四川眉山某滑坡穩(wěn)定性評價及治理設(shè)計方案研究

潘國華

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一三地質(zhì)隊，四川 瀘州 646000)

滑坡地質(zhì)災(zāi)害的存在給人類生命財產(chǎn)安全造成極大的威脅,滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生常常讓生命財產(chǎn)安全受到巨大的損失[1]，所以滑坡勘查和設(shè)計工作十分重要。要精確掌握滑坡的實際情況，要了解滑坡成因機制和一般發(fā)生規(guī)律，并做好滑坡勘查工作。通過勘查研究分析相關(guān)參數(shù)，并嚴(yán)格按照以人為本等基本原則制定合理可行、經(jīng)濟可靠的治理方案，從而會有效避免滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1 滑坡基本特征

滑坡相對高差75 m，地形坡度20°～25°?；马樒麻L約190 m，平均寬約100 m，面積約1.9×104m2，滑體厚度8～12 m，平均厚度約10 m，總體積19×104m3，屬中型巖質(zhì)滑坡。

滑體上覆松散堆積層較薄，粘土夾少量碎石，厚約0.2～0.3 m，紫紅色、濕、可塑、松散、碎石含量在5%～10%，粒徑在2～10 cm，棱角狀，無分選性。揭露滑帶為軟弱夾層，主要為薄層狀粘土巖構(gòu)成。由于軟弱夾層主要沿層面發(fā)育，故主要呈直線型，厚度一般0.3～0.5 m，滑床巖石無明顯滑動痕跡，巖性為粘土巖。

滑坡對坡體生態(tài)涵養(yǎng)林造成破壞，威脅前緣老G213公路，嚴(yán)重影響人民群眾出行安全，威脅資產(chǎn)約400萬。危害對象為三級，防治工程等級確定為三級。

2 勘查技術(shù)方法

勘查工作遵循地形測量→工程地質(zhì)測繪→工程地質(zhì)勘探→綜合分析→報告編制的工作流程。通過工程地質(zhì)測繪、鉆探等手段對滑坡進行了全面勘查。

3 滑坡成因機制分析

滑坡的發(fā)生，主要具有地形地貌[2]、斜坡結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等四個方面的基礎(chǔ)條件。

首先，在地形地貌方面，滑坡區(qū)縱向上呈階狀斜坡地貌，地形臨空條件發(fā)育，為滑坡發(fā)育提供了有利的地形條件。在斜坡結(jié)構(gòu)方面，該區(qū)為順向斜坡結(jié)構(gòu)，且層面傾角小于邊坡坡角，屬易發(fā)生滑坡的斜坡結(jié)構(gòu)類型。在工程地質(zhì)條件方面，軟弱-半堅硬粘土巖有軟弱泥化夾層分布，成為控制滑坡變形的重要結(jié)構(gòu)面。在水文地質(zhì)方面，區(qū)內(nèi)降雨豐富，當(dāng)坡體出現(xiàn)裂縫，降雨入滲沿軟弱夾層徑流，常成為引起滑坡變形的重要因素。由于該區(qū)具備上述四個方面滑坡發(fā)育的基礎(chǔ)地質(zhì)條件，一旦降雨等不利因素具備，即可能引發(fā)滑坡變形。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 滑坡穩(wěn)定性宏觀判斷

滑坡后緣左側(cè)基巖拉裂解體，坡體樹木歪倒；滑坡左側(cè)邊界出現(xiàn)剪切裂縫，下錯不明顯；滑坡后緣右側(cè)邊界剪切下錯，下錯約1.5～3.5 m；滑坡中部下錯明顯，基巖拉裂解體，部份順坡滑動滾落；滑坡前緣坡頂裂縫變形加劇，前緣中部出現(xiàn)滑塌變形，堆積至公路內(nèi)側(cè)排水溝。

綜上所述，目前滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨、地震等不利條件下，整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 穩(wěn)定性計算

4.2.1 計算參數(shù)選取

根據(jù)工程地質(zhì)類比，滑體基巖碎裂，綜合加權(quán)取值，滑體天然容重為24.5 KN/m3，飽和容重為24.9 KN/m3。

計算參數(shù)結(jié)合參考類比類似案例的滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)，根據(jù)滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、不同部位滑帶結(jié)構(gòu)特征、性狀、坡體變形破壞特征、空間變化情況等進行綜合確定。

滑帶反算值：在暴雨工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.00～1.05進行反演。根據(jù)反演求得暴雨工況滑帶參數(shù)取值如下： C=14.2 kPa，φ=16.2°。

類比實例選擇了項目區(qū)附近滑坡的計算參數(shù)，綜合上述因素，軟弱夾層計算參數(shù)取值為天然狀態(tài)C值15.1 kPa，φ值17.1°，飽和狀態(tài)C值14.2 kPa，φ值16.2°[3]。

4.2.2 計算模型

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB/T32864-2016)，本次滑坡穩(wěn)定性計算采用以極限平衡理論為依據(jù)的折線形滑面條分法和傳遞系數(shù)法來計算。

