西部某滑坡的治理及圓形抗滑樁的運(yùn)用

■龔曉星 陳延偉 舒海明

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴陽(yáng) 550022）

0 引言

西部某高速公路K11+650～K11+860 段路基，2014年7 月施工單位開(kāi)挖邊坡過(guò)程中，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，邊坡后側(cè)山體發(fā)生整體開(kāi)裂，形成多條張拉裂縫，坡體產(chǎn)生滑坡。經(jīng)過(guò)補(bǔ)充勘察，針對(duì)該邊坡不同段落的地質(zhì)情況進(jìn)行穩(wěn)定性分析，以確定相應(yīng)防護(hù)措施，在保證工程順利運(yùn)行的同時(shí)最大限度節(jié)約工程投資，科學(xué)運(yùn)用非均布配筋的圓形抗滑樁對(duì)滑坡進(jìn)行有效支擋。

1 工程概況

1.1 地層巖性

滑坡區(qū)上覆地層為第四系殘坡積層（Qel+dl）褐色、褐黃色粉質(zhì)粘土夾塊石，分布在整個(gè)滑坡體上，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）中厚層狀灰?guī)r、薄～中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及泥巖。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔南臺(tái)陷貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)東端，據(jù)《貴州省區(qū)域地質(zhì)志》[1]、地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果、鉆探資料綜合分析，附近發(fā)育有非活動(dòng)性區(qū)域斷層FX及次生斷層F1，F(xiàn)X斷層傾向南南東（約145°），傾角約50°，為逆斷層，斷層的上盤(pán)地層綜合產(chǎn)狀為140°∠52°，斷層的下盤(pán)地層綜合產(chǎn)狀為320°∠63°；F1 斷層傾向約350°，傾角約85°，為逆斷層，斷層的上盤(pán)地層綜合產(chǎn)狀為320°∠63°，斷層的下盤(pán)地層綜合產(chǎn)狀為308°∠55°。受兩斷層影響，場(chǎng)區(qū)巖體擠壓變形嚴(yán)重，巖體破碎，節(jié)理很發(fā)育，節(jié)理產(chǎn)狀主要有233°∠52°，85～°∠55°兩組，節(jié)理間距200～500mm。路線走向基本與地質(zhì)構(gòu)造一致，因而局部地段形成順向邊坡，直接影響邊坡穩(wěn)定。

1.3 地形、地貌

滑坡區(qū)位于貴州高原腹地，區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏大，地表受構(gòu)造剝蝕、溶蝕作用強(qiáng)烈，附近海拔899.6～1034.2m，相對(duì)高差134.6m，路段穿越滑坡體中下部。路段軸線地表高程在936.18～960.22m 之間，相對(duì)高差24.04m。路段區(qū)內(nèi)地表可見(jiàn)基巖出露，植被不發(fā)育。為構(gòu)造剝蝕、溶蝕型低山地貌。

1.4 水文地質(zhì)

滑坡區(qū)地下水類型主要為松散覆蓋層內(nèi)的孔隙水及強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)基巖裂隙水、溶蝕裂隙水，松散覆蓋層空隙大、強(qiáng)風(fēng)化巖石風(fēng)化節(jié)理裂隙、溶蝕裂隙發(fā)育，導(dǎo)水性較好，灰?guī)r為含水巖組，據(jù)地表調(diào)查，滑坡未見(jiàn)泉眼出露，鉆探未測(cè)得穩(wěn)定地下水位，場(chǎng)區(qū)地下水埋藏較深。滑坡區(qū)地下水主要為大氣降水、地表水補(bǔ)給，地下水整體由西向東排泄，兩岸較高山體向中間低洼地帶徑流?；聟^(qū)為煤系地層區(qū)，地下水埋藏較深，無(wú)法采集地下水樣，未能進(jìn)行水樣分析試驗(yàn)，根據(jù)工程類比，場(chǎng)區(qū)地下水具有弱腐蝕性。

