抗滑樁在南水北調(diào)中線工程磁縣段滑坡中的應(yīng)用

檀書琨 付明軍

南水北調(diào)中線工程河北省磁縣所經(jīng)渠段地質(zhì)條件復(fù)雜，其中膨脹土渠段長度約15.43km，膨脹土開挖卸荷后，裸露邊坡遇強(qiáng)降雨易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)，依據(jù)膨脹土失穩(wěn)渠段的膨脹土特性、失穩(wěn)原因，采取了抗滑樁方案對(duì)滑坡進(jìn)行處理，經(jīng)連續(xù)3年的位移監(jiān)測(cè),變形已趨于穩(wěn)定，處理效果滿足設(shè)計(jì)要求。

1. 膨脹土滑坡段設(shè)計(jì)情況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省磁縣段總長40.056km，其中膨脹土渠底線以上分布長度15.43km，滑坡段位于總干渠樁號(hào)12+880～13+340，處于圓弧段的凸岸，滑坡段前渠道線路走向?yàn)镹W351°,經(jīng)過一段直線渠段后左轉(zhuǎn) 75°，走向 NW276°,圓弧段后接一段直線渠段，滑坡位于該彎道的凸岸段和部分直線段。該渠段橫斷面為挖方斷面，左側(cè)挖深約18m，右側(cè)挖深11m左右，過水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)邊坡1∶2.0，一級(jí)馬道以上邊坡為1∶2.25，二級(jí)馬道以上邊坡為1∶2.0，膨脹土渠坡處理采取換填措施，換填粘性土厚度為1.0m，發(fā)生滑坡時(shí)樁號(hào)12+880～13+000開挖至渠底高程，樁號(hào)13+000～13+340開挖至一級(jí)馬道以下2m左右。

2. 滑坡原因分析

2012年7月底，邯鄲磁縣連續(xù)遭受暴雨襲擊,全縣平均降雨量達(dá)131.9mm樁號(hào)12+880～13+340渠段左坡發(fā)生滑坡，滑面呈蠟狀光澤。滑坡體主要為棕紅色粘土巖，帶動(dòng)后緣上部的泥礫，滑坡形狀近似呈扇狀?；谖挥谖髂蟼?cè)，受一組 NE11°＜50°的節(jié)理裂隙控制，渠線走向?yàn)閳A弧形，NW276°～307°,兩者走向交角較小。最北側(cè)滑坡后緣位于坡頂處，其他滑坡后緣位于一級(jí)馬道附近，前緣為粘土巖與細(xì)砂交界部位，向前鼓起。幾處坡面都有不同數(shù)量的縱向貫通剪切裂縫，裂縫寬度1～50cm，裂縫深度1～3m?；衙鏋榕蛎浲僚c細(xì)砂層界面及粘土巖節(jié)理面。

經(jīng)分析，渠段左坡上部泥礫透水性大，大量雨水下滲，在泥礫下部的弱膨脹巖頂面形成上層滯水，該處存在原生結(jié)構(gòu)面，渠坡開挖又存在臨空面，導(dǎo)致左坡發(fā)生滑坡。

3. 滑坡段邊坡穩(wěn)定復(fù)核

3.1 滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演

參考《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）， 滑帶力學(xué)參數(shù)可采用試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比與反演相結(jié)合的方法確定。由于滑面為原生結(jié)構(gòu)面，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)難度較大，采取反演分析計(jì)算滑面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，依此作為穩(wěn)定性分析的依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)探槽的布置，基本查明了滑面走向、傾向和傾角等要素，按照勘探結(jié)果確定地質(zhì)計(jì)算模型，沿主滑方向中部選取地質(zhì)剖面作為計(jì)算典型剖面進(jìn)行計(jì)算，本滑坡為土質(zhì)滑坡，由于膨脹土存在原生結(jié)構(gòu)面、連降暴雨、前緣邊坡開挖臨空等綜合因素致使前緣失穩(wěn)。滑坡體的成分、結(jié)構(gòu)及性狀復(fù)雜，均一性差。反演計(jì)算底滑面采用推測(cè)的底滑面，安全系數(shù)取 0.95～1.00。

