定的,錯過了最佳加固或排險時機。
3經驗教訓
(1)山區地質災害治理項目的地質環境異常復雜,對其認識也是循序漸進的,勘察設計單位要擴大勘察范圍、重視工程地質測繪,查明災害類型及結構特征,查明災害區工程地質和水文地質條件。
(2)類視工程設計時,設計單位設計首先應考慮完善截排水措施。
(3)應重視“地質分析”,只有建立了正確的“地質模型”,才可能得到可靠的計算結果,才能確保工程的安全。
(4)施工單位要加強質量管理,配備符合要求的技術人員,加強施工人員的素質教育和知識培訓,加強過程控制和工序管理,確保施工質量。
(5)當發現質量事故苗頭時,各單位應加強協作,及時采取應急措施確保人民生命財產安全。
作者:朱有祿楊鵬單位:中國有色金屬工業西安勘察設計研究院