抗滑樁在滑坡治理工程中的應(yīng)用實(shí)踐研究

李玉璞，周雷強(qiáng)，嚴(yán)志丹

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000)

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抗滑樁在滑坡治理工程中的應(yīng)用實(shí)踐研究

李玉璞，周雷強(qiáng)，嚴(yán)志丹

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000)

新縣位于河南南部大別山腹地，山高坡陡，屬滑坡等地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)?；聻?zāi)害形成機(jī)理復(fù)雜,其防治技術(shù)選擇的影響因素很多,如何正確圈定滑坡范圍,確定滑坡特征、類型及發(fā)展強(qiáng)度,采取先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)有效的措施,需要進(jìn)一步研究和探索。新縣土坯凹滑坡屬于淺層殘坡積層、牽引式滑坡，根據(jù)其邊界特征及規(guī)模、巖土特征，通過(guò)滑坡推理定量分析計(jì)算，采用三排抗滑樁，結(jié)合擋墻、截排水、削坡減載等方案對(duì)新縣土坯凹滑坡進(jìn)行治理，提出抗滑樁設(shè)計(jì)方法、施工工藝，并對(duì)抗滑樁施工的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)同區(qū)域、同類型滑坡的治理具有借鑒意義。

抗滑樁；淺層殘坡積層滑坡；牽引式滑坡；治理工程

新縣自然地理和地質(zhì)環(huán)境條件特殊，受地形及構(gòu)造，特別是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，加之人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，形成許多高臨空面，在久雨、暴雨作用下，邊坡坡角較大的強(qiáng)風(fēng)化、節(jié)理發(fā)育的片巖、片麻巖和花崗巖，極易發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，是地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，因而做好滑坡的防治工作具有重要的意義。

本文以新縣土坯凹滑坡為例，介紹抗滑樁在淺層殘坡積層、牽引式滑坡治理工程中的實(shí)際應(yīng)用。

1　滑坡概述

新縣土坯凹滑坡位于縣城西南部，其變形始于2007年，受臨近山體放炮挖山的影響，該斜坡中部出現(xiàn)了拉張開裂、下沉，導(dǎo)致房屋變形；2008年汛期，雨水徑流沿空隙、裂隙、節(jié)理入滲，坡體自重增加，斜坡體在(靜)動(dòng)水壓力和重力累進(jìn)性破壞作用下，原有裂縫有所加大。此特征說(shuō)明滑坡受不利因素的影響變形較明顯，變形較明顯，有逐步下滑趨勢(shì)，屬于牽引式滑坡。

1.1滑坡邊界特征及規(guī)模

滑坡形態(tài)呈半橢圓狀，左側(cè)邊緣在山體沖溝內(nèi)，右側(cè)邊緣位于右側(cè)山體開挖線，前緣為開挖山體建房的臨空面，后緣最高點(diǎn)高程約160 m?；麦w相對(duì)高差約51 m。軸線長(zhǎng)104 m，寬度約140 m?；麦w中上部厚度2～5 m，中下部厚度相對(duì)較厚5～10 m，總體積約5.7×104m3，滑坡主滑方向SW245°，屬淺層小型殘坡積層滑坡?；聟^(qū)坡面平緩，地形坡度22°～26°，由于人為改造，坡度變化較大。滑坡體前緣局部有人為開挖的陡坡，最陡處高差近10米；滑坡體中部表面有較多臺(tái)坎和平臺(tái)，臺(tái)坎高0.5～8 m，平臺(tái)寬度5～15 m。

1.2滑坡巖土特征

1.2.1滑體物質(zhì)組成

滑坡體組成巖性主要為少量的第四系上更新統(tǒng)殘坡積物和早白堊紀(jì)細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖。

