抗滑樁支擋邊坡失效實(shí)例分析

陳中學(xué)，邵樹強(qiáng)，李文廣

(重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，重慶　401121)

抗滑樁支擋邊坡失效實(shí)例分析

陳中學(xué)，邵樹強(qiáng)，李文廣

(重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，重慶401121)

摘要：通過對忠縣至萬州高速公路K38路基邊坡抗滑樁支擋失效過程中樁基的變形監(jiān)測及樁基完整性檢測結(jié)果進(jìn)行深入剖析，得出抗滑樁破壞類型及失效深層原因?；谑┕み^程及樁基變形規(guī)律的分析，得出邊坡排水設(shè)施施工不及時(shí),致使雨季雨水侵入邊坡，從而導(dǎo)致滑坡推力增大是邊坡治理失效的主要原因，并以此指導(dǎo)邊坡2次治理，不留后患。

關(guān)鍵詞：抗滑樁；變形；樁基檢測；失效

滑坡治理應(yīng)考慮滑坡的產(chǎn)生機(jī)理并采用針對性措施。工程中常用措施有減載、反壓、抗滑支擋、改良土體、排水等。

抗滑樁是一種典型的支擋抗滑結(jié)構(gòu)物，它利用伸入穩(wěn)定滑床的錨固段樁身前后巖土體的抗力來平衡滑坡推力，阻止坡體滑動(dòng)?？够瑯兑蚱渖盥竦叵?，隱蔽性較強(qiáng)，很難進(jìn)行樁體檢查，如存在問題，將影響整個(gè)滑坡的治理效果?？够瑯兑坏┦?，邊坡可能發(fā)生整體垮塌破壞，阻塞交通，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，給國家和人民造成巨大損失[1]。

抗滑樁的常規(guī)破壞形態(tài)大致歸納為以下4類：1) 抗滑樁結(jié)構(gòu)自身的破壞，如樁身被剪斷或折斷；2) 樁頂產(chǎn)生傾斜，如抗滑樁被推歪或推倒；3) 抗滑樁樁間距過大或由于降雨量過大致使排水不暢，土體形成流塑狀從樁間流出；4) 抗滑樁設(shè)置位置不當(dāng)或露出段過短，滑體直接從樁頂溢出并形成冒頂?shù)萚2-5]。

工程實(shí)踐中，因抗滑樁失效或損毀導(dǎo)致滑坡治理失敗時(shí)有發(fā)生。因此，如何判斷抗滑樁的支擋失效類型和原因便成為一個(gè)重要研究課題[6-8]。

本文以重慶忠縣至萬州高速公路(簡稱忠萬高速公路)沿線K38滑坡治理、監(jiān)測為例，深入分析該滑坡支擋失效的原因，為滑坡2次治理提供指導(dǎo)。

1工程概況

2013年11月，忠萬高速公路開挖至ZK38+316～ZK38+575.4段左側(cè)挖方路基(滑坡前緣土體)時(shí)，由于地質(zhì)條件差，覆蓋層較厚，開挖過程中出現(xiàn)變形開裂現(xiàn)象，且滑動(dòng)范圍較大。基于此，進(jìn)行了如下工程地質(zhì)勘察。

1.1地質(zhì)概況

邊坡形態(tài)、規(guī)模：K38+360～K38+416滑坡左右兩側(cè)邊界為土層與基巖的分界線，后緣以陡坎為界，前緣為在建忠萬高速公路路基已開挖邊坡坡腳線。地形上北西高南東低，分布高程514.2～578.1 m，相對高差約63.90 m?；麦w總體平面形態(tài)略呈圈椅狀，其平均寬132 m，縱向長(平距)214 m，面積約2.82×104m2，滑體平均厚度8 m，體積約 22.56×104m3，為一中型中層牽引式土質(zhì)滑坡。根據(jù)地面變形裂隙調(diào)查判定滑坡主滑方向126°。總體現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，前緣出現(xiàn)局部滑塌。