1.5 原設(shè)計(jì)及施工情況簡(jiǎn)介

邊坡原設(shè)計(jì)按硬質(zhì)巖邊坡設(shè)計(jì)，1∶0.75 放坡，坡面設(shè)置錨桿框架防護(hù)。開(kāi)挖便道時(shí)發(fā)現(xiàn)出露炭質(zhì)頁(yè)巖，進(jìn)行補(bǔ)充地勘并在第1 級(jí)設(shè)擋墻支擋，其上按1∶1～1∶2.5的坡比放緩邊坡，坡面采用錨桿框架和拱形骨架防護(hù)。2014 年7 月路基開(kāi)挖成型，因未及時(shí)實(shí)施坡面防護(hù)，炭質(zhì)頁(yè)巖長(zhǎng)時(shí)間暴露風(fēng)化，加上受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，坡體上炭質(zhì)泥巖發(fā)生軟化，后側(cè)山體發(fā)生整體開(kāi)裂，第1級(jí)坡面明顯鼓出，邊坡整體失穩(wěn)。

2 滑坡特征

該滑坡沿線路方向210m，滑坡軸線水平長(zhǎng)度約130m，滑體厚10～25m，平均厚度約15m，主要為粘土、碎塊石土及破碎巖體；受路基開(kāi)挖切腳及前期連續(xù)大暴雨影響，產(chǎn)生滑動(dòng)，滑坡面積約1.9 萬(wàn)㎡，滑坡體積約29.8 萬(wàn)m3。按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[2]的分類，該滑坡為一中型巖石滑坡。

滑坡范圍及鉆孔布置見(jiàn)圖1。

圖1 滑坡平面圖

3 滑坡形成機(jī)理分析

該滑坡屬中型-牽引式-巖質(zhì)滑坡，滑坡區(qū)覆蓋層為粉質(zhì)粘土，局部含碎石，可～硬塑狀；下伏基巖為二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）煤系地層灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖及泥巖等。場(chǎng)區(qū)有2 條斷層通過(guò)，受斷層影響，巖體破碎，巖石風(fēng)化較為強(qiáng)烈，場(chǎng)區(qū)巖體產(chǎn)狀凌亂，總體以順層為主。該邊坡為順向坡。邊坡前進(jìn)行施工切腳開(kāi)挖后，破壞了原坡體的平衡條件，加之近期連續(xù)降雨，導(dǎo)致坡體內(nèi)巖土物理力學(xué)指標(biāo)變差，上部山體在其自重作用下產(chǎn)生滑動(dòng)，形成滑坡。滑坡體后緣裂縫在較短時(shí)間內(nèi)已基本閉合形成圈椅狀。由于坡體產(chǎn)生滑動(dòng)，整個(gè)滑坡體已與后部山體產(chǎn)生分裂，于后緣形成1～5m 寬的大裂縫，其深度最大達(dá)10m。該滑坡正處于慢速滑動(dòng)狀態(tài)。

4 滑坡穩(wěn)定性分析及下滑力計(jì)算

根據(jù)補(bǔ)充勘察結(jié)果，本次滑坡為一中型巖石滑坡，以順層滑動(dòng)為主的牽引式滑坡。綜合地質(zhì)調(diào)繪、工程類比、參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》[3]以及室內(nèi)試驗(yàn)資料和反算結(jié)果，得到滑坡區(qū)巖土體物理力學(xué)指標(biāo)（表1）。

表1 場(chǎng)地主要巖土層的物理參數(shù)

K11+650～+720 段滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)：C=8kPa，φ=15.8°，當(dāng)K=1.2 時(shí)，剩余下滑力N=1100kN。

K11+740～+860 段滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)：c=10kPa、φ=17.7°，當(dāng)K=1.2 時(shí)，剩余下滑力N=2564kN。

5 滑坡治理工程措施

5.1 K11+650～K11+720 段

典型滑坡工程地質(zhì)橫斷面見(jiàn)圖2。

圖2 K11+650～K11+720 段典型工程地質(zhì)橫斷面圖

坡體上部已無(wú)清方條件，坡體發(fā)生變形后立即采取臨時(shí)反壓等措施，滑坡下滑力較大，需設(shè)置抗滑樁進(jìn)行支擋，但矩形抗滑樁只能采取人工進(jìn)行開(kāi)挖，考慮滑坡正在蠕動(dòng)變形過(guò)程中，在滑坡坡腳腳人工開(kāi)挖抗滑樁危險(xiǎn)性較大，故改用旋挖成孔的圓形抗滑樁進(jìn)行支擋?？紤]圓形樁受力性能較差，故通過(guò)加大截面尺寸及減小樁間距來(lái)滿足其抗彎抗剪要求。在第1 級(jí)平臺(tái)設(shè)置圓形抗滑樁支擋，樁徑2.2m，樁間距5m，第2、3 級(jí)邊坡設(shè)置錨索框架梁加固，原擋墻基礎(chǔ)增加凸榫以提高其抗滑移性。防護(hù)實(shí)施后邊坡安全系數(shù)達(dá)到1.25，滿足規(guī)范要求。

