關(guān)于某滑坡地質(zhì)災害基本特征與防治方案的探討

楊貞榮

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊，貴州 都勻 558000)

0 引 言

在項目建設施工過程中，由于會受到一些復雜地形條件因素的影響而產(chǎn)生安全隱患，尤其受到地質(zhì)滑坡災害的影響非常明顯。在項目工程正式開始之前，需要有效做好前期的地質(zhì)條件勘查工作，查明滑坡地質(zhì)災害產(chǎn)生的主要原因、滑坡規(guī)模、變形特征以及物理學指標等，對滑坡地質(zhì)災害作出正確的評價，同時為滑坡治理工作開展提供相應的勘查報告。

1 工程概況

某道路工程為新建工程，根據(jù)設計規(guī)劃，施工平場過程中需對道路局部路段左側(cè)山體進行垂直開挖，將形成13.30～14.50 m的高陡切方邊坡，為左側(cè)山體提供高陡臨空面，現(xiàn)邊坡局部地段有開裂、下沉現(xiàn)象。長此以往，在強降雨及工程活動等外力作用下發(fā)生滑坡的可能性大，嚴重威脅滑坡前緣施工人員生命安全及在建道路、在建商場的財產(chǎn)安全，潛在經(jīng)濟損失約1 500 萬元。

2 滑坡地質(zhì)災害的基本特征

2.1 滑坡邊界及形態(tài)

滑坡的形態(tài)主要是以弧形為主，前緣位于斜坡的第二階邊坡中上位置，后緣位于斜坡后緣裂縫處，左側(cè)邊界位于斜坡左側(cè)裂縫處，右側(cè)位于中風化泥巖出露處，后緣海拔標高為832 m，前緣海拔標高779 m，相對高差約為53 m。

2.2 滑坡規(guī)模

滑坡縱長為105 m，寬230 m，滑體厚2.1～12.7 m，均厚5.5 m，面積24 150 m2，體積約132 825 m3，主滑方向為273°，為淺層巖質(zhì)牽引式滑坡，規(guī)模分級屬中型。

2.3 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡由滑體、滑面(滑帶)、滑床構(gòu)成，滑體物質(zhì)成分為強風化泥巖，滑面(帶)主要受強風化泥巖與中風化泥灰?guī)r界面控制，滑面總體呈折線狀，滑面傾角5.83°～57.11°，滑體主要沿強風化泥巖與中風化泥巖界面滑動，滑床為中風化泥巖。

2.4 滑坡變形特征

滑坡主要變形特征為滑塌及裂縫，根據(jù)地面調(diào)查滑坡內(nèi)存在滑塌2處、裂縫4條，其特征如下：滑塌HP2長約2.2 m，寬3.4 m，厚約1 m，滑塌方量約7.5 m3，滑塌體主要為強風化泥巖，滑塌方向與主滑方向相同；滑塌HP3長約4.5 m，寬約6.5 m，厚約1.5 m，滑塌方量約17.7 m3，滑塌體主要為強風化泥巖，滑塌方向與主滑方向相同。裂縫LF1走向244°，長約17.30 m，寬約0.08～0.15 m，可見深度約0.1 m。裂縫LF2走向約167°，長約10.8 m，寬約0.01～0.09 m，可見深度約0.08 m。裂縫LF3走向約177°，長約21.2 m，寬約0.03～0.18 m，可見深度約0.05 m。裂縫LF4走向約155°，長約7.8 m，寬約0.03～0.07 m，可見深度約0.04 m。

2.5 滑坡成因分析

①滑坡體主要為強風化泥巖，重量大；②工程活動切坡，形成臨空面；③地表水入滲至滑體，對其浸泡、軟化，降低了滑體的力學強度，從而導致滑坡的發(fā)生。

3 滑坡治理方案

通過勘查并結(jié)合地面調(diào)繪等工作分析，滑坡天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡暴雨狀態(tài)處于欠穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)合地質(zhì)災害發(fā)育特征、分布規(guī)律、巖土結(jié)構(gòu)、受威脅對象等因素提出以下2種治理方案：①方案1：分級放坡+格構(gòu)錨桿+擋土墻+植被恢復+截排水溝。該方案結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟可行，質(zhì)量可靠，施工技術(shù)難度小，施工周期短，投資較小，但對生態(tài)環(huán)境破壞較大；②方案2：掛網(wǎng)錨噴+抗滑樁+植被恢復+截排水溝。該方案結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，質(zhì)量可靠，抗滑樁嵌固端較深，施工技術(shù)難度較方案1大，周期較長，投資較大，但對生態(tài)環(huán)境破壞小。為保護城市生態(tài)環(huán)境，推薦使用方案2。

