多排抗滑樁分級支擋在長縱深滑坡治理中的應(yīng)用

鄒瓊燕

(1.湖南省地質(zhì)工程勘察院有限公司， 湖南 長沙 410000； 2.湖南省水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測所， 湖南 長沙 410000)

華中、華南地區(qū)由于地質(zhì)環(huán)境復雜多變，氣候濕潤多雨，一直是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地域[1]。近年來，在“以人為本”的思想理念指導下，各地對地質(zhì)災(zāi)害的普查、治理工作的開展如火如荼。針對滑坡的治理，抗滑樁是一種傳統(tǒng)而有效的手段，國內(nèi)外許多專家學者在這一領(lǐng)域做出了多方面的研究，取得了一系列的成果[2-3]。本文結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，分析了在縱深較大的滑坡治理工作中，采用多排抗滑樁進行分段支擋的治理體系，期望能為類似滑坡的治理設(shè)計提供參考。

1 工程概況

1.1 滑坡概述

湖南株洲某山體在2016年4月底連續(xù)暴雨后發(fā)生了滑坡，坡體變形嚴重，坡面、坡上道路局部開裂，后緣裂縫呈弧形，拉裂寬度達10～20 cm，局部達30 cm，可見深度達1～1.5 m，延伸長度5～10 m，坡面及側(cè)緣有多道弧形拉裂縫，坡上構(gòu)筑物局部拉裂嚴重，且拉裂縫有下錯現(xiàn)象，下錯高度達0.3～0.6 m，坡底原有擋土墻在滑坡推力作用下失穩(wěn)垮塌?；聡乐赝{到坡腳村民的生命財產(chǎn)安全和道路上行人、車輛的安全。

根據(jù)現(xiàn)場勘查，該滑坡前緣寬約40 m，中后部寬約37 m，滑坡體縱長85～90 m，滑坡邊界整體呈倒長舌形分布，主滑方向為121°。根據(jù)地層鉆孔勘察和測斜數(shù)據(jù)揭露，滑坡體厚度為4～6 m，滑坡體總方量約1.5萬m3，屬淺層小型推移式滑坡。

根據(jù)勘察報告，滑坡體主要由雜填土、坡積土和殘坡積粉質(zhì)黏土組成，巖土擾動不明顯，其結(jié)構(gòu)基本保持原狀?；瑤е饕l(fā)育于殘坡積粉質(zhì)黏土與全風化砂巖、泥灰?guī)r界面?；瑤脸庶S褐或灰褐色，巖土體擾動嚴重，原狀結(jié)構(gòu)已破壞，含水量較大，厚度為0.4～0.7 m。滑床為硬塑狀全風化砂巖和全風化泥灰?guī)r，下伏基巖為強-中風化砂巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r等?；氯惨妶D1。

圖1 滑坡全貌

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，滑坡區(qū)位于株洲盆地新華夏系坳陷帶株洲北段安寧塘-羅正壩隆斷帶的龍頭鋪-石峰隆起部位，滑坡區(qū)附近多條北東向斷裂發(fā)育，其中龍頭鋪-群豐斷裂為長期活動斷裂，該活動斷裂帶的北段地殼抬升與斷裂活動較強烈，徑跡異常強烈，為800～2509脈沖每150 s，滑坡正處于 該斷裂帶附近[4]。下伏基巖為泥盆系（D）砂巖、泥灰?guī)r、石灰?guī)r，受斷層影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較破碎。

1.3 水文地質(zhì)條件

場地位于山坡上，地勢較高，周邊鄰近無地表水體，距場地西南約700 m有龍母河通過，河水面較低，對滑坡基本無影響。

場地地下水類型主要有松散巖類孔隙水和碎屑巖裂隙水兩類。

（1）松散巖類孔隙水：賦存于填土和斜坡第四系坡積粉質(zhì)黏土中，主要接受大氣降水的補給，水量隨氣候變化較大，旱季水量貧乏，雨季水量充沛，由高向低徑流，在低洼處呈下降泉排泄。該類地下水在雨季對滑坡穩(wěn)定性影響較大。

（2）碎屑巖裂隙水：主要賦存于泥盆系基巖裂隙中，水量貧乏，主要接受大氣降水的補給，由高向低徑流，徑流途徑為脈狀裂隙，地下水徑流方向受地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造的控制，對滑坡穩(wěn)定性的影響小。

2 滑坡治理設(shè)計

2.1 滑坡推力計算

滑坡坡腳分布有民房，坡中有車道，滑坡嚴重影響當?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全。鑒于滑坡所處的特殊地理位置和危害的嚴重程度，滑坡防治工程等級為II級?；聟^(qū)主要在強暴雨條件下發(fā)生滑坡，且滑坡區(qū)地殼相對穩(wěn)定，地震的可能性小，地震基本烈度為6度。因此，滑坡穩(wěn)定計算時，不考慮地震條件，只按自重和自重+暴雨兩種工況進行計算。

本滑坡沿不同巖土層分界面滑動，滑動面為折線型，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定采用傳遞系數(shù)法來計算滑坡推力[5]。選擇主滑面作為典型斷面計算下滑力，計算簡圖見圖2。

