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軟土地基上灰壩滑坡治理措施優(yōu)化研究

文檔作者：魏迎奇，田繼雪，李維朝，蔡紅文檔來(lái)源：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月07日
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第10卷第2期 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào) v。1
． 10 N0．2
：! 蘭! 竺 ifut竺0f water R 。 d Hydmp。w Research June,2012
文章編號(hào)：1672—3031(2012)02—0132—04
軟土地基上灰壩滑坡治理措施優(yōu)化研究
魏迎奇，田繼雪，李維朝，蔡 紅
(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院巖土工程研究所，北京100048)
摘要：某貯灰場(chǎng)灰壩坐落在軟土地基上，運(yùn)行過(guò)程中灰壩下游坡多次發(fā)生滑動(dòng)。雖經(jīng)抗滑樁加錨桿進(jìn)行了治理
，
但依然觀察到變形跡象，如地面隆起等。針對(duì)此情況，本文在原有加固措施的基礎(chǔ)上考慮排滲和加固措施優(yōu)化分
析，制定出了合理適用的加固措施方案。研究表明，單純采用加固措施有時(shí)效果不突出，有效的排滲措施由于可
以顯著降低灰壩內(nèi)的浸潤(rùn)線高度，從而能夠更有效地提高灰壩的穩(wěn)定性，本實(shí)例研究可給相近工程加固提供有益
的借鑒。
關(guān)鍵詞：軟土地基；灰壩；加固；治理措施；優(yōu)化；排滲
中圖分類號(hào)：TV223．6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 研究背景
軟土地基具有透水性差、強(qiáng)度低和變形大等特點(diǎn)，故在軟土地基上建設(shè)灰壩時(shí)，軟土的低強(qiáng)度
和大變形會(huì)成為控制灰壩穩(wěn)定的重要因素n 。對(duì)于軟土地基上已建成的灰壩，在進(jìn)行變形分析時(shí)
， 應(yīng)
從滲流和穩(wěn)定的角度考慮軟土地基對(duì)灰壩穩(wěn)定的影響，從而在灰壩滑坡機(jī)制分析的基礎(chǔ)上制定合理
有效的治理措施。
某貯灰場(chǎng)灰壩在運(yùn)行過(guò)程中下游發(fā)生滑坡，經(jīng)抗滑樁加錨桿進(jìn)行了治理后，依然觀察到變形跡
象。本文針對(duì)該實(shí)例從灰壩運(yùn)行中的滲流和穩(wěn)定計(jì)算分析出發(fā)，對(duì)加固前后的滑坡變形機(jī)制進(jìn)行分
析，依據(jù)此提出適用的治理措施，從而保證灰壩的安全運(yùn)行，同時(shí)該實(shí)例的研究也可為相近工程提
供有益的借鑒意義。
2 工程概況
某貯灰場(chǎng)為一面靠山、三面圍堤的半平原型灰場(chǎng)，
31．3m，灰湖南面最大標(biāo)高49．8m，其平面布置圖如圖1，
其壩基存在的軟弱淤泥層進(jìn)行加固處理，導(dǎo)致其在
運(yùn)行過(guò)程中，灰壩下游坡多次發(fā)生滑坡。最近的一
次較大滑坡發(fā)生在2006年5月15日，位置樁號(hào)為0+
450-0+570?；露慰傆?jì)長(zhǎng)120m。同年，對(duì)滑坡采用
抗滑樁進(jìn)行治理，抗滑樁分兩排呈梅花型布置，樁
長(zhǎng)25m，間距1．4m，排距2．Om，樁底深入強(qiáng)風(fēng)化基
巖并進(jìn)行壓漿處理?？够瑯妒┕ね瓿珊?，發(fā)現(xiàn)樁頂
部仍有位移，因此又在樁頂加帽梁和斜錨桿，帽梁
厚度600mm，寬2m。采取這些措施后抗滑樁頂部位
移基本得到控制。
始建于1978年，圍堤總長(zhǎng)2 007m，堤頂標(biāo)高
典型斷面如圖2所示。在初建時(shí)， 由于未對(duì)
圖1 某貯灰場(chǎng)平面布置
收稿日期：2Ol1-05—31
基金項(xiàng)目： 國(guó)家十一五科技支撐項(xiàng)目“2009BAK56B04”
作者簡(jiǎn)介：魏迎奇(1964一)，男，河北柏鄉(xiāng)人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事巖土工程研究。E-mail：weiyq@iwh—om
一132 —
軟土地基上灰壩滑坡治理措施優(yōu)化研究 魏迎奇 田繼雪 李維朝 蔡 紅
觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2007年2月到2007年11月壩頂最大累積沉降量為9em，表明沉降已趨穩(wěn)定。雖
然經(jīng)處理后灰壩外坡至今未再發(fā)現(xiàn)明顯的滑動(dòng)現(xiàn)象，但2006-2007兩年間，在距下游堤腳lOm左右
處的埋于地下的回水管有6處接口發(fā)生張裂，其中2006年有2處，2007年為4處，表明堤基下的淤泥
層尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
一級(jí)灰壩
三瘟
3 治理措施分析
堤基淤泥層
圖2 典型斷面
3．1 治理措施初步分析 該灰壩滑坡段位于古河道位置，壩基淤泥質(zhì)黏土層埋藏較淺，且厚度較
大，其下部砂礫石地層埋深20—23m，其典型地質(zhì)剖面圖如圖3。初建時(shí)沒(méi)有對(duì)軟弱壩基進(jìn)行加固處