4.2.3 滑坡穩(wěn)定性評價

各工況條件下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果見表1。對滑坡各剖面進行推力計算，計算結(jié)果統(tǒng)計見表2。

表1 滑坡穩(wěn)定性計算及評價結(jié)果匯總表

表2 滑坡推力計算結(jié)果匯總表

5 滑坡設(shè)計

5.1 滑坡治理原則

(1)防治并舉，消除隱患的原則

通過前述分析與評價，在不利工況下(連續(xù)降雨和強降雨)處于將產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，為盡快消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，對該滑坡采取一定的工程措施是必要的。

針對該滑坡變形破壞特征和受保護對象，合理控制，科學(xué)設(shè)計、科學(xué)施工，抑制不利因素的發(fā)展，同時發(fā)展有利因素，達到以防為主，防治并舉的目的，從而消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。該滑坡治理工程應(yīng)根據(jù)滑坡規(guī)模、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、變形特征、穩(wěn)定性和危害性，并結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的工程地質(zhì)條件、危害對象、周圍環(huán)境和施工條件，本著技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、施工方便的原則，分別采用不同的防治措施進行防治，消除安全隱患。

(2)經(jīng)濟合理、安全可靠的原則

滑坡治理工程應(yīng)以保護環(huán)境、美化環(huán)境為原則，密切配合當(dāng)?shù)乜傮w發(fā)展規(guī)劃，精心布置，合理設(shè)計，力求工程技術(shù)措施可行，特別是與當(dāng)?shù)貙嶋H地形結(jié)合起來，做到盡量減少工程費用。另一方面，治理工程必須安全可靠，徹底根治災(zāi)害，不留隱患。因此，在選擇治理工程措施時，首先應(yīng)考慮對災(zāi)害體穩(wěn)定性影響較大的因素進行有針對性的防治。

(3)防治方案應(yīng)符合因地制宜，就地取材，節(jié)省防治費用的原則。

5.2 滑坡治理設(shè)計方案

(1)應(yīng)急治理工程方案：“樁板墻+公路排水溝修復(fù)”。

(2)樁板墻：布設(shè)于公路排水溝靠山側(cè)，采用一排抗滑樁進行支擋，樁間設(shè)擋板，攔截滑坡前緣陡坡碎裂基巖局部落石，兼有攔石墻功能。

5.3 分項工程設(shè)計

5.3.1 樁板墻

1)工程布置

選擇布置于滑坡前緣，公路規(guī)劃區(qū)外側(cè)區(qū)域，根據(jù)擬設(shè)支擋工程部位下滑力大小，設(shè)計3種樁型和3種擋板。

2)設(shè)計荷載

在設(shè)計工況下(暴雨工況)，選擇設(shè)樁處剩余下滑力做為設(shè)計荷截。

1-1’剖面設(shè)樁處滑坡剩余下滑力364.5 KN/m, 主動土壓力180.1 KN/m, 設(shè)計荷載364.5 KN/m,設(shè)計A型抗滑樁支擋；2-2’剖面設(shè)樁處滑坡剩余下滑力583.5 KN/m, 主動土壓力127.6 KN/m, 設(shè)計荷載583.5 KN/m,設(shè)計B型抗滑樁支擋；3-3’剖面設(shè)樁處滑坡剩余下滑力256.3 KN/m, 主動土壓力93.3 KN/m, 設(shè)計荷載256.3 KN/m,設(shè)計C型抗滑樁支擋。

3)結(jié)構(gòu)檢算

(1)A型抗滑樁檢算

A型抗滑樁布置于1-1’剖面滑坡前緣，公路規(guī)劃區(qū)外側(cè)附近，A型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設(shè)樁處滑坡推力為364.5 KN/m，下滑力角度10.5°，項目區(qū)建設(shè)活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設(shè)樁處錨固段為泥質(zhì)粉砂巖，地基系數(shù)K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設(shè)計斷面為1.5 m×1.8 m，樁型為方樁。

①樁身內(nèi)力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側(cè)最大彎矩為5 840(kN·m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為3 490(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移19(mm)。

②結(jié)構(gòu)設(shè)計

背側(cè)縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為9 963 mm2，配合彎矩圖，采用2段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～4.5 m，采用21φ25 mm鋼筋，21×490.9=10 308 mm2，3根1束，分7束，共1排；第2段距離樁頂4.5～0.1 m，采用14φ25 mm鋼筋，2根1束，分7束，共1排。

面?zhèn)瓤v向鋼筋布置：所需配筋截面為5 400 mm2，采用18φ20 mm鋼筋，18×314.2=5 655.6 mm2。

兩側(cè)架立筋布置：按兩側(cè)各通長布置5根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距200 mm布置，采用雙肢箍。

(2)B型抗滑樁檢算

B型抗滑樁布置于2-2’剖面滑坡前緣，公路規(guī)劃區(qū)外側(cè)附近，B型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設(shè)樁處滑坡推力為583.5 KN/m，下滑力角度6.1°，項目區(qū)建設(shè)活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設(shè)樁處錨固段為泥質(zhì)粉砂巖，地基系數(shù)K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設(shè)計斷面為1.5 m×1.8 m，樁型為方樁。

