抗滑樁支擋工程在四川地震災(zāi)區(qū)某滑坡治理工程中的應(yīng)用

王少輝，任鴻飛，閆晉龍

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊，河南 鄭州450016)

0 引言

長期以來，抗滑樁作為一種支擋抗滑結(jié)構(gòu)物而廣泛應(yīng)用于滑坡及邊坡的穩(wěn)定性治理中。與其它抗滑工程如抗滑擋墻、錨桿等相比，其具有抗滑能力強、適用條件廣泛、不易惡化滑坡狀態(tài)、施工安全簡便，并能進一步核實地質(zhì)條件等突出優(yōu)點。由于抗滑樁在治理滑坡及維護邊坡穩(wěn)定上的突出優(yōu)點，使抗滑樁廣泛應(yīng)用于礦山邊坡、鐵路、公路滑坡、L業(yè)與民用建筑基坑支護、港口等邊坡工程中。

許家院滑坡所處位置較為特殊，在滑坡體上為居民居住點和村莊田地，滑坡一旦失穩(wěn)將會造成許家院村人民群眾生命財產(chǎn)安全。根據(jù)滑坡基本情況及成因機制，采用抗滑樁支擋工程治理該滑坡施工簡易，經(jīng)濟合理，社會和經(jīng)濟效益顯著。

1 滑坡災(zāi)情評價

1.1 范圍及規(guī)模

根據(jù)滑坡變形形態(tài)特征，滑坡呈半弧形，滑坡剪出口縮小狀，為縮口型滑坡，滑坡前緣長度約100 m，滑坡后緣長度約200 m，滑坡的主滑方向約為10°，滑坡縱向總長度約為180 m，滑坡較為平緩，整體形態(tài)為階梯狀。

1.2 主要危害對象與經(jīng)濟損失估算

許家院滑坡位于四川省江油市二郎廟鎮(zhèn)許家院村地段，滑坡一旦失穩(wěn)將會造成許家院村大部分房屋倒塌，田地毀壞。直接威脅到許家院村民17戶，常住人口70人，可能造成直接經(jīng)濟損失約500萬元。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

勘查區(qū)所在地位于江油市西北部，以山地為主，為構(gòu)造侵蝕性中山區(qū)。切割深度一般500 m左右，海拔一般540～702 m，相對高差在160 m以上，地形坡度一般30°以上，溝谷狹窄，多呈“V”字型。

2.2 地層巖性

根據(jù)鉆孔和探槽等資料揭示，滑坡所在區(qū)地層主要有第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土、卵石土、中生界侏羅系中統(tǒng)千佛巖組(J2q)粉砂質(zhì)泥頁巖、粉砂巖等組成。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

2.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

江油市位于四川東北部，處于龍門山褶斷帶上。場區(qū)構(gòu)造部位處于楓順場倒轉(zhuǎn)背斜軸部，構(gòu)造作用強烈，巖石破碎嚴(yán)重，巖體一般為碎裂——層狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，有利于崩塌(危巖)的形成。

2.3.2 地震

2008年5月12 日汶川發(fā)生8級強烈地震，造成了極其巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，這次地震是新中國成立以來發(fā)生的破壞性最為嚴(yán)重的地震。映秀—北川斷裂為發(fā)震斷裂，也是這次地震能力釋放最集中的地方，地震災(zāi)害也最嚴(yán)重，強烈的地震活動誘發(fā)了大量的滑坡、崩塌，使得災(zāi)害雪上加霜。