理是灰壩發(fā)生滑坡的主要原因。雖然后來(lái)采用抗滑樁進(jìn)行了處理，但由于淤泥質(zhì)黏土層長(zhǎng)年位于自
由水位之下，固結(jié)程度低，可塑流動(dòng)性強(qiáng)，加之抗滑樁處理范圍有限，所以治理效果并不明顯。
軟土地基加固處理方式一般分為兩種 ，一是直接提高地基的承載力，二是通過(guò)降低灰壩內(nèi)浸潤(rùn)
線的方式間接達(dá)到提高灰壩穩(wěn)定性的目的。基于此認(rèn)識(shí)，本次加固處理一方面在已完成的抗滑樁兩
側(cè)布置攪拌樁，提高壩基的承載力。另一方面在壩體內(nèi)部設(shè)置排滲設(shè)施，降低壩身浸潤(rùn)線，以提高
灰壩邊坡的抗滑穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性。
圈填筑土
E二二]軟土
固黏土
圖粉土
板巖
團(tuán)中砂
豳圓礫土
圜卵石土
圜細(xì)砂
圈粉煤灰
圖3 地質(zhì)剖面
壩基攪拌樁布置如圖4所示，分布在抗滑樁兩側(cè)，計(jì)人已經(jīng)施工的抗滑樁處理寬度2m，總處理
寬度不小于lOm，相應(yīng)置換率不小于0．15，樁體伸人壩基底部圓礫土層2～3m，單根總長(zhǎng)約20m左
右。在壩體內(nèi)部下游壩腳的位置布置不小于4m的水平排滲，在水平排滲出口設(shè)置反濾保護(hù)并修建排
水溝。
圖4 灰壩攪拌樁布置
3．2 排滲措施優(yōu)化計(jì)算分析 滲流計(jì)算各材料分區(qū)的參數(shù)值通過(guò)地勘報(bào)告和室內(nèi)試驗(yàn)成果確定，如
表1所示。本次滲控措施選擇排滲和防滲相結(jié)合的方式，壩體防滲措施采取攪拌樁防滲幕墻，以降低
一133 —
軟土地基上灰壩滑坡治理措施優(yōu)化研究 魏迎奇 田繼雪 李維朝 蔡 紅
因壩體滑坡而導(dǎo)致的薄弱區(qū)域滲流作用。而排滲則選擇在壩體內(nèi)部布置水平排滲設(shè)施，并通過(guò)優(yōu)化
計(jì)算確定水平排滲的長(zhǎng)度。依據(jù)該灰壩特征，按長(zhǎng)度1lm、8m、6m、4m和0m共5種情況進(jìn)行優(yōu)化
計(jì)算。圖5是設(shè)置水平排滲前后壩體滲流場(chǎng)分布圖，從圖5中可以看出，當(dāng)?shù)腆w內(nèi)設(shè)置了水平排滲設(shè)
施后，堤體內(nèi)浸潤(rùn)線位置有所下降，下降的程度與水平排滲設(shè)施的長(zhǎng)度有關(guān)，水平排滲設(shè)施越長(zhǎng)浸
潤(rùn)線位置下降的越低。但選擇排滲設(shè)施的長(zhǎng)度僅靠滲流計(jì)算是不夠的，最終還需結(jié)合邊坡穩(wěn)定計(jì)算
才能做出合理優(yōu)化的判斷。
表1 各材料分區(qū)滲透系數(shù)值 水平排滲1lm
圖5 灰壩計(jì)算斷面不同排滲條件運(yùn)行滲流場(chǎng)
3．3 加固措施優(yōu)化計(jì)算分析 壩基淤泥層在壩身重量下的固結(jié)過(guò)程取決于淤泥本身的透水特性和所
處的地質(zhì)邊界條件，有時(shí)可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期。對(duì)于本工程而言，雖然壩體已建成近30
年，但從2007年地勘情況看壩體下多數(shù)部位的淤泥層還未完成固結(jié)，因此加固優(yōu)化計(jì)算應(yīng)選擇合理
的控制工況。一般情況下，對(duì)于未完成固結(jié)的淤泥層邊坡穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)采用總應(yīng)力法 ，當(dāng)淤泥層固結(jié)
完成后達(dá)到穩(wěn)定滲流期，淤泥的強(qiáng)度會(huì)提高，對(duì)將來(lái)淤泥固結(jié)完成后的穩(wěn)定滲流期的邊坡穩(wěn)定計(jì)算
應(yīng)采用有效應(yīng)力法計(jì)算。本壩段灰壩限制貯灰高程為29．Om，限制貯灰高程遇設(shè)計(jì)洪水位為30．6m。
淤泥層固結(jié)完成的穩(wěn)定滲流期各運(yùn)行工況的最小安全系數(shù)普遍高于淤泥固結(jié)期，因此加固時(shí)選擇固
結(jié)期為控制工況。高置換率可以提高復(fù)合地基的強(qiáng)度指標(biāo) ，有利于壩體的整體穩(wěn)定。對(duì)于本壩段置
換率選擇0．15，壩體的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)即能滿足規(guī)范要求，因此，加固方案的優(yōu)化主要是對(duì)加固
范圍進(jìn)行選擇，依據(jù)已掌握的資料和排滲措施優(yōu)化計(jì)算分析結(jié)果，選擇處理范圍6m和8m兩種情
況。考慮處理范圍為6m時(shí)，選擇堤腳上游5m，下游lm。考慮處理范圍8m，其位置分布分別為在堤
腳下游側(cè)，堤腳上游5m下游3m，堤腳上游6m，上游2m。
計(jì)算采用的強(qiáng)度參數(shù)如表2，計(jì)算工況見(jiàn)表3，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。
通過(guò)對(duì)不同加固范圍的抗滑穩(wěn)定比較計(jì)算，當(dāng)上游處理范圍小于6m時(shí)，滑動(dòng)面出現(xiàn)在堤體，當(dāng)
其為6m時(shí)，當(dāng)處理寬度小于lOm時(shí)滑動(dòng)面經(jīng)過(guò)壩體下的淤泥層屬于深層滑動(dòng)。當(dāng)總處理寬度小于