由于弱膨脹巖的分布范圍不同，反演分析計(jì)算依據(jù)擬定的地質(zhì)模型，分別采用不同的計(jì)算簡(jiǎn)圖，對(duì)于樁號(hào)12+880～13+175過水?dāng)嗝媲路植既跖蛎泿r的滑坡渠段和樁號(hào)13+175～13+340一級(jí)馬道以上渠坡分布弱膨脹巖的滑坡渠段分別采用不同的計(jì)算簡(jiǎn)圖，進(jìn)行反演分析。

經(jīng)反演分析，滑面強(qiáng)度綜合取值c=4kPa，φ=10°。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

本滑坡為土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)由泥礫和弱膨脹巖組成，局部夾粉砂和砂巖層，滑帶以膨脹土原生裂隙為主，滑面呈折線型。相應(yīng)的計(jì)算方法選取折線滑動(dòng)法（傳遞系數(shù)法），

計(jì)算公式如下：

邊坡復(fù)核計(jì)算參數(shù)見表3-1。

表3-1 穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)表

該段勘察地下水位低于滑面，滑坡左岸設(shè)置截流溝，滑坡體地水下位主要受降水補(bǔ)給，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，假定滑坡土體暴雨季節(jié)強(qiáng)降水致使水面抬升至推測(cè)滑面以上3m。

計(jì)算采用折線形滑面，相應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)見表3-2。

表3-2 典型剖面13+290渠段滑坡推力計(jì)算結(jié)果表

4. 滑坡加固方案

由于本渠段存在原生結(jié)構(gòu)面，依據(jù)剩余下滑力，經(jīng)復(fù)核采用一般擋土墻等支擋結(jié)構(gòu)不能滿足要求，需將水平力傳至深部地層。因此，對(duì)發(fā)生滑動(dòng)的原生結(jié)構(gòu)面采用抗滑樁進(jìn)行處理，對(duì)抗滑樁前的土體依據(jù)膨脹土的膨脹特征，采用換填進(jìn)行處理，同時(shí)采用粘性土換填開口線以外永久占地范圍內(nèi)地表泥礫，避免雨水入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。

4.1 抗滑樁設(shè)計(jì)

抗滑樁一般布置于滑坡體厚度較薄、推力較小，且嵌巖段地基強(qiáng)度較高地段?；露蚜ψ饔孟聦儆趬簭潣?gòu)件。本滑坡屬于土質(zhì)散體結(jié)構(gòu),抗滑樁宜布置于一條直線，抗滑樁間距不宜過大，根據(jù)邊坡剩余下滑力情況,在邊坡中下部布置抗滑樁,抗滑樁截面1.2m×1.8m,樁間距5m(中對(duì)中)。

根據(jù)膨脹土的分布，滑坡渠段布置抗滑樁93根，其中樁號(hào)12+880～13+175，布置在一級(jí)馬道位置，抗滑樁60根，樁長 13m，樁號(hào) 13+175～13+340，布置在一級(jí)馬道以上邊坡，抗滑樁33根，樁長15m。

4.2 安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括地表水平位移的監(jiān)測(cè)和深部水平位移的監(jiān)測(cè)。建立地表與深部相結(jié)合的綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)。共布置5個(gè)表面水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)和2支測(cè)斜管。

地表變形監(jiān)測(cè)采用全站儀等測(cè)量?jī)x器了解滑坡體水平位移以及變化速率。點(diǎn)位誤差要求不超過±1～5mm，水準(zhǔn)測(cè)量每公里中誤差小于±1.0～1.5mm?；律畈课灰票O(jiān)測(cè)采用鉆孔傾斜儀了解滑坡深部，特別是滑帶的位移情況，系統(tǒng)總精度不超過±5mm/15m。

5. 結(jié)語

滑坡經(jīng)抗滑樁加固處理后，經(jīng)過連續(xù)3年的變形監(jiān)測(cè)，位移量不大于10mm，且目前位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已逐漸收斂，變形已趨于穩(wěn)定，說明采用抗滑樁處理膨脹土滑坡是適宜的。