①樁身內(nèi)力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側(cè)最大彎矩為9 451 (kN·m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為5 648(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移31(mm)。

②結(jié)構(gòu)設(shè)計

背側(cè)縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為16 353 mm2，配合彎矩圖，采用3段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～5.0 m，采用21φ32 mm鋼筋，21×804.2=16 888 mm2，3根1束，分7束，共1排；第2段距離樁頂5.0～3.5 m，采用14φ32 mm鋼筋，2根1束，分7束，共1排；第3段距離樁頂3.5～0.1 m，采用7φ32 mm鋼筋，1根1束，分7束，共1排。

面?zhèn)瓤v向鋼筋布置：所需配筋截面為5 400 mm2，采用18φ20 mm鋼筋，18×314.2=5 655.6 mm2。

兩側(cè)架立筋布置：按兩側(cè)各通長布置5根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距150 mm布置，采用四肢箍。

(3)C型抗滑樁檢算

C型抗滑樁布置于3-3’剖面滑坡前緣，公路規(guī)劃區(qū)外側(cè)附近，C型抗滑樁受荷段長6 m，錨固段長3 m，單根總樁長9 m，樁心間距5 m，設(shè)樁處滑坡推力為256.3 KN/m，下滑力角度0.7°，項目區(qū)建設(shè)活動強烈，不考慮樁前抗力和被動主壓力，設(shè)樁處錨固段為泥質(zhì)粉砂巖，地基系數(shù)K=300MN/m4，采用K法計算，樁底鉸接，樁芯為C30砼，抗滑樁設(shè)計斷面為1.2 m×1.5 m，樁型為方樁。

①樁身內(nèi)力計算

采用理正軟件進行計算，得到其背側(cè)最大彎矩為4 168(kN.m)，距離樁頂6.6(m)，最大剪力為2 455(kN)，距離樁頂8.8(m)，樁頂位移19(mm)。

②結(jié)構(gòu)設(shè)計

背側(cè)縱向受拉鋼筋：最大彎矩處所需配筋截面為8 724 mm2，配合彎矩圖，采用2段配筋的方式，第1段距離樁頂8.9～4.5 m，采用18φ25 mm鋼筋，18×490.9=8 836 mm2，3根1束，分6束，共1排；第2段距離樁頂4.5～0.1 m，采用12φ25 mm鋼筋，2根1束，分6束，共1排。

面?zhèn)瓤v向鋼筋布置：所需配筋截面為3 600 mm2，采用15φ18 mm鋼筋，15×254.5=4 581 mm2。

兩側(cè)架立筋布置：按兩側(cè)各通長布置4根φ18 mm架立筋，便于鋼筋籠制作和安裝。

箍筋布置：采用φ16 mm鋼筋，按間距200 mm布置，采用雙肢箍。

5.3.2 樁間擋板

內(nèi)力計算采用理正軟件進行計算，進行結(jié)構(gòu)配筋，采用C30鋼筋混凝土與抗滑樁地面以上段同時現(xiàn)澆。A型擋土板長3.5 m、厚35 cm、高4 m，采用φ16@250鋼筋，板中部設(shè)φ80 mmPVC管泄水孔6個，孔后設(shè)置反濾層厚35 cm。B型擋土板長3.5 m、厚35 cm、高4 m，采用φ20@200鋼筋，板中部設(shè)φ80 mmPVC管泄水孔8個，孔后設(shè)置反濾層厚35 cm。B型擋土板長3.8 m、厚35 cm、高4 m，采用φ16@250鋼筋，板中部設(shè)φ80 mmPVC管泄水孔7個，孔后設(shè)置反濾層厚35 cm(見表3)。

表3 滑坡治理設(shè)計荷載及支擋工程布置統(tǒng)計表

5.3.3 公路靠山側(cè)排水溝修復(fù)

6 工程效益評價

對滑坡進行應(yīng)急工程治理，保證滑坡的穩(wěn)定性，基本消除滑坡對坡體生態(tài)涵養(yǎng)林的破壞，保護前緣老G213公路，確保人民群眾出行安全，促進當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展，必然得到當(dāng)?shù)卣闹С趾腿嗣袢罕姷膿碜o，因而必將帶來良好的社會效益。通過應(yīng)急工程治理，可有效保護危險區(qū)內(nèi)過往車輛行人和財產(chǎn)的安全，滑坡防治工程帶來的減災(zāi)效益和經(jīng)濟效益也是顯著的。

7 結(jié)語

根據(jù)計算結(jié)果與野外地質(zhì)調(diào)查顯示：滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨、地震等不利條件下，整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。針對勘查結(jié)論進行治理工程設(shè)計，治理方案為公路排水溝靠山側(cè)修建抗滑樁，樁間設(shè)擋板，并對公路水溝進行修復(fù)。綜上所述，通過對該滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進行調(diào)查研究，對癥下藥采取合理治理設(shè)計方案，保證滑坡區(qū)的穩(wěn)定性，達到防災(zāi)減災(zāi)以保護人民生命財產(chǎn)安全的目的。