4 關(guān)于滑坡地質(zhì)災害防治方案設計

4.1 抗滑樁工程

滑坡前沿為新建，根據(jù)規(guī)劃需要對滑坡進行垂直切坡，切坡高度最大達到14 m。為了保證相關(guān)人員的生命安全，提高滑坡的整體安全系數(shù)，在滑坡體中下部地帶，設置A、B 2排抗滑樁，抗滑樁之間采用連接梁鏈接，樁間使用擋土板進行擋土處理，采用雙層雙向HRB400φ18，間距為200 mm×200 mm，C30混凝土材料進行現(xiàn)澆施工，混凝土板厚度為500 mm，保護層厚度為35 mm。見圖1。

圖1 抗滑樁工程布置示意圖Fig.1 Layout of anti-skid pile engineering

(1)A類抗滑樁設計

根據(jù)勘查結(jié)果，該型抗滑樁采用主剖面的滑坡推力進行計算，設樁部位剩余下滑推力702.97 kN/m，滑坡推力分布形式為三角形。樁身截面為直徑1.6 m的圓形，樁長22 m，以受荷段長11 m、懸臂段6 m，嵌固段長11 m，底支承條件為自由，樁混凝土強度等級為C30，樁縱筋級別HRB400，樁箍筋級別HRB335，樁箍筋間距200 mm。

(2)B類抗滑樁設計

在A類樁支護后，該型抗滑樁主要受力為A類樁的推力及其本身主動土壓力，采用主剖面處的主動土壓力進行計算，主動土壓力按以下公式計算：

式中：

Pa——主動土壓力(kN/m)；

Ka——主動土壓力系數(shù)；

H——墻高(m)；

γ——土體重度(kN/m)；

δ——土與墻背間的摩擦角(°)；

φ——土的內(nèi)摩擦角(°)；

β——墻頂土坡坡度(°)；

ε——墻頂與鉛垂線夾角(°)。

由于該滑坡為巖質(zhì)滑坡，取其等效內(nèi)摩擦角為31°。

利用以上公式計算得出A類樁對B類樁的推力為55.67 kN/m，B類樁主動土壓力為239.31 kN/m。最后所取側(cè)壓力為294.98 kN/m。即設樁部位推力294.98 kN/m，推力分布形式為三角形。樁身截面為直徑1.6 m的圓形，樁長16 m，以懸臂段長8 m，嵌固段長8 m，底支承條件為自由，樁混凝土強度等級為C30，樁縱筋級別HRB400，樁箍筋級別HRB335，樁箍筋間距200 mm。

4.1.1 抗滑樁內(nèi)力計算

A、B類抗滑樁內(nèi)力計算結(jié)果分別見表1、圖2。

圖2 抗滑樁內(nèi)力計算結(jié)果Fig.2 Calculations of internal force of anti-sliding piles

表1 各類抗滑樁樁身內(nèi)力分布表Tab.1 Internal force distribution of anti-sliding piles

4.1.2 抗滑樁配筋計算

設計抗滑樁截面為圓形，配筋形式按均勻配筋，保護層厚100 mm?；炷敛捎肅30，抗壓設計強度設計值為14.3 Mpa，抗拉強度設計值1.43 Mpa，彈性模量3.0×104 MPa。