1.2邊坡滑動(dòng)過程

邊坡滑動(dòng)后，根據(jù)勘察資料在路基左側(cè)增設(shè)了樁板墻和排水設(shè)施作為處治措施，并于2014年11月施工完畢(截排水措施因征地困難暫未施工)。2015年4月經(jīng)連續(xù)多日強(qiáng)降雨后，部分樁板墻樁頂出現(xiàn)較大位移。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，認(rèn)為K38+316～K38+445段路基左側(cè)滑坡的形成、發(fā)展及其未來的演化有其內(nèi)在和外在因素，其中主要包括滑坡的物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征、暴雨和地下水及人類工程活動(dòng)等。

2變形監(jiān)測、樁基檢測及數(shù)據(jù)分析

2014年11月抗滑樁施工完成后，對各樁樁頂水平位移進(jìn)行了監(jiān)測，抗滑樁平面布置見圖1。

2.1原設(shè)計(jì)概況

邊坡原設(shè)計(jì)中，采用折線滑動(dòng)法算得邊坡3個(gè)剖面飽和工況下剩余下滑力分別為508.22、1 242.96、1 041.38 kN/m。邊坡支擋根據(jù)推力采用1.5 m×2 m、1.75 m×2.5 m、2 m×3 m三種不同樁型。安全系數(shù)取1.15(JTG D30—2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定為1.1～1.2)。

2.2監(jiān)測結(jié)果

施工完畢后在A1、A3、A5、B2、C1、C3、B4、B7、B9、B11樁頂設(shè)置了變形觀測點(diǎn)，各樁累計(jì)變形結(jié)果見圖2。

由于監(jiān)測點(diǎn)較多，受篇幅限制，本文只以累計(jì)變形量較大的B4樁為例說明變形隨時(shí)間變化規(guī)律，B4抗滑樁監(jiān)測期間變形規(guī)律見圖3。

圖1　邊坡治理抗滑樁分布

圖2　抗滑樁最終累計(jì)變形量與平面分布關(guān)系

圖3　B4抗滑樁變形與時(shí)間關(guān)系

從圖1、圖2可以看出，B4抗滑樁樁頂水平位移最大，達(dá)508 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)控制值100 mm的要求；變形量以B4樁為中心，向兩邊逐漸減小。從地質(zhì)勘察報(bào)告看，B4樁周邊存在軟弱夾層，故設(shè)計(jì)時(shí)采用了C型樁(樁徑2 m×3 m)，樁長為30 m。該處樁頂變形較其它地方大，也在情理之中。

從圖3可以看出，抗滑樁在施工完畢初期，樁頂變形很小，但監(jiān)測174 d后(即進(jìn)入2015年3月后)，經(jīng)連續(xù)多日強(qiáng)降雨后，部分樁頂位移加速增大，此時(shí)卻因?yàn)檎鞯乩щy，邊坡塹頂截水溝及坡面排水盲溝遲遲未能施工。雨水滲入坡體后，軟化巖土體，使其抗剪強(qiáng)度參數(shù)降低，邊坡穩(wěn)定性降低。當(dāng)坡體下滑產(chǎn)生的推力大于抗滑樁支擋能力后，樁身巖土分界線起點(diǎn)附近承受彎矩過大，樁體開始剪斷，但由于鋼筋的存在，不會(huì)發(fā)生脆烈破壞，而是“藕斷絲連”。為不使樁體發(fā)生傾倒或斷裂，以免增加處理難度，在樁臨空側(cè)反壓土方，以免樁變形進(jìn)一步增大。

2015年5月，對變形后的樁基進(jìn)行了檢測，結(jié)果如表1所示。從表1數(shù)據(jù)可以看出，抗滑樁施工完畢初期，樁基檢測結(jié)果均為合格(Ⅰ、Ⅱ類樁)，但失效后均變?yōu)閲?yán)重缺陷樁，且缺陷位置均分布在樁身巖土分界線位置上下，說明樁在巖土分界線附近承受了較大彎矩，產(chǎn)生了剪切破壞，破壞類型為樁自身結(jié)構(gòu)破壞，被剪斷，但因樁體臨空側(cè)進(jìn)行了反壓，故使得樁身變形不明顯。忠萬高速公路K38滑坡抗滑樁見圖4。

