深中層切腳牽引式滑坡體的治理技術(shù)

葉宇

中鐵二十二局集團第五工程有限公司，重慶 400700

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展使城市規(guī)模持續(xù)擴大，城市之間的高速公路已基本完善，特別是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入實施，西部地區(qū)中小城市的高速公路進入了快速發(fā)展的階段。由于高等級公路的結(jié)線性標準要求高，因此它的修建勢必會對沿線的地形地貌產(chǎn)生一定的破壞。尤其是在一些不良地質(zhì)地段，由于對于坡體的穩(wěn)定性認識不足，大量開挖和填筑土石方以及不正確的施工方法等原因，破壞了坡體的穩(wěn)定，促使滑坡的發(fā)生[1]。我國西部山脈眾多，地質(zhì)條件復(fù)雜，因而公路滑坡也較為嚴重，因公路滑坡問題導(dǎo)致的交通中斷，影響公路的正常運輸?shù)那闆r時常發(fā)生，對人們的生命財產(chǎn)造成嚴重威脅。

針對高速公路建設(shè)過程中的滑坡體治理方面，劉國勇等[2]以某滑坡治理工程為例，采取抗滑樁和坡面排水措施，利用理正巖土軟件計算下滑力，并以此為基礎(chǔ)進行抗滑樁設(shè)計計算。何勇等[3]依托貴州省沿德高速公路龍家?guī)r滑坡體，對其滑坡體特征、滑坡影響因素、滑動變形破壞機制進行分析，結(jié)合滑坡深層位移監(jiān)測及施工開挖揭露地質(zhì)信息對滑坡治理的動態(tài)設(shè)計過程進行了研究。羅勇等[4]以貴州省沿德高速公路龍家?guī)r特大型滑坡的H 型抗滑樁為研究對象，采用深部位移測試手段和BOTDA 全分布式光纖傳感測試技術(shù)對H 型抗滑樁在滑坡治理全過程中的變形及內(nèi)力響應(yīng)進行測試，采集了從滑坡治理過程到穩(wěn)定后的應(yīng)變，并結(jié)合深部位移成果對H 型抗滑樁的變形特性及內(nèi)力進行了研究。余壽全等[5]選取典型滑坡體剖面，對其進行天然和暴雨工況下邊坡穩(wěn)定性計算，并以1.3 的安全系數(shù)進行剩余下滑力推算，完成其穩(wěn)定性評價。

綜上所述，對于不良地質(zhì)滑坡施工影響及采取相應(yīng)的治理措施方面，國內(nèi)外學者做了大量研究，得出了很多有意義的結(jié)論，但是對于中深層切腳牽引滑坡及中層填方堆載推移式滑坡群的研究工作還不多見。

1 工程背景

1.1 工程簡介

貴州余慶至凱里高速公路6 標全長11.85 km，其中黃平互通位于黃平縣城附近，互通區(qū)覆蓋層為含碎石粉質(zhì)粘土，下伏基巖為泥巖夾砂巖，場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)地勢相對高差140 m，互通主線及匝道設(shè)計以高填路堤、深挖路塹邊坡形式通過。2014 年9 月，該邊坡發(fā)生開裂、錯臺后，經(jīng)貴州省交通廳、設(shè)計院、貴州高速集團、咨詢等單位根據(jù)滑坡現(xiàn)狀分為A、B、C、D 四個區(qū)域治理大規(guī)?；拢斠妶D1。

圖1 余凱高速黃平互通地質(zhì)滑坡綜合治理分區(qū)平面圖Fig.1 Comprehensive treatment zone plan of Huangping interchange geological landslide of Yukai expressway

1.2 地質(zhì)及水文概況

1.2.1 地形地貌及周邊環(huán)境 本標段場區(qū)位于貴州高原的東部斜坡地帶，省道S306 通過滑坡區(qū)，交通便利，區(qū)內(nèi)地勢起伏較大，地表受侵蝕、沖蝕作用強烈，場區(qū)附近海拔836.2～967.5 m，相對高差接近140 m，路基軸線通過海拔在876.2～912.6 m 之間，相對高差36.4 m，路段多為旱地，植被不發(fā)育，場區(qū)地貌類型屬構(gòu)造侵蝕—剝蝕型中低山地貌。