圖2 典型斷面下滑力計算簡圖

滑面抗剪強度參數(shù)的選取合理與否，對滑坡穩(wěn) 定性計算起關(guān)鍵作用。因此，滑坡穩(wěn)定性分析中滑面抗剪強度指標C、φ值及其它物理力學指標的選取根據(jù)室內(nèi)試驗、反演分析、工程類比及地區(qū)經(jīng)驗綜合確定，取值見表1，各塊段計算結(jié)果見表2。

表1 滑坡參數(shù)取值

表2 剩余下滑力計算結(jié)果

2.2 方案設(shè)計

根據(jù)滑坡典型斷面剩余下滑力計算結(jié)果，在自重+暴雨工況時，各塊段剩余下滑力均大于自重工況，因此，選擇自重+暴雨工況的剩余下滑力作為滑坡推力來進行設(shè)計。

分析各塊段剩余下滑力結(jié)果，發(fā)現(xiàn)E1～E4塊段剩余下滑力呈增加趨勢，說明上述4個塊段均為下滑段，而E5塊剩余下滑相對E4減小，說明E5塊為阻滑段。按滑坡設(shè)計的一般原則，應(yīng)該將抗滑構(gòu)件設(shè)置在E5塊段，以充分利用E5段的阻滑作用，最大限度提高經(jīng)濟效益。

設(shè)計組在仔細分析滑坡特性后發(fā)現(xiàn)，該滑坡的滑坡推力主要產(chǎn)生在中上部的E1塊段，雖然后續(xù)塊段下滑力逐漸增加，但增加幅度較小，下滑力整體增長趨勢平緩，滑坡整體屬推移式滑坡。由于滑坡體為塑性土體，在壓力下會發(fā)生擠壓變形，所以，雖然在滑坡前緣即E5塊段處設(shè)置抗滑樁，可以滿足滑坡整體穩(wěn)定的要求，但滑坡中段土體在擠壓作用下仍然可能發(fā)生鼓脹變形，造成坡中道路破壞和坡體鼓脹開裂，甚至可能因坡面破壞導致地表雨水下滲，進一步增加滑體自重，降低原有滑帶土抗剪指標，造成二次滑坡災(zāi)害。

因此，在綜合考慮后，設(shè)計組最終選擇分級支擋處理，即在道路外側(cè)的E2塊段末端設(shè)置第一道抗滑樁，樁型采用矩形樁，截面1.4 m×1.8 m，間距為3 m，樁長15 m，嵌固段地層主要為強-中風化巖，用以抵消中上段滑坡推力，控制滑坡中上段變形，保護坡中道路。在滑坡前緣E5塊段設(shè)置第二道抗滑樁，樁型采用矩形樁，截面1.4 m×1.8 m，間距為3 m，樁長12 m，嵌固段地層主要為強-中風化巖，用以抵消中下段滑坡的滑坡推力，確保下段滑坡安全穩(wěn)定，保護坡底民房。對滑坡坡面進行修整、裂縫充填、植草復綠，阻隔地表水下滲通道。對整個滑坡區(qū)進行有組織截排水設(shè)計，將坡面匯水集中外排，進一步削弱雨水對滑坡的不利影響。設(shè)計整體布置見圖3，治理斷面見圖4。

圖3 滑坡治理布置平面

2.3 設(shè)計計算

計算參數(shù)取值根據(jù)勘察報告及本地區(qū)同類巖土經(jīng)驗值，巖土參數(shù)見表3。

設(shè)計計算采用理正巖土計算6.5pb4版抗滑樁設(shè)計模塊，后排樁處滑坡推力取350 kN，前排樁處滑坡推力取200 kN。計算結(jié)果見圖5。

圖4 滑坡治理斷面(單位：mm)

表3 巖土參數(shù)取值

圖5 內(nèi)力包絡(luò)曲線

據(jù)計算結(jié)果，后排樁最大位移為34 mm，前排樁最大位移為14 mm，均在規(guī)范許可范圍之內(nèi)。

3 治理效果

滑坡治理工作于2016年底開工，2017年年中主要支擋構(gòu)件完工，2018年初竣工驗收完成，竣工至今已經(jīng)歷4個水文年，目前坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，無繼續(xù)滑坡跡象。根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，支擋結(jié)構(gòu)和坡體、道路的實際位移均在規(guī)范許可范圍內(nèi)。治理效果表明，在長縱深滑坡治理工作中，采用多排抗滑樁分級支擋安全有效，是一種切實可行的治理方式。

4 結(jié)論

（1）多排抗滑樁分級支擋體系可以根據(jù)滑坡的下滑力的縱向分布特點，有針對性地布置抗滑樁，將滑坡下滑力分散至各區(qū)段單獨支擋，解決了長縱深滑坡下滑力過于集中，治理施工難度大的 問題。

（2）分級治理方式將長縱深滑坡化整為零，避免了因滑坡軸長過大，治理完成后坡體可能在蠕變下發(fā)生擠壓變形的問題。

（3）本文提出的滑坡治理體系不僅降低了治理施工難度，還提高了滑坡治理后坡體的整體安全性，可以為類似長縱深滑坡的治理設(shè)計提供參考。