抗滑樁在某滑坡治理中的應(yīng)用研究

高文信

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，云南 昆明 650031)

1 前 言

1.1 工程概況

該滑坡位于龍江電站壩址左岸，滑坡體后緣自然坡度為15°～40°，前緣為電站廠房，并且滑坡前緣存在一條公路，故需要對(duì)滑坡進(jìn)行治理，不僅保證前緣電站廠房安全，而且需要保證公路穩(wěn)定通行。

經(jīng)初步調(diào)查，滑坡后緣已開裂，前緣已發(fā)生坍塌，坍塌體積約3×104m3。開裂滑坡體縱長(zhǎng)約300m，體積約80×104m3?；麦w滑塌周界清晰。

1.2 原因分析及滑坡評(píng)價(jià)

1)原因分析

降雨是發(fā)生滑坡的一個(gè)重要因素。經(jīng)調(diào)查了解，滑坡發(fā)生前該地區(qū)降雨量較大并集中，雨水的下滲，不但大大降低土體的抗剪強(qiáng)度，還加大了滑塌體重量，從而誘發(fā)滑坡的發(fā)生。

滑坡區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，受斷裂切割，山體顯得較為破碎，且?guī)r性較軟弱，易于風(fēng)化?；麦w為松散的碎(塊)石夾土，滑床巖層為強(qiáng)風(fēng)化的片麻巖，為相對(duì)隔水層，地表大氣降水易于下滲并易于儲(chǔ)存在滑坡體內(nèi)，因此，滑帶易于飽水。

2)滑坡評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，取滑坡安全系數(shù)0.95～1.05進(jìn)行反算，得到滑動(dòng)面土體的參數(shù)為c=27.0kPa，φ=25.5°。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范[2]，采用不平衡推力法和圓弧滑動(dòng)M-P法，計(jì)算結(jié)果見表1。

對(duì)邊坡采用持久設(shè)計(jì)工況剩余下滑力進(jìn)行設(shè)計(jì)，取剩余下滑力為2724kN進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

2 邊坡治理原則及方案比較

根據(jù)工程特點(diǎn)，對(duì)邊坡治理措施提出如下兩個(gè)方案進(jìn)行比選(表2)：

表2 兩個(gè)治理方案的比選結(jié)果

由于滑坡穩(wěn)定性差，且坡度較陡，滑坡體厚度較大，并產(chǎn)生較大下滑力，采用預(yù)應(yīng)力錨索+格構(gòu)難以滿足設(shè)計(jì)要求，綜上所述，采用抗滑樁設(shè)計(jì)方案合理。

3 抗滑樁設(shè)計(jì)

3.1 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)抗滑樁設(shè)計(jì)基本原理，本工程下盤巖體為強(qiáng)風(fēng)化基巖，按k法進(jìn)行計(jì)算，由于底滑面沿土石分界面，前緣無(wú)能夠提供抗力土體，按懸臂樁計(jì)算。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，抗滑地基系數(shù)K取值為：0.25×106 kPa/m?？够瑯对O(shè)計(jì)尺寸為2.5×3.7m，樁長(zhǎng)為19m。

1)樁性質(zhì)的判別

樁的性質(zhì)可由(1)式確定

(1)

式中：K — 地基系數(shù)(kN/m3)，0.25×106 kN/m3；

Bp —樁正面計(jì)算寬度(m)，矩形樁Bp=B+1，本工程抗滑樁取3.5m；

E — 樁的彈性模量(kPa)，C30混凝土，取3.0×107kPa；

I — 樁的截面慣性矩(m4)，10.55m4；

通過計(jì)算可得：β=0.162，得βh2>1.0，屬?gòu)椥詷?。本工程所設(shè)計(jì)抗滑樁嵌固段長(zhǎng)度一般為10～12m，均按彈性樁計(jì)算。

2)樁身內(nèi)力計(jì)算

樁身內(nèi)力可按(2)式進(jìn)行計(jì)算：

[[Kz]+[KT]+[KT0]]{δ}={p}

(2)

式中：

[Kz]——抗滑樁的彈性剛度矩陣；

[KT]——滑坡面以下土體的彈性剛度矩陣；

[KT0]——滑坡面以下土體的初始彈性剛度矩陣；

{δ}——抗滑樁的位移矩陣；

{p}——抗滑樁的荷載矩陣。

計(jì)算結(jié)果見圖1。

圖1 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

由計(jì)算可得：抗滑樁頂最大變形為112mm，滿足樁頂位移175mm的要求。

3.2 抗滑樁穩(wěn)定性及地基承載力計(jì)算

抗滑樁的穩(wěn)定性與嵌固段長(zhǎng)度、樁間距、樁截面寬度，以及滑床巖土體強(qiáng)度有關(guān)，由于巖體為三向受力狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度較雙向受壓有所提高，參考相關(guān)設(shè)計(jì)資料[3]，樁身作用于圍巖的側(cè)向應(yīng)力，其容許值σmax按(3)式計(jì)算：

σmax≤KCR

(3)

式中：σmax—嵌固段圍巖最大側(cè)向壓力值(MPa)；

K— 根據(jù)巖層構(gòu)造在水平方向的巖石容許承載力換算系數(shù)，取0.5～1.0；

C— 折減系數(shù)，根據(jù)巖石的裂隙、風(fēng)化及軟化程度，取0.3～0.5；

R— 巖石單軸抗壓強(qiáng)度極限強(qiáng)度，(MPa)。

根據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)，試塊飽和抗壓強(qiáng)度平均值為10 MPa～20MPa，嵌固段為強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化層，取15MPa，構(gòu)造發(fā)育，K值取0.5，C值取0.4，σmax≤3MPa。

計(jì)算結(jié)果表明，抗滑樁最大側(cè)向壓應(yīng)力為2.57MPa，滿足基礎(chǔ)應(yīng)力要求。

3.3 抗滑樁配筋計(jì)算

抗滑樁配筋根據(jù)抗滑樁內(nèi)力按DL/T5057～1998《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》配筋計(jì)算，抗滑樁樁頂變形按樁長(zhǎng)的0.5%控制。矩形抗滑樁縱向受拉鋼筋配置數(shù)量應(yīng)根據(jù)彎矩圖分段確定，并對(duì)局部需要加強(qiáng)的地段進(jìn)行鋼筋加強(qiáng)，荷載較小地段減少鋼筋用量，有針對(duì)性的配筋對(duì)保證工程質(zhì)量和優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)該滑坡體采用抗滑樁進(jìn)行支護(hù)，有效的抵抗了2724kN的滑坡剩余下滑力，保證工程質(zhì)量安全，后期穩(wěn)定。采用抗滑樁的基本理論和原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能夠保證設(shè)計(jì)的可靠度，而且可以有效的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭穎人，陳祖煜，王恭先等.邊坡與滑坡工程治理 [M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]中華人民共和國(guó)水利部.SL386～2007水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.

[3]鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院.抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1983.

[4]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T0219～2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[5]李智毅，楊裕云.工程地質(zhì)學(xué)概論[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1994.