場區(qū)覆蓋層為黏土夾碎石，厚約3～10 m。下部為強～中風化砂巖夾泥巖，薄～中厚層，地層呈單斜產(chǎn)出，節(jié)理較發(fā)育。

1.2.2 水文地質(zhì) 場區(qū)地下水類型為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙水。前者賦存于上覆松散土體重，主要為上層滯水，水量較小，埋藏較淺；后者賦存于基巖裂隙中鉆探揭露A 區(qū)穩(wěn)定水位8～15 m，B 區(qū)穩(wěn)定水位3～20 m，C 區(qū)穩(wěn)定水位8～13 m。

2 主要治理技術(shù)

2.1 總體治理技術(shù)概況

針對該滑坡體的現(xiàn)狀，結(jié)合地質(zhì)情況，主要采用以下方式進行治理：

1）抗滑樁182 根，樁截面2×3 m、3×4 m，護壁厚35 cm，樁基深度16～40 m；

2）抗滑樁上設(shè)置錨索34278 m，錨固端8 m，自由端15～32 m；

3）樁間墻采用C15 片石混凝土，墻面坡率1:0.5，高度8～10 m；

4）仰斜式排水孔9591 m，埋入坡面深度20 m，間距12～15 m。

2.2 鋼支撐護壁抗滑樁施工技術(shù)

圖2 滑坡體綜合治理技術(shù)示意圖Fig.2 Schematic diagram of landslide treatment technology

抗滑樁設(shè)計截面3×4 m，樁深超過40 m，采用人工開挖，對施工人員的生命時刻存在安全風險，在開挖時采用鋼支撐進行護壁支撐，即以鋼支撐為骨架，使樁體形成一個統(tǒng)一整體，在不均勻外力作用下，形成一個強有力的支撐體，避免了樁體的垮塌及變形，從而達到安全施工的目的。

由于處于滑坡體的敏感區(qū)域，加上粉質(zhì)粘土的特殊地質(zhì)情況，以及存在地下水作用，在開挖時土體自穩(wěn)時間較短，極易形成塌孔影響開挖。在開挖中先對四邊土體按照普通抗滑樁開挖成槽，給模板安裝提供條件，在模板安裝以后，迅速將槽鋼焊接成形，形成支撐模板的骨架體系。在清理完孔內(nèi)土體后，再對模板后面進行混凝土澆筑形成鋼筋混凝土護壁。在開挖至弱風化層時，設(shè)置錨桿，鎖定整個鋼支撐。在開挖過程中鋼支撐未發(fā)現(xiàn)變形情況，整體性、穩(wěn)定性及安全良好，實現(xiàn)了大截面超深抗滑樁的安全平穩(wěn)開挖成孔。

3 抗滑樁施工對邊坡穩(wěn)定影響分析

黃平互通邊坡滑坡分為4 個區(qū)域，選用B 區(qū)抗滑樁施工對邊坡穩(wěn)定性支擋的效果進行分析。

該區(qū)滑坡屬大型-牽引式-深層滑坡，滑坡區(qū)覆蓋層為粉質(zhì)粘土夾碎石，下伏基巖為志留系中上統(tǒng)翁項群（S2～3 wn）泥巖夾砂巖，其巖體破碎，巖石風化強烈，開挖揭示坡體上巖體多呈碎塊狀，邊坡施工前進行切腳開挖后，破壞了原坡體的平衡條件，從而形成滑坡。根據(jù)地勘資料，分BA-BA’，BB-BB’，BC-BC’三個斷面進行分析設(shè)計計算：

BA-BA’斷面，滑動面參數(shù)：C=10 kPa，φ＝5°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=1500 kN/m。

BB-BB’斷面滑動面參數(shù)：C=10 kPa，φ＝7.6°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=5300 kN/m。

BC-BC’斷面滑動面參數(shù)：C=10 kPa，φ＝10.2°，當K=1.25 時，邊坡開挖后剩余下滑推力N=6250 kN/m。

根據(jù)滑坡推力計算情況，不同剖面間的滑坡推力差異較大，須現(xiàn)場的地形地質(zhì)條件和滑坡推力計算，分區(qū)分級進行處治：

（1）BA-BA’斷面下滑力較小，開挖至路床標高后，最大剩余下滑力為1780 kN/m。該斷面附近區(qū)域第一級采用2 m×3 m 抗滑樁支擋，樁長22 m，樁間距6 m，為控制樁頂位移和改善抗滑樁受力，樁上設(shè)兩排錨索，如圖3 所示。