(1)樁身正截面配筋

抗滑樁縱向受拉鋼筋配置數(shù)量根據(jù)彎矩圖分段確定，其截面積按如下公式計算：

且要求滿足條件ζ≤ζb。

當采用直徑d≤25的HRB335螺紋鋼，相對界限受壓區(qū)高度系數(shù)ζb=0.544；

當采用直徑d=28～40的HRB335螺紋鋼，相對界限受壓區(qū)高度系數(shù)ζb=0.566。

as、ζ、γs計算系數(shù)由下式給定：

式中：

As——縱向受拉鋼筋截面面積(mm2)；

M——抗滑樁設計彎矩(N·mm)；

fy——受拉鋼筋抗拉強度設計值(N·mm)；

fcm——砼彎曲抗壓強度設計值(N·mm)；

h0——抗滑樁截面有效高度(mm)；

b——抗滑樁截面寬度(mm)；

K1——抗滑樁受彎強度設計安全系數(shù)，取1.2。

(2)樁身斜截面配筋

通過斜截面抗剪強度驗算，確定箍筋的配置，按如下公式計算：

式中：

V——抗滑樁設計剪力(N)；

Vcs——抗滑樁斜截面上砼和箍筋受剪承載力(N)；

fc——砼軸心抗壓設計強度值(N/mm2)；

fyv——箍筋抗拉設計強度設計值(N/mm2)；

h0——抗滑樁截面積有效高度(mm)；

b——抗滑樁截面寬度(mm)；

Asv——配值在同一截面內(nèi)箍筋各支的全部截面面積(mm)；

s——沿抗滑樁箍筋間距(mm)；

K2——抗滑樁斜截面受剪強度設計安全系數(shù)，取1.3。

根據(jù)樁的內(nèi)力特點和配筋計算，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB 50010—2010)對抗滑樁進行結(jié)構(gòu)配筋。樁身砼選用C30，受力鋼筋選用HRB400、構(gòu)造鋼筋選用HRB335、箍筋選用HRB335。各類樁內(nèi)力及配筋參數(shù)見表2。

表2 各類抗滑樁內(nèi)力及配筋參數(shù)表Tab.2 Internal force and reinforcement parameters of anti-sliding piles

4.2 連續(xù)梁設計

為增加2排抗滑樁的整體穩(wěn)定性，A、B 2排抗滑樁樁間采用連接梁連接為一個整體。單根梁長6.0 m，截面尺寸為1.6 m×1.0 m，梁身砼選用C30，受力鋼筋選用HRB400、箍筋選用HRB335，箍筋間距200 mm。

4.3 掛網(wǎng)錨噴支護設計

K0+600～K0+640段滑坡處于道路施工中，已按1：1.14的坡率進行放坡處理，雖然現(xiàn)階段處于穩(wěn)定狀態(tài)，但坡面巖體破碎，容易掉塊，會直接影響到來往行人和車輛的安全。故坡面采用掛網(wǎng)噴射砼：采用單層掛網(wǎng)噴砼護面，噴C25砼，厚120 mm，鋼筋網(wǎng)：縱筋φ10@200 mm，橫筋φ10@200 mm，加強鋼筋φ12@2 000，與錨桿鋼筋焊結(jié)，加強鋼筋置于片筋外側(cè)。該段滑坡為巖質(zhì)滑坡，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2013)6.3.3規(guī)定計算其支護壓力。

由于滑坡已按41°放坡開挖，取等效內(nèi)摩擦角為31°，因此c=0，η=0。

計算出θ=arctan 0.72(θ為臨界滑動面與水平面夾角)，因此θ=35.8°，進而計算出Ka=-2.63，由于Ka<0，因此該段滑坡不考慮支護壓力。錨桿：采用直徑為25 mm的3級螺紋鋼，長度6.5 m，傾角25°，錨孔90 mm。于坡面2.5×2.5 m方形布置。

4.4 截排水溝

為降低地表水對滑坡的沖刷、浸潤、對滑動面(帶)的軟化，削弱地下水的動水壓力和裂隙水壓力，在滑坡區(qū)布置地表截水溝，并最終排出滑坡區(qū)，從而改善滑坡巖土體結(jié)構(gòu)，提高滑坡巖土體自身抗力，使滑坡逐步趨于穩(wěn)定。

5 結(jié) 語

綜上所述，在該次滑坡治理過程工作中，所涉及到的工作任務包含施工區(qū)域的水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)條件以及人類活動情況等，需要充分查明滑坡的地質(zhì)類型，預測滑坡的整體發(fā)展趨勢，對滑坡的穩(wěn)定性情況進行有效判斷，有效保證整個項目施工的安全開展，避免受到滑坡因素的影響而產(chǎn)生危險性問題。通過該次治理，筆者建議在受地形、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境限制的情況下，設計人員在滑坡治理方案選取上，除了要綜合考慮方案實用性和經(jīng)濟性以外，還應考慮到生態(tài)環(huán)境方面的保護。