圓形抗滑樁在以往的工程實(shí)例中多采用均勻配筋，而本設(shè)計(jì)中滑坡方向已明確，故采用非均布配筋圓形抗滑樁，相對(duì)于均勻配筋更為節(jié)約造價(jià)，且使得鋼筋受力更為有效。本次設(shè)計(jì)采用《凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]中局部均勻配筋的方法，利用巖土理正軟件進(jìn)行計(jì)算，以達(dá)到節(jié)約鋼筋和充分利用混凝土強(qiáng)度的目的，提高圓形抗滑樁的經(jīng)濟(jì)性。圓形抗滑樁樁徑2.2m,樁間距5m,采用分層M 法進(jìn)行計(jì)算，強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖取M為60MN/m3。關(guān)于非均布配筋受拉區(qū)范圍的取值已有較多的研究，其中陳富堅(jiān)[5]等人建議受拉區(qū)范圍取為120°，舒海明等人受拉區(qū)范圍的取值則為180°。本次設(shè)計(jì)綜合前人研究，受拉區(qū)范圍取150°，受壓區(qū)90，其他范圍配置構(gòu)造鋼筋，結(jié)果表明該范圍取值是經(jīng)濟(jì)合理的?？够瑯督孛媾浣钜?jiàn)圖3。

圖3 抗滑樁截面配筋圖

圖中A 區(qū)配置50 根直徑28mm 受拉鋼筋，2 根一束，共25 束。B 區(qū)配置22 根直徑28mm 受拉鋼筋，2根一束，共11 束。C 區(qū)配置10 根構(gòu)造鋼筋。受壓側(cè)配置較多的鋼筋的目的是充分利用受壓區(qū)鋼筋的抗壓作用，減小受壓區(qū)截面高度，從而可以減少受拉區(qū)配筋[6]。

5.2 K11+740～+860 段

典型滑坡工程地質(zhì)橫斷面見(jiàn)圖4。

圖4 K11+740～+860 段典型工程地質(zhì)橫斷面圖

下滑力主要由后部下滑段引起，需對(duì)滑坡后段清方減載，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，清方平臺(tái)置于第三級(jí)邊坡頂能有效清除下滑段坡體，清方平臺(tái)寬15m，其上沿層面按1∶2.8坡比放坡。對(duì)滑坡后緣清方后，安全系數(shù)取1.2 時(shí)[7]，滑坡的剩余下滑力為270kN/m，在第2 級(jí)邊坡設(shè)置錨索框架進(jìn)行加固。

6 結(jié)語(yǔ)

本次滑坡治理設(shè)計(jì)針對(duì)一段邊坡上不同地質(zhì)情況分開(kāi)設(shè)計(jì)治理方案，并科學(xué)地運(yùn)用非均布配筋的圓形抗滑樁來(lái)進(jìn)行滑坡治理，在有效治理滑坡的同時(shí)，最大限度地節(jié)約了工程造價(jià)，減小了施工周期。在軟質(zhì)巖中，旋挖鉆成孔速率達(dá)到1m/h 以上，大大減短了抗滑樁開(kāi)挖成孔時(shí)間。圓形抗滑樁方案實(shí)施后地表監(jiān)測(cè)表明滑坡已趨于穩(wěn)定，故該方案是可行且有效的。本工程實(shí)踐可為類似滑坡治理以及工程搶險(xiǎn)提供參考。

[1]貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.

[2]JTG C20-2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[4]GB 50010-2010，凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[5]陳富堅(jiān)，劉均利，景天虎.圓形和環(huán)形截面抗滑樁的非均布配筋計(jì)算方法[J].公路交通科技，2006(9)：32-35.

[6]舒海明，王曙光，喻邦江.圓形抗滑樁在某煤系地層滑坡治理中的應(yīng)用[J].交通科技，2013(2):71-73.

[7]JTG D30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.