(1)殘坡積土：砂礫質(zhì)粘土，局部含有長(zhǎng)石風(fēng)化斑點(diǎn)，由花崗巖風(fēng)化所致，厚度0～1 m。

(2)全風(fēng)化花崗巖：上部：層厚0～1.5 m，由粘性土、花崗巖全風(fēng)化土及砂?；旌辖M成，結(jié)構(gòu)疏松。中部：層厚3～6 m，結(jié)構(gòu)基本破壞，節(jié)理裂隙較發(fā)育，透水性較強(qiáng)。下部：層厚2～4 m原巖結(jié)構(gòu)，局部結(jié)構(gòu)破壞，顆粒密度有上到下緊密。

(3)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：細(xì)?；◢弾r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。局部構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，層厚3.9～30.7 m。

(4)中風(fēng)化花崗巖：細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，花崗巖新鮮，巖體較完整。

1.2.2滑帶土

由于風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性差異，地表水下滲后在滑床表面匯集，不能很快滲入風(fēng)化較弱的基巖中，會(huì)沿滑動(dòng)帶產(chǎn)生流動(dòng)。由于長(zhǎng)期受地下水的影響，致使其抗剪強(qiáng)度大大降低，在上覆土(巖)層重力的作用下，順風(fēng)化巖面產(chǎn)生剪切蠕滑，逐漸形成為滑動(dòng)帶。該滑動(dòng)面局部貫通，充填由粘土、石英砂粒等，發(fā)生了蠕動(dòng)變形。

1.2.3滑床

滑床巖性為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，基巖頂面附近巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，向下風(fēng)化程度減弱。由滑坡后緣至前緣基巖面坡度有變化，滑坡范圍內(nèi)基巖面形態(tài)在縱向上呈折線型。

1.3滑坡的危害程度

滑坡前方為人口密集區(qū)，滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍包括滑體及周邊100 m的區(qū)域范圍，危險(xiǎn)區(qū)面積為12.495×104m2。

1.4滑坡推力定量分析

由于滑坡中軸線部位推力較大，滑面傾角較小等特點(diǎn)，因此防治方案設(shè)計(jì)三排抗滑樁。支擋工程處滑坡推力計(jì)算如下：

(1) 計(jì)算方法：傳遞系數(shù)法

3. ?ber-iyen bodo, teɡebel du tai 你自己想想，這樣，對(duì)你是有好處的！)

(2) 參數(shù)選取：

滑體的天然重度γ=19.6 kN/m3；滑體的飽和重度γw=20.0 kN/m3

滑帶土天然狀態(tài)下：c=12.0 Kpa,Ф=16.5°

滑帶土飽和狀態(tài)下：c=10.2 Kpa,Ф=12.6°

(3)設(shè)計(jì)計(jì)算工況：

根據(jù)該項(xiàng)目工程投資及受災(zāi)程度潛在經(jīng)濟(jì)損失，依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T 0219—2006)中表3“一般滑坡防治工程分級(jí)表”，確定該項(xiàng)目防治等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

工程設(shè)計(jì)工況：自重+暴雨+地下水(暴雨工況) ：Ks=1.1

(4) 計(jì)算簡(jiǎn)圖：

該滑坡主要對(duì)主滑1—1＇、2—2＇、3—3＇剖面進(jìn)行推力計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

(5) 設(shè)計(jì)工況下支擋處滑坡推力計(jì)算成果(見表1)

表1　下滑坡推力計(jì)算結(jié)果表(暴雨工況)

圖1　1—1＇剖面滑坡推力計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖2　2—2＇剖面滑坡推力計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖3　3—3＇剖面滑坡推力計(jì)算簡(jiǎn)圖

2　抗滑樁設(shè)計(jì)

該滑坡牽引段已發(fā)生滑移破壞，主滑段和抗滑段處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)勘察評(píng)價(jià)，該滑坡具有滑面傾角較小，滑坡推力大，滑坡體物質(zhì)成分以花崗巖碎塊為主等特點(diǎn)，采用樁基礎(chǔ)和部分削坡方案防止滑坡繼續(xù)向主滑段和抗滑段發(fā)展，將滑坡的下滑力通過(guò)抗滑樁傳遞到滑體下部穩(wěn)定的巖體內(nèi)，從而使滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。具體為在滑坡前緣開挖修坡，避讓出4～6 m的距離修建擋墻，滑坡體中前緣和中部一帶布置2排抗滑樁進(jìn)行支擋。分別在滑坡后緣布置一條截水溝，抗滑樁后緣、擋墻前緣修葺排水溝。