2.4 水文地質(zhì)條件

按照地下水的賦存介質(zhì)類型劃分為第四系孔隙水和基巖裂隙水兩大類。第四系孔隙水富水性較弱，基巖裂隙水對滑坡影響較大。

3 滑坡變形特征

3.1 滑坡變形特征

許家院滑坡為一老滑坡體，地震前即有不同程度的變形，對許家院滑坡前緣的居民房屋造成了較大的破壞。在“5·12”地震發(fā)生后，加劇了許家院滑坡的滑移和變形速度，造成了滑坡體上多處拉裂縫，在滑坡前緣及滑坡體上發(fā)生了垮塌，這些垮塌均為第四系覆蓋層淺層滑移破壞，在滑坡體上布置的探坑，也揭示了拉裂縫的寬度和深度見(圖1、圖2)。滑坡體裂縫有垂直于主滑方向的拉裂縫，也有平行于主滑方向的剪切裂縫，這些裂縫相互交織，把滑坡體局部切割成碎塊狀，由于滑坡體的移動，在滑坡體內(nèi)部出現(xiàn)土體空腔現(xiàn)象。

圖1 滑坡后緣拉裂縫

圖2 滑坡中部拉裂縫

3.2 滑坡變形破壞機制分析

通過對許家院滑坡的的地表踏勘，對滑坡的變形特征進行了分析，分析認(rèn)為許家院滑坡的滑移有多種因素:

1)造成滑坡的變形滑移，首先滑坡的主滑方向近似呈東西方向，在滑坡的前緣有滑移的空間，許家院滑坡從前緣到后緣整體趨勢為東低西高趨勢，為許家院滑坡的滑移變形提供了必要的滑動勢能條件;

2)由于滑坡體上存有大量的地表水，以及地下裂隙水常年的存在也為許家院滑坡提供了水源條件;

3)滑坡體上部覆蓋層為粉質(zhì)粘土夾碎石，土層滲透性較大，為地表水垂直滲透提供了必要的通道條件。

4)下伏基巖為粉砂質(zhì)泥巖，裂隙較為發(fā)育，裂隙中充滿了地下水，加速了泥巖的泥化作用;

5)由于滑移帶的變形模量和砂巖的變形模量差別較大，使得泥巖的變形不均勻，加速了軟弱層破壞。

綜合上述5條基本條件，從宏觀方面認(rèn)為許家院滑坡地形地貌，地層巖性、地下水和地表水的儲存量，為許家院滑坡提供了比較的基礎(chǔ)條件，是造成許家院滑坡的最根本原因。

4 滑坡穩(wěn)定性分析與計算評價

4.1 滑坡穩(wěn)定性分析

通過對滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境條件、影響因素、變形破壞及形成機制等特征的綜合性分析，目前，滑坡堆積體在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在連續(xù)降雨、暴(大)雨及地震影響下處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計算評價

根據(jù)前述滑坡變形破壞模式分析，當(dāng)滑坡沿巖土界面附近形成滑動帶時，其滑面結(jié)構(gòu)為折線型。按《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218－2006)的相關(guān)要求，并結(jié)合該滑坡災(zāi)害的特點，采用剛體極限平衡法的傳遞系數(shù)法定量分析計算其穩(wěn)定性與剩余下滑推力。結(jié)果見下表。

表1 滑坡穩(wěn)定性和推力計算成果

從表1可以看出，在工況I(天然狀態(tài))下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在工況II(暴雨狀態(tài))下，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)外，在工況III(地震狀態(tài))下，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果與實際情況比較接近，在“汶川5·12大地震”過程中，該斜坡發(fā)生過變形現(xiàn)象，地震以后降雨條件下滑坡后緣變形跡象明顯。

5 治理工程設(shè)計

5.1 設(shè)計指標(biāo)

1)根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T 0219—2006)5.1條，可確定防治工程等級為III級。

2)治理工程結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期為10年。

5.2 設(shè)計工況及設(shè)計參數(shù)