表1　抗滑樁失效前后檢測結(jié)果對比

注：*代表聲測管堵塞。

3抗滑樁支護(hù)邊坡失效原因分析

1) 由以上變形監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗滑樁變形主要發(fā)生在雨水集中的4月份，且在施工完畢初期雨水較小時(shí)，變形也很小。反思施工時(shí)因征地困難而一直沒有施工的坡頂截水溝和坡體縱橫向滲水盲溝，有理由相信“治坡先治水”的觀念在設(shè)計(jì)中得到充分體現(xiàn)，但施工時(shí)卻沒有得到執(zhí)行。因此，排水設(shè)施未先行施工是造成本次滑坡的重要原因。

圖4　忠萬高速公路K38滑坡抗滑樁

2) 由抗滑樁失效前后樁身質(zhì)量檢測發(fā)現(xiàn)，樁身破壞集中在巖土分界線上下，說明在巖土分界線附近樁身承受了較大荷載，而樁身荷載來自邊坡推力，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了坡體受雨水入滲，抗滑力減小，邊坡剩余下滑力增加，當(dāng)增加到超過抗滑樁極限承載力時(shí)，樁身即發(fā)生破壞。

由此可知，抗滑樁破壞類型為樁自身結(jié)構(gòu)破壞。

42次治理

初次設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到邊坡上有水塘、農(nóng)田、農(nóng)戶，拆遷困難，沒有采用清方方案。2次設(shè)計(jì)清方時(shí)，為減小清方范圍，在坡體中上部采用了擋墻，在新設(shè)擋墻與原設(shè)計(jì)抗滑樁之間清方，見圖5。

圖5　2次治理前后剖面示意

弄清了抗滑樁失效的深層原因后，對邊坡進(jìn)行2次治理時(shí)方案就非常明確：由于樁自身結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞(雖然肉眼看不明顯)，缺陷嚴(yán)重，不能再承受推力，因此2次治理時(shí)只能對樁后滑體進(jìn)行清方處理。到目前為止，該邊坡穩(wěn)定且未見明顯變形，證明其2次治理方案是成功的。

5結(jié)論

1) 忠萬高速公路K38邊坡支擋抗滑樁失效原因?yàn)榇罅坑晁秩脒吰轮率瓜禄^大，樁自身結(jié)構(gòu)破壞，樁頂水平位移過大。

2) 邊坡治理時(shí)須先施工排水措施，以免邊坡在施工期間或完工后大量雨水侵入坡體，致使邊坡再度失穩(wěn)。

3) 邊坡抗滑樁在施工、運(yùn)營期間進(jìn)行變形監(jiān)測十分必要。通過監(jiān)測收集有效數(shù)據(jù)，可以分析樁支護(hù)失效原因，指導(dǎo)邊坡2次治理。

參 考 文 獻(xiàn)

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Analysis for Failure Examples of Anti-slide Pile Support Slope

CHEN Zhongxue, SHAO Shuqiang, LI Wenguang

Abstract:Based on deep analysis for the results of deformation monitoring and integrity detection of pile foundation during anti-slide pile support slope on K38 roadbed of Zhong County-Wanzhou Expressway, this paper obtains destruction types of anti-slide piles and deep reasons of failure. Based on analysis for construction process and deformation rules of pile foundation, the paper draws a conclusion that increase of landslide thrust, which was caused by invasion of rainwater into the slope in rainy season since drainage facilities on the slope are not constructed in time, is the main reason. This paper also suggests conducting a follow-up treatment of the slope to prevent future troubles.

Keywords:anti-slide pipe; deformation; detection of pile foundation; failure

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.008

基金項(xiàng)目：重慶市交通科技項(xiàng)目資助(NO: 2010-2)

收稿日期：2016-01-15

作者簡介：陳中學(xué)(1978-)，男，湖北省當(dāng)陽市人，博士，高工。

文章編號(hào)：1009-6477(2016)03-0031-04中圖分類號(hào)：U416.1+4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B