（2）BB-BB’斷面目前滑面剩余下滑力N=3433 kN/m，且挖至路床標高后最大剩余下滑力為5300 kN/m。該斷面下滑力較大，改斷面附近須分級支擋，在坡口線外120 m 左右設(shè)置一排抗滑樁，樁截面2 m×3 m，樁間距6 m，樁長30 m，為全埋式抗滑樁，樁頂標高為地面以下4～8 m；在第一級平臺位置設(shè)置一排抗滑樁，樁截面3 m×4 m，樁長26 m，樁間距6 m，為控制樁頂位移和改善抗滑樁受力，樁上設(shè)兩排錨索，如圖4 所示。

圖3 BA-BA’工程地質(zhì)治理橫斷面圖Fig.3 Cross section of BA-BA' engineering geological treatment

圖4 BB-BB’工程地質(zhì)治理橫斷面圖Fig.4 Cross section of BB-BB' engineering geological treatment

4 滑坡體深層位移監(jiān)測

根據(jù)分區(qū)治理、分區(qū)監(jiān)測的原則，對A、B、C、D 四個滑坡區(qū)域分別設(shè)置監(jiān)測點，其中A 區(qū)設(shè)置5 個，B 區(qū)設(shè)置16 個，C 區(qū)設(shè)置5 個，D 區(qū)設(shè)置4 個，共設(shè)置監(jiān)測點30 個（圖5）。

5 治理效果分析

從以上3 個分區(qū)的監(jiān)測情況分析，除個別點位由于施作擋墻等支擋在過程中有一定位移外，其余大部分點位均處于穩(wěn)定可控的范圍內(nèi)。經(jīng)治理后的黃平互通區(qū)域趨于穩(wěn)定，基本無變形，滑坡治理取得了良好效果，為該高速公路全線通車計劃順利完成提供了很好的進度保證。該綜合治理方案已應(yīng)用于本標段內(nèi)3 個邊坡和另一個標段的滑坡治理，都取得了良好的治理效果（圖6）。

圖5 滑坡體監(jiān)測點位布置示意圖Fig.5 Layout of monitoring points of landslide mass

圖6 黃平互通滑坡體治理效果圖Fig.6 Treatment effect of Huangping interchange landslide

6 結(jié)語

通過分析黃平互通大規(guī)?；聻?zāi)害形成原理，采取清方減載、設(shè)置抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、仰斜式排水孔等綜合治理技術(shù)對黃平互通地質(zhì)災(zāi)害進行綜合治理是行之有效的，取得了較好的經(jīng)濟技術(shù)效益。通過成熟施工經(jīng)驗，在以后的地質(zhì)覆蓋層為含碎石粉質(zhì)粘土，下伏基巖為泥巖夾砂巖，層間夾軟弱夾層，其巖體破碎，巖石風化強烈所引起的中型中層挖方切腳牽引式滑坡、大型深層挖方切腳牽引式滑坡、中型中層填方堆載推移式滑坡都可嘗試采用該綜合治理技術(shù)?？偨Y(jié)得出以下結(jié)論：

1）對于人工開挖成孔的大截面超深抗滑樁，在施工時除嚴格按照抗滑樁施工規(guī)范進行施工外，可采用鋼支撐進行護壁支撐，杜絕塌孔的情況發(fā)生；

2）對于超深錨索施工，可引進長錨索鉆機進行鉆孔施工，對于堆積體積厚度較小的采用套管護壁跟進的方式防止孔壁坍塌；對于堆積體厚度較大、破碎帶埋深較大的地層，可采用固壁注漿的方法進行，但同時注漿量不可控，造成成本增高；

3）采用傳統(tǒng)的錨索套管跟進鉆孔施工技術(shù)附加錨索套管管外增設(shè)大直徑套管的施工方法相結(jié)合，錨索套管管外增設(shè)鋼套管與錨索鉆孔同步跟進，起到防止孔壁坍塌和安裝排水孔預(yù)埋件的作用，可適用巖層惡劣的地質(zhì)環(huán)境。