2.1抗滑樁布置

經(jīng)計(jì)算，滑坡中軸線部位推力較大，因?yàn)榛麦w中部開挖建房形成高度5～10 m近直立臨空面，其下部出現(xiàn)一條剪切裂隙，上部鉆孔水漿沿該裂隙泄出，可斷定該裂隙為一次滑動(dòng)面剪出口(見剖面圖2—2)，故在該臨空面后緣設(shè)置一排C型抗滑樁，在滑坡體前緣再布置一排樁，A型、B型樁布置在前緣。

2.2抗滑樁計(jì)算

抗滑樁是按《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》(鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院編)中懸臂樁設(shè)計(jì)原理，并參照已作抗滑樁支護(hù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)選取

抗滑樁設(shè)計(jì)主要參數(shù)見表2。計(jì)算時(shí)從各類樁中抽取1根作為代表進(jìn)行計(jì)算。

3　抗滑樁施工

本段抗滑樁采用人工挖孔樁，總體施工順序?yàn)椋簻y(cè)量放線定位→土石方開挖→樁孔孔壁支護(hù)→挖孔→鋼筋制作、安裝→混凝土澆筑。在滑坡治理施工期間設(shè)立了5個(gè)點(diǎn)用以控制監(jiān)測(cè)施工期間滑坡變形情況及治理效果。同時(shí)利用施工的樁孔，對(duì)地下水進(jìn)行觀測(cè)，以分析滑坡穩(wěn)定情況。

4　抗滑樁在淺層殘坡積層牽引式滑坡

治理工程應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)

根據(jù)抗滑樁在新縣土坯凹滑坡治理中的應(yīng)用結(jié)果總結(jié)出施工抗滑樁主要優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)抗滑樁承載力大、抗滑能力強(qiáng)，工程量少，布置靈活，規(guī)格多樣，抗滑效果可靠；

(2)抗滑樁施工工作面大，相互之間干擾少；施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量好、進(jìn)度快、對(duì)滑坡體擾動(dòng)??；抗滑樁鋼筋可根據(jù)承受的彎矩作用沿樁長(zhǎng)變化布設(shè)，因而更加合理；

(3)開挖樁孔，可直接校核地質(zhì)情況，檢驗(yàn)和完善原有設(shè)計(jì)資料，提高設(shè)計(jì)資料準(zhǔn)確性，滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)治理更加可靠。

主要缺點(diǎn)：耗費(fèi)鋼材較多，工程造價(jià)高。

表2　抗滑樁設(shè)計(jì)主要控制參數(shù)一覽表

5　結(jié)語(yǔ)

采用三排抗滑樁，結(jié)合擋墻、截排水、削坡方案對(duì)新縣土坯凹滑坡進(jìn)行治理，在施工過(guò)程中，深刻的理解施工工藝和工程施工質(zhì)量控制點(diǎn)，取得了理想的治理效果，解決了由花崗巖風(fēng)化殼和殘坡積層組成的牽引式滑坡體治理的難題，對(duì)在同類型滑坡治理工程中的應(yīng)用推廣，具有重要的參考價(jià)值。

[1]DZ/T 0219—2006.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]鐵道部第二勘測(cè)院科學(xué)技術(shù)研究所.抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：中國(guó)鐵道出版社.1981.

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[7]高明輝.鋼筋混凝土抗滑樁施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息.2012,(28):280-280.

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2016-05-03

李玉璞(1965-)，女，河南南陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)研究工作。

P641.2

A

1004-1184(2016)05-0169-02