抗滑樁與錨索框架梁在滑坡治理中的綜合應(yīng)用

魏松濤 于軍

摘 要：文章以達(dá)陜高速公路清溝灣滑坡為例，對設(shè)計(jì)方案的比選過程進(jìn)行分析，介紹了抗滑樁與預(yù)應(yīng)力錨索框架梁在滑坡治理中的綜合應(yīng)用，為山區(qū)高速公路滑坡治理提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：清溝灣滑坡；滑坡治理；抗滑樁；預(yù)應(yīng)力錨索框架梁

前言

山區(qū)高速公路修建中，由于路基的開挖，常誘發(fā)滑坡。對滑坡的治理，應(yīng)結(jié)合安全美觀、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。預(yù)應(yīng)力錨索在80年代開始引入滑坡治理，它與傳統(tǒng)的抗滑工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合，受力合理，充分發(fā)掘了結(jié)構(gòu)物的支擋潛力，具有施工機(jī)械化程度高、施工進(jìn)度快、工藝靈巧、對邊坡擾動小、結(jié)構(gòu)合理等顯著優(yōu)點(diǎn)[1]。文章結(jié)合達(dá)陜高速公路清溝灣滑坡的治理工程，對設(shè)計(jì)方案的比選過程進(jìn)行分析，介紹抗滑樁與預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理中的綜合應(yīng)用。

1 工程概況[2]

清溝灣滑坡位于四川省達(dá)陜高速公路LK22+460～LK22+640左側(cè)，全長約180m，場地處于斜坡地帶，東高西低。區(qū)段地貌形態(tài)呈圈椅狀，上部有錯(cuò)落平臺，植被茂密，屬剝蝕低山地貌。清溝灣滑坡所處坡面地層從新到老依分布有：①碎石土（Q4el+dl）：黃褐色，松散～中密，局部含少量灰?guī)r角礫，鉆孔揭示最大厚度約20.0m。②泥質(zhì)灰?guī)r（T2b）：青灰色，薄-厚層狀構(gòu)造，微晶結(jié)構(gòu)，礦物成分以方解石為主，強(qiáng)風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，多呈碎塊；中風(fēng)化帶巖石較完整，強(qiáng)度較高，屬較堅(jiān)硬巖，溶洞等溶蝕現(xiàn)象較發(fā)育。

清溝灣滑坡是由于施工開挖路塹而引起的工程淺層滑坡，滑體體積約11.2萬m3，屬中型滑坡，滑坡剪出口在開挖的線路位置，已經(jīng)呈鼓起狀，中部裂縫較發(fā)育，裂縫寬度30～300cm，深度1～3m，臺階明顯，局部呈負(fù)地形，后緣為陡坎。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》推薦的滑坡穩(wěn)定性計(jì)算公式計(jì)算本滑坡的穩(wěn)定系數(shù)，清溝灣滑坡在天然狀態(tài)下K=1.025～1.245，為欠穩(wěn)定狀態(tài)，飽水狀態(tài)下K=0.798～0.958，為不穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)階段上緣已出現(xiàn)裂縫，已經(jīng)產(chǎn)生滑動，并且有擴(kuò)大的趨勢，因此需采取必要的治理措施。

2 清溝灣滑坡治理方案的比選[3]

綜合考慮清溝灣滑坡的工程地質(zhì)條件和特點(diǎn)， 結(jié)合以往的研究和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用挖方卸載、抗滑支擋、錨索加固、排水工程等綜合治理方法，共設(shè)計(jì)了兩種治理方案：

2.1 方案一

本方案的治理原則為“部分卸載+支擋+防排水”。初步擬定的邊坡坡率和分級高度為：第1級坡率采用1：1，第2～4級采用1：1.25，第5～6級采用1：1；分級高度采用8.0m；平臺寬度采用2.0～3.0m。

根據(jù)初擬的邊坡斷面形式和工程地質(zhì)調(diào)查，本滑坡采用剩余下滑力法對滑坡推力進(jìn)行計(jì)算，各項(xiàng)參數(shù)選取和計(jì)算結(jié)果見表1：

表1 方案一滑坡各斷面計(jì)算表

注：安全系數(shù)天然狀態(tài)下取1.25；飽水狀態(tài)下取1.15。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，本方案選擇了抗滑樁支擋坡體和錨索框架梁加固坡體的綜合治理措施。以下滑力最大斷面LK22+560斷面為例，第2～4級布設(shè)了錨索（桿）框架梁防護(hù)，其中預(yù)應(yīng)力錨索（4束鋼絞線，設(shè)計(jì)錨固力400kN）共14根，縱向間距為3.5m，可承受下滑力1376kN，其余1151.9kN下滑力均需由抗滑樁承擔(dān)，并以此計(jì)算出抗滑樁的尺寸、間距和配筋。

最終方案一的防護(hù)形式為（見圖1）：在第1級邊坡平臺處設(shè)置1.8×2.4m錨索抗滑樁，樁長14.0m，樁間距6.0m，樁前第1坡面采用窗孔式護(hù)面墻防護(hù)，其余坡面采用錨索（桿）框架梁防護(hù)。排水措施為：邊坡平臺設(shè)置平臺排水溝，通過急流槽排至涵洞。