5.2.1 設(shè)計工況

治理工程設(shè)計按“飽和”工況下安全系數(shù)1.10考慮。

5.2.2 參數(shù)的確定

設(shè)計參數(shù)為勘查報告提供的參數(shù)。

5.3 治理工程總體設(shè)計

根據(jù)滑坡變形特征及威脅對象，主要采用“抗滑樁+地表排水+裂縫夯填”的方式進行支護。

5.3.1 抗滑樁工程

考慮滑坡整體下滑，在滑坡前部高程介于688 m～698 m之間，布置一排抗滑樁進行支擋，抗滑樁數(shù)共30根。

5.3.2 地表截排水工程

降雨條件對坡體穩(wěn)定性影響比較大，在滑坡體上布置完善的地表截水系統(tǒng)，利用坡體兩側(cè)自然沖溝將地表水排走。

5.3.3 裂縫夯填

由于滑坡在降雨工況下穩(wěn)定性較低，所以對滑坡地表裂縫用粘土進行回填夯實，減少地表徑流或雨雪的入滲量，提高滑坡在降雨工況下的穩(wěn)定性。

5.4 抗滑樁工程設(shè)計

地表排水工程設(shè)計最首要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是降雨標(biāo)準(zhǔn)(包括暴雨重現(xiàn)期和降雨歷時標(biāo)準(zhǔn))、排水溝的超高標(biāo)準(zhǔn)，裂縫夯填即用粘土對地表裂縫進行回填夯實，其設(shè)計不再贅述。下面主要介紹抗滑樁工程的設(shè)計。

5.4.1 抗滑樁設(shè)計

根據(jù)推力計算結(jié)果，1－1'剖面選取工況2下滑推力383.58 KN/m，取400 KN/m作為抗滑樁推力設(shè)計值。本次采用理正巖土計算軟件進行抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計過程略。

5.4.2 抗滑樁工程布置

根據(jù)保護對象，抗滑樁布置在滑坡前緣，高程介于688 m～698 m之間，布置1排抗滑樁，抗滑樁采用四種樁型:A型樁長14 m共10根;B型樁長12 m，共15根;C型樁長10 m，共2根，D型長9 m，共3根，截面均為1.0 m×1.5 m。詳見表2。

表2 抗滑樁工程特性表

6 結(jié)論

(1)查明了各滑坡變形的形成機制，陡緩交結(jié)的地形地貌為滑坡變形提供了良好的臨空面;為滑坡滑移提供了勢能基礎(chǔ);許家院滑坡底部強風(fēng)化泥巖強度低，為斜坡變形的形成提供了潛在的剪切、滑移等軟弱破裂面;許家院滑坡是由降雨誘發(fā)形成的滑坡，“5·12”地震加劇了許家院滑坡滑移變形。

(2)根據(jù)本次勘查調(diào)查及計算結(jié)果表明:滑坡受水和地震的影響較大，在天然狀態(tài)下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);在連續(xù)降雨、暴(大)雨及地震影響下，整體處于欠基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，易產(chǎn)生不同規(guī)?；瓶逅?。

(3)目前滑坡區(qū)沒有采取任何工程治理措施，出現(xiàn)暴雨和連續(xù)降雨或發(fā)生地震，滑坡可能有變形失穩(wěn)隱患，直接危及滑坡體山的房屋及居民，并且會對滑坡體上的農(nóng)田造成較大的破壞。威脅直接和間接的潛在經(jīng)濟損失為500萬元左右。危害對象為三級。

(4)經(jīng)四川省綿陽市國土局組織有關(guān)專家評審，同意采用裂縫夯填+地表截排水+抗滑樁治理方案，現(xiàn)正進行施工招標(biāo)。

［］四川省江油市二郎廟鎮(zhèn)許家院滑坡應(yīng)急勘查、可行性研究、初步設(shè)計報告.化工部鄭州地質(zhì)勘查院.2009.

［2］滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T 0218－2006).國土資源部.2006.

［3］滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范(DZ/T0219－2006).國土資源部.2006.

［4］李海光等.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程實例.人民交通地質(zhì)出版社.2004.

［5］佴磊等.滑坡治理中的抗滑樁設(shè)計.吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版).2002，(2).