lOm時(shí)滑弧經(jīng)過(guò)堤體下的淤泥層屬于深層滑動(dòng)。最終采用攪拌樁加固處理范圍8m，抗滑樁上游側(cè)
6m，下游側(cè)2m，計(jì)入抗滑樁2m，合計(jì)lOm，如圖6。
表2 邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用的有效強(qiáng)度指標(biāo) 表3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算工況
弩處理范圍，m
1 6 5 1
2 8 0 8
3 8 5 1
4 8 6 2
表4 設(shè)計(jì)洪水位條件下固結(jié)期邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果
· - - — — 134 ---——
軟土地基上灰壩滑坡治理措施優(yōu)化研究 魏迎奇 田繼雪 李維朝 蔡 紅
4 結(jié)論和建議
處理范圍8m
圖6 不同處理規(guī)模固結(jié)期最危險(xiǎn)滑裂面位置
本文以某電廠軟土地基上灰壩滑坡的治理措施優(yōu)化為實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算分析，從該實(shí)例的研究中
可以得出以下結(jié)論：(1)針對(duì)該實(shí)例，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算分析，確定了最終治理方案，即攪拌樁范圍在抗
滑樁的上游側(cè)布置范圍為6m，在其下游側(cè)布置范圍為2m，計(jì)人抗滑樁總處理寬度10m；壩體內(nèi)水平
排滲設(shè)施長(zhǎng)度6m，水平排滲出口設(shè)置反濾保護(hù)并修建排水溝。(2)對(duì)于軟土地基灰壩而言，設(shè)置有
效的排水措施，可以顯著降低運(yùn)行期灰壩內(nèi)部浸潤(rùn)位的高度，從而提升灰壩的穩(wěn)定性。(3)合理的加
固治理措施不僅會(huì)提升灰壩的安全系數(shù)，還會(huì)改變最?；〉奈恢?。(4)本實(shí)例的軟土地基灰壩滑坡
治理措施優(yōu)化給同類工程提供了有益的借鑒意義。
參 考 文 獻(xiàn)：
陳曉平，吳起星．滲流作用下軟土地基心墻壩穩(wěn)定性分析[J]．巖土力學(xué)，2007，28(7)：1376—1380
趙山，金同稷，李玉琦．土石壩的壩基處理[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2006：282—284．
周景星，等．邊穩(wěn)定分析的總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1992：259—273．
殷宗澤，龔曉南．地基處理工程實(shí)例[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2000：10—11．
李今漢，馮楚生．粉噴樁技術(shù)在加固岳陽(yáng)長(zhǎng)江干堤中的應(yīng)用[J]．人民長(zhǎng)江，1999，30(5)：31—33．
Research on the optim um treatm ent of anti-slide of flyash dam on soft foundations
WEI Ying—qi，TIAN Ji—xue，
(Department ofGeotechnieal Engineering，
LI W ei-chao， CAI Hong
IWHR，Beifing 100048，China)
Abstract： Many landslides occurred on operation of the flyash dam in an electric power plant on soft foun·
dations． Though stake—anchor used in many anti—landslide， deformation and displacement have been ob—
served such as land upheava1．Based on primary treatments， optimum treatments of seepage draining and reinforcement
have been analyzed， and comprehensive reinforcement programs have been proposed． Resuhs
show the simple reinforcement treatment can not prevent the landslide effectively sometimes， and efective
seepage draining can decrease the height of saturation line and improve stability of flyash dam．This research
method has significant reference value for similar projects．
Key words： soft foundation； flyash dam ； reinforcement； treatments； optimum； seepage draining
(責(zé)任編輯：李琳)
一135 —

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