2.2 方案二

本方案的治理原則為“部分卸載+抗滑支擋+填土反壓+防排水”。初步擬定的邊坡坡率為，第1級坡率為1：1（坡面與抗滑樁之間填土反壓），第2～6級坡率為1：1.25；分級高度除第一級為12.0m，其余均為8.0m；邊坡平臺2.0～3.0m。

圖1 方案一典型斷面

根據(jù)初擬的邊坡斷面形式和工程地質(zhì)調(diào)查，各項(xiàng)參數(shù)選取和計(jì)算結(jié)果見表2：

表2 方案二滑坡各斷面計(jì)算表

注：安全系數(shù)天然狀態(tài)下取1.25；飽水狀態(tài)下取1.15。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，本方案選擇了填土反壓、抗滑樁支擋坡體和錨索框架梁加固坡體的綜合治理措施。以下滑力最大斷面LK22+560斷面為例，第2～3級布設(shè)了錨索框架梁防護(hù)，其中預(yù)應(yīng)力錨索（6束鋼絞線，設(shè)計(jì)錨固力600kN）共8根，縱向間距為3.5m，可承受下滑力1179.4kN，其余1022.3kN下滑力均需由抗滑樁承擔(dān)，并以此計(jì)算出抗滑樁的尺寸、間距和配筋。

圖2 方案二典型斷面

最終方案二的防護(hù)形式（見圖2）為：第一級坡腳處設(shè)置2.0×3.0m錨索抗滑樁，樁頂與第一級平臺之間填土反壓，樁長22m，間距6m；第2～3級坡面采用錨索框架梁植草防護(hù)；第4級采用錨桿框架梁植草防護(hù)；第5～6級坡面采用掛鐵絲網(wǎng)植草防護(hù)。排水措施為：邊坡平臺設(shè)置平臺排水溝，通過急流槽排至涵洞。

2.3 方案比選

方案一和方案二的工程數(shù)量和造價(jià)如表3所示：

從表中可以看出，由于方案二削坡較少并采取了樁后填土反壓，故挖方數(shù)量比方案一少，僅為方案一的61.4%；由于方案二采取了較大尺寸的抗滑樁，造成了支擋規(guī)模為方案一的2.65倍，雖坡面防護(hù)工程方面錨索較方案一短了4614m，錨桿短了1340m，窗孔式護(hù)面墻少了1596.0m3，但整體支擋、防護(hù)工程規(guī)模仍然比方案一大；此外排水工程二者都采取了“平臺截水溝+急流槽”的解決方案，總體數(shù)量大致相當(dāng)。由于以上土方、支擋防護(hù)、排水工程數(shù)量上的差異，最終方案一的總造價(jià)為1682.714萬元，相比方案二的2518.071萬元，便宜了835.357萬元。

從滑坡治理效果方面來看，二者均徹底根治了滑坡對路基邊坡和行車安全的危害，但方案一抗滑樁埋入坡體，景觀效果較好，行車舒適，方案二抗滑樁懸臂過長，景觀效果較差，行車略感壓抑。

從施工難易性來看，方案一可采取逐步削坡，逐級防護(hù)的施工步驟，最后采取跳樁逐節(jié)開挖施工抗滑樁，施工風(fēng)險(xiǎn)相對較小，工期短。方案二也可采取逐步削坡，逐級防護(hù)的施工步驟，但最后施工抗滑樁時(shí)需樁前填土反壓，且由于懸臂較長，存在塌孔風(fēng)險(xiǎn)，施工難度較大，工期較長。

綜合以上各個(gè)方面，清溝灣滑坡治理最終選取了方案一的“部分卸載+支擋+防排水”綜合整治措施。

3 結(jié)束語

3.1 該滑坡治理工程綜合運(yùn)用了抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索整治方案，自2011年5月竣工到現(xiàn)在，滑坡體及周圍均未出現(xiàn)新的變形、裂縫跡象，很好地達(dá)到了預(yù)期效果。

3.2 采用錨索框架梁與抗滑樁相聯(lián)合的抗滑結(jié)構(gòu)治理滑坡體，其受力狀態(tài)更加合理，可以大大減小抗滑樁樁身截面尺寸和配筋率，經(jīng)濟(jì)效益和處理效果均達(dá)到最佳。

3.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工機(jī)械化程度較高，工程量小、進(jìn)度快。同時(shí)，與其結(jié)合的工程抗滑結(jié)構(gòu)，在施工時(shí)可以減少對滑體的擾動，有利于滑體的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]Ghebretensae Naizghi，于清楊.高速公路滑坡治理方案優(yōu)化[J].世界地質(zhì)，2002，21（1）：67-70.

[2]路澤民，李永利，寧振民.萬源（陜川界）至達(dá)州（徐家壩）高速公路LK22+380～LK22+830左側(cè)邊坡勘察報(bào)告[R].西安，西安中交公路巖土工程有限責(zé)任公司，2011.

[3]魏松濤，于軍，吳振國.萬源（陜川界）至達(dá)州（徐家壩）高速公路LK22+380～LK22+830左側(cè)上邊坡設(shè)計(jì)[R].西安，中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2011.

作者簡介：魏松濤（1982-），男，陜西白水人，2007年畢業(yè)于長安大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事路基、路面工程設(shè)計